《4.6自感和互感学案教师.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4.6自感和互感学案教师.docx（6页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、一.自感现象和互感现象L互感现象：（1）概念：互不相连并相互靠近的两个线圈，当一个线圈中的电流变化时，它产生变化 的磁场会在另一个线圈产生感应电动势的现现象。当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场就发生变化，变化的磁场在周围空间产生 感生电场,在感生电场的作用下，另一个线圈中的自由电荷定向运动, 于是产生感应电动势。（2）互感电动势：互感现象产生的感应电动 势。（3）应用与危害：互感可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈 -互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。在电力工程和电 子电路中互感有时会影响电路的正常工作，需要设法减小电路中的互感。（4）互感是常见电磁感应现象，发生在同一铁芯上的两
2、个线圈之间或任何相互靠近的电路之间。2.自感现象：（1）概念：导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。（2）自感电动势:A 0A 0由于自感而产生的感应电动势。（3）自感电动势的计算：E= 1（n为线圈匝数，工1线圈中的磁通变化率），夕，生（L为自感系数，8线圈中的电流变化率）（4）自感电动势的方向（楞次定律）：总是“阻碍”引起自感电动势的电流的变化。在自感现象中，自感电动势的产生是由于导体本身的电流发生 了变化而引起的，而自感电动势却总是阻碍导体中原来电流的变化的。具体而言：如果导体中原来的电 流是增大的，自感电动势就要阻碍原来电流的增大。I原3那么自（1自）与I原相反 如果导体
3、中原来的电 流是减小的，自感电动势就要阻碍原来电流的减小。I原3,那么自（I自）与I原相同。（5）自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，起着推迟电流变化的作用。例L如下图的电路中，L是一带铁芯的线圈，R为电阻。两条支路的直流电阻相 等。那么在接通和断开电键的瞬间，两电流表的读数L、L的大小关系是（B ）A.接通时断开时B.接通时IKL,断开时I尸LC.接通时IDA,断开时IKI2D.接通时U 断开时IKA 二.自感系数和磁场的能量L自感系数：（1）概念：自感系数是用来表示线圈的自感特性的物理量。（2）决定因素：线圈越大， 越粗，匝数越多，自感系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大
4、得多。（3）单位：亨利，符号H,更小的单位：毫亨（mH）、微亨（uH） lH=103mH 1H=106 HH （1H的物理意义：表征线圈 产生自感电动势本领大小的物理量，数值上等于通过线圈的电流1s内改变1A时产生的自感电动势的大小）.磁场的能量（通电自感和断电自感的比拟）：开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中（电源克服自感的阻碍作用做功），开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。2 .电阻R与电感L的区别和联系。电阻R电感L区别阻碍作用对电流电流的变化例2.日光灯的原理：日光灯就是利用自感现象的例子。灯管的两端各有 一个灯丝，灯管内充有微量的僦和稀薄的天然
5、汞蒸汽，灯管内壁涂有荧光 物质。当灯管内的气体被击穿而导电时，灯管两端的灯丝就会释放出大量 的电子，这些电子与汞原子碰撞而放出紫外线，涂在灯管内的荧光物质在表现导体发热产生自感现象影响因素电阻越大对电流的阻碍越大电感越大，电流变化越快，对电流变化的阻碍越大决定因素导体长度、横截面积、电阻率线圈长度、横截面积、单位长度的匝数、有无铁芯联系都是反映导体本身性质的物理量两极间，使锐气放电发出辉光，辉光产生的热量使U形触片膨胀伸长接触静片而电路导通，于是镇流器中的线圈和灯管中的灯丝就有电流通过，电路接通后，启动器中的锐气停止放电，U形触片冷却收缩，电路断 开，镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压，这个高压
6、加上电源两端的电压一起加在灯管的两端，使水银蒸汽开始放电导通，使日光灯发光。在启动器两触片间还并联了一个电容，它的作用是在动静触片别离时避免产生火花而烧毁，没有电容器，启动器也能正常工作，日光灯启动后，启动器就不需要了。镇流器就是一个自感系数很大的线圈，在日光灯点燃时，利用自感现象，产生瞬时高压，在日光灯正常发光时，利用自感现象起降压限流的作用。例3.如图4-6-12是一演示实验的电路图，图中L是一带铁芯的多匝线圈，A是一灯泡, 起初开关处于闭合状态，电路是接通的。现将开关断开，那么在开关断开后电灯泡A 没有立即熄灭，而是比原来更亮一下再熄灭。（1）开关断开后通过灯泡A的电流方 向是怎么样的？
7、 （2）在开关断开后电灯泡A为什么没有立即熄灭？（3）有人说开 关断开的瞬时L中的自感电动势很大，L中的电流突然增大，所以电灯比原来更亮一下再熄灭。这种说法对不对？简述理由。解析：（1）开关断开后通过灯泡A的电流方向是bAaLb；（2）在开关断开后L中因电流变化产生自感电动势，L成为新的电源向A灯供电，所以A灯没有立即熄灭。（3）这种说法不对，L中的自感电动势阻碍电流的减少，但阻碍不是阻止，电流还是在减少，所以L中的 电流不可能增大，只能减少。A灯比原来更亮一下，只能说明A灯中电流比原来的电流大，所以本实验成功 的条件是开关断开前L中的电流比A灯中的电流大得多。第二十一次作业1 关于自感现象，
8、正确的说法是（）A.感应电流一定和原来的电流方向相反B.对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大C.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大解析：当电流增加时，自感电动势的方向与原来的电流反向，当电流减小时与原来的电流同向，应选项A错 误；自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，应选项B错误；自感系数只取决于 线圈的本身因素，与电流变化情况无关.应选项C错误；结合选项B的错误原因可知，选项D正确.点评: 自感的实质仍然是电磁感应现象，电流的强弱决定其周围磁场的强弱，当电流变化时引起电流周
9、围的磁场 发生变化，就会在线圈中产生感应电动势.2.关于线圈的自感系数、自感电动势以下说法中正确的选项是（）A.线圈中电流变化越大，线圈自感系数越大B.对于某一线圈，自感电动势正比于电流的变化量C. 一个线圈的电流均匀增大，这个线圈自感系数、自感电动势都不变D.自感电动势总与原电流方向相反 解析:线圈的自感系数由线圈本身的因素决定.夕自J千，而不是E自8 A/, C对，A、B错.线圈中电流减 小时，自感电动势方向与原电流方向相同，电流增大时，自感电动势方向与原电流方向相反，D错,点评: 电流的变化量A /不等同于电流的变化率=，炉= 而不是Es A /.自感系数仅和线圈本身有关.A t A t
10、3.如下图电路中，A、B是完全相同的灯泡，/是电阻不计的电感线圈，以下说法中正确的选项是（）A.当开关S闭合时，A灯先亮，B灯后亮B.当开关S闭合时，B灯先亮，A灯后亮C. 当开关S闭合时，A、B灯同时亮，以后B灯更亮，A灯熄灭D.当开关S闭合时，A、B灯同时亮，以后亮度不变解析：当开关S闭合时，电路中电流增加，由于线圈的自感作用，其中产生一自感电动势阻碍电流的增加, 此时A、B二灯相当于串联，同时亮；之后线圈相当于一段导线，将A灯短路，A灯熄灭，因B灯所加电压 增加而变得更亮.点评:开关闭合时，线圈自感电动势与电源电动势方向相反，假设自感系数足够大，瞬间可 以认为断路，随即变缓直至消失.4.
11、在如图3所示的电路中，带铁芯的、电阻较小的线圈上与灯A并联，当合上开关S后灯A正常发光.那么以下说法中正确的选项是（）A.当断开S时，灯A立即熄灭B.当断开S时，灯A突然闪亮后熄灭C.用阻值与灯A相同的线圈取代工接入电路，当断开S时，灯A逐渐熄灭D.用阻值与线圈上相同的电阻取代/接入电路，当断开S时，灯A突然闪亮后熄灭解析:在S断开的瞬间，与人构成闭合回路，灯A不会立即熄灭.问题是“小灯泡在熄灭之前是否更亮一下”这一点如何确定.根据P=可知，灯A能否闪亮，取决于S断开的瞬间，流过A的电流是否更大一 些.在断开S的瞬间，灯A中原来的电流4立即消失.但灯A和线圈/组成一闭合回路，由于线圈上的自 感
12、作用，其中的电流人不会立即消失，它还要通过回路维持短暂的时间.如果那么灯A熄灭之前要闪 亮一下；如果力4,那么灯A是逐渐熄灭而不闪亮一下.至于入和4的大小关系，由A和兄的大小关系决 定：假设吊用，那么4人 灯将闪亮一下；假设RWR,那么42灯将逐渐熄灭.点评:开关断开时，原电源不 提供电流，假设线圈形成回路，那么自感电动势会通过回路形成电流，因此断电时线圈起到瞬间电源的作用.A.在电路甲中，断开S,A将渐渐变暗5 ,在图甲、乙电路中，电阻分和电感线圈上的电阻都很小.接通S,使电路到达稳定，灯泡A发光，那么（）C.在电路乙中，断开S,C.在电路乙中，断开S,A将渐渐变暗B.在电路甲中，断开S,
13、A将先变得更亮，然后渐渐变喑D.在电路乙中，断开S, A将先变得更亮，然后渐渐变暗解析：甲图中，灯泡A与电感线圈/在同一个支路中，流过的电流相同，断开开关S时，线圈/中的自感电 动势要维持原电流不变，所以，开关断开的瞬间，灯泡A的电流不变，以后电流渐渐变小.因此，灯泡渐 渐变暗.乙图中，灯泡A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小（因为电感线圈的电阻很小），断 开开关S时电感线圈的自感电动势要阻碍电流的变小，电感线圈相当于一个电源给灯A供电，因此在这一 短暂的时间内，反向流过A的电流是从人开始逐渐变小的，所以灯泡要先亮一下，然后渐渐变暗，应选项A、 D正确.方法总结:在开关断开时，电感线圈
14、的自感电动势要阻碍原电流的减小，此时电感线圈在电路中相 当于一个电源，表现为两个方面：一是自感电动势所对应的电流方向与原电流方向一致；二是在断电瞬间， 自感电动势所对应的电流大小与原电流的大小相等，以后电流开始缓慢减小到零，断开开关后，灯泡是否 瞬间变得更亮，取决于当初两支路中电流大小的关系.6 .如下图的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流2 A,流过灯泡的电流是1A,将S突然断开，S 断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间方变化关系的图象是（）解析:开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为1 A.开关S断开瞬间，灯泡支路的电流立即减 为零，但是自感线圈的支路由于自感现象会产生
15、与线圈中原电流方向相同的感应电动势，使线圈中的电流 从原来的2 A逐渐减小，方向不变，且同灯泡I）构成回路，通过灯泡D的电流和线圈/中的电流相同，也 应该是从2 A逐渐减小为零，但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反，D对.方法总结:解图象问题时， 先要搞清楚研究什么元件上的电流随时间的变化关系；其次要根据线圈的自感电动势引起的感应电流的方 向与原来电流的方向是相同还是相反、大小如何变化等因素来确定图象.7 .如下图，线圈/的自感系数很大，且其电阻可以忽略不计，L、L2是两个完全相同的小灯泡，随着开关 S的闭合和断开的过程中，L、L2的亮度变化情况是（灯丝不会断）（）A.S闭合，L亮度不变，L
16、2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2立即不亮，L逐渐变亮B.S闭合,B不亮,L2很亮;S断开,L、L2立即不亮C.S闭合，L、L2同时亮，而后L逐渐熄灭，L2亮度不变；S断开，L2立即不亮，L亮一下才灭D.S闭合，L、L2同时亮，而后L逐渐熄灭，L2逐渐变得更亮；S断开，L2立即不亮，L亮一下才熄灭解析:当S接通时，/的自感系数很大，对电流的阻碍作用较大，L和L2串接后与电源相连，Li和L2同时亮， 随着中电流的增大，入的直流电阻不计，/的分流作用增大，L的电流逐渐减小为零，由于总电阻变小， 总电流变大，1/2的电流增大，L2灯变得更亮.当S断开时，L2中无电流，立即熄灭，而电感/将要
17、维持本身 的电流不变，/和组成闭合电路，L灯要亮一下后再熄灭，综上所述，选项D正确,方法总结：当电路中有 电感/时，假设电路中的电流发生变化，电感上的作用总是阻碍电流的变化.当电路稳定时，电感上相当于 一段导体.假设电感人中有直流电阻，那么相当于电阻；假设无直流电阻，那么它相当于一根短路导线.8.如下图电路中有L和L2两个完全相同的灯泡，线圈/的电阻忽略不计，以下说法中正确的选项是（） A.闭合S时，L2先亮，L后亮，最后一样亮B.断开S时，L2立刻熄灭，L过一会熄灭C. 3中的电流始终从a到W. L2中的电流始终从c到d解析：闭合S时，L2中立即有从到。的电流，先亮，而线圈由于自感作用，线圈中产生与原电流相反的自 感电动势，对原电流大小起到阻碍作用，通过线圈的电流逐渐增加，所以L逐渐变亮，电路稳定后自感作 用消失，线圈/相当于导线，所以最后L、L2 一样亮.断开S时，L2中由电源提供的电流瞬间消失，但是 中的电流由于自感的阻碍作用将逐渐减小，方向不变，使线圈与L2、L形成回路，因此L、L2将过一会儿同 时熄灭.Li中的电流始终由5到a, L2中的电流先由到后由。到4方法总结:通电时电感上的电流由 无到有逐渐增大，断电时电流由有到无逐渐减小.