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4-6 互感和自感,法拉第和他的实验线圈,在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接,当一个线圈中的电流变化时,在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢?,一、互感现象,1.当一个线圈中电流变化时,在另一个线圈中产生感应电动势的现象,称为互感。互感现象中产生的感应电动势,称为互感电动势。,2.互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,且可发生于任何两个相互靠近的电路之间.,3、利用互感现象,可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈。因此,互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。,收音机里的磁性天线.,如:变压器,L,问题:K接通瞬间,线圈L本身中会不会产生感应电动势?,K,通电自感现象,灯泡A2立刻正常发光,跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来.,现象:,通电瞬间,演示1,电路接通时,电流由零开始增加,穿过线圈L的磁通量逐渐增加,L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反,阻碍L中电流增加,即推迟了电流达到正常值的时间。,分析:,断电自感现象,演示2,S断开时,A 灯突然闪亮一下才熄灭。,现象:,思考与讨论:P23,断电瞬间,提示:断电前后情况比较,分析:断电前通过A灯的电流是由电源提供的,根据电路中并联规律可知,线圈L的电阻由于很小,故电路中的电流大部分流过线圈L,有ILIA,断电后,线圈L由于自感作用,将阻碍自身电流的减小,结果线圈中的电流IL反向流过灯A,然后逐渐减弱,所以有灯闪亮一下再熄灭的现象出现,结论2:当导体中原来的电流减小时,自感电动势阻碍其减小,讨论:小灯泡在熄灭之前是否要闪亮一下?,注意:,1.不能认为任何断电现象灯都会闪一下 当ILIA时,会闪一下,再逐渐熄灭 当ILIA或 IL=IA时,不会闪,逐渐熄灭,2断电实验中,线圈的电流方向不变,而灯电流方向与原来方向相反,3.原来的IL和IA哪一个大,要由L的直流电阻RL与A的电阻RA的大小来决定。如果RLRA,则ILIA;如果RLIA。,b,1) 为了使灯泡闪亮效果更明显对线圈L应该有什么样的要求?,讨论:,2) 为了使灯泡持续更长时间对线圈L应该有什么样的要求?,2)自感电动势的作用:(延缓电流变化),阻碍导体中原来电流的变化。,a.导体中原电流增大时,自感电动势阻碍它增大。b.导体中原电流减小时,自感电动势阻碍它减小。,“阻碍”不是“阻止”,电流还是变化的,自感电动势的方向:楞次定律(增反减同),二、自感现象,1.由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,叫自感现象。 2.自感现象中产生的电动势叫自感电动势. 3.自感电动势的作用:阻碍导体中原来的 电流变化。注意:“阻碍”不是“阻止”,电流原来怎么变化还是怎么变,只是变化变慢了,即对电流的变化起延迟作用。,自感电动势的方向,导体电流增加时,阻碍电流增加,此时自感电动势方向与原电流方向相反;导体电流减小时,阻碍电流减小,此时自感电动势方向与原电流方向相同.,4.自感电动势的大小:与电流的变化率成正比.,三、自感系数,三.自感系数 L-简称自感或电感,1、决定线圈自感系数的因素:,2、自感系数的单位: 亨利,简称亨,符号是 H。常用单位: 毫亨mH 微亨H,实验表明,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得多。,阅读教材P24,回答问题: 1、线圈能够体现电的“惯性”,应该怎样理解?2、电的“惯性”大小与什么有关?,当线圈通电瞬间和断电瞬间,自感电动势都要阻碍线圈中电流的变化,使线圈中的电流不能立即增大到最大值或不能立即减小为零,电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数.,问题:在断电自感的实验中,为什么开关 断开后,灯泡的发光会持续一段时间?甚 至会比原来更亮?试从能量的角度加以讨 论。,四、磁场的能量,问题:在断电自感的实验中,为什么开关 断开后,灯泡的发光会持续一段时间?甚 至会比原来更亮?试从能量的角度加以讨 论。,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,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。,自感现象的应用和防止,1 应用: 在交流电路中、在各种用电设备和无线电技术中有着广泛的应用。如日光灯的镇流器等。,2 防止:在切断自感系数很大、电流很强的电路的瞬间,产生很高的电动势,形成电弧,在这类电路中应采用特制的开关。,由于两根平行导线中的电流方向相反,它们的磁场可以互相抵消,从而可以使自感现象的影响减弱到可以忽略的程度。,双线绕法消除自感现象,自感防止,课堂训练演示自感的实验电路图如右图所示,L是电感线圈,A1、A2是规格相同的灯泡,R的阻值与L的直流电阻值相同。当开关由断开到合上时,观察到的自感现象是 比 先亮,最后达到同样亮。,A2,A1,课堂练习: 1、关于自感现象,正确的说法是:( ) A、感应电流一定和原电流方向相反; B、线圈中产生的自感电动势较大的其自感系数一定较大; C、对于同一线圈,当电流变化越大时,线圈中产生的自感电动势也越大; D、自感电动势总是阻碍原来电流变化的。,D,2. 如图所示,多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽略不计,两个电阻的阻值都是R,电键S原来打开,电流为I0,今合上电键将一电阻短路,于是线圈有自感电动势产生,这电动势( ) A. 有阻碍电流的作用,最后电流由I0 减少到零 B. 有阻碍电流的作用,最后电流总小于I0 C. 有阻碍电流增大的作用,因而电流I0保持不变 D. 有阻碍电流增大的作用, 但电流最后还是增大到2 I0,D,提示:线圈中的电流不能突变,3、 如图示电路,合上S时,发现电流表A1向左偏,则当断开S的瞬间,电流表A1 、 A2指针的偏转情况是:( ) A. A1向左,A2向右 B. A1向右,A2向左 C. A1 、A2都向右 D. A1 、A2都向左,L,解:合上S后稳定时,R2和L中电流方向向右,指针左偏,断开S的瞬间, L中电流不能突变, A2向左偏,,通过闭合回路中的电流为逆时针方向, A1中电流方向与原来相反,指针右偏。,所以 A1向右,A2向左,B,4、同上题的电路中,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I1、I2的大小关系是( )A、接通时I1I2;B、接通时I2I2,断开时I1I2;D、接通时I1=I2,断开时I1I2。,B,5、如图AB是相同的小灯泡,L是带铁芯的线圈,电阻不记,调节R,电路稳定时,两灯泡都正常发光,则在开关合上和断开时 ( ) A、两灯同时亮,同时灭 B、合上S,B比A先达到正常发光状态 C、断开S,AB两灯都不会立即 灭,通过AB两灯的电流方向都 与原电流方向相同 D、断开S时,A灯会突然闪亮 一下后,再熄灭,B,问题与 练习,P25(1)(2)(3),
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