自 感 现 象.ppt

自感现象 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 叫做自感现象 这种现象中产生的感应电动势 叫做自感电动势 复习回顾 1 产生感应电动势的条件 2 如何确定感应电流的方向 3 如何确定感应电动势的大小 思考 在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接 当线圈M中的电流变化时 在线圈M和N中会产生感应电动势吗 为什么 分析 线圈M中的电流变化时产生了变化的磁场 穿过线圈M本身和线圈N的磁通量发生了变化 所以都要产生感应电动势 在线圈N中产生的感应电动势的现象叫做互感 在线圈M本身产生的感应电动势的现象叫做自感 4 6互感和自感 一 互感现象 1 当一个线圈中电流变化 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 可以把能量或信号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 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 二 自感现象 2 自感现象中产生的电动势 叫自感电动势 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 演示实验1 A1 A2使用规格完全一样的灯泡 闭合电键S 调节变阻器R和R1 使A1 A2亮度相同且正常发光 然后断开开关S 重新闭合S 观察到什么现象 演示实验1通电自感现象 A1 A2是规格完全一样的灯泡 闭合电键S 调节变阻器R 使A1 A2亮度相同 再调节R1 使两灯正常发光 然后断开开关S 重新闭合S 观察到什么现象 灯泡A2立刻正常发光 跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来 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 现象 分析 1 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 A2A1 演示实验2 接通电路 待灯泡A正常发光 然后断开电路 观察到什么现象 课本P23 演示实验2 灯泡A2立刻正常发光 跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来 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 现象 分析 S断开时 A灯突然闪亮一下才熄灭 现象 演示实验2断电自感现象 二 自感现象 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 3 自感电动势作用 阻碍导体中原来的电流变化 反馈训练2 在实验二中 若线圈L的电阻RL与灯泡A的电阻RA相等 则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为图 通过灯泡的电流随时间的变化图像为图 若RL远小于RA 则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为图 通过灯泡的电流图像为图 ABCD A C B D 1 当线圈中电流改变时 线圈中会产生自感电动势 自感电动势方向与原电流方向 A 总是相反B 总是相同C 电流增大时 两者方向相反D 电流减小时 两者方向相同 2 P Q两灯相同 L电阻不计 则A S断开瞬间 P立即熄灭 Q过一会才熄灭B S接通瞬间 P Q同时达正常发光C S断开瞬间 通过P的电流从右向左D S断开瞬间 通过Q的电流与原来方向相反 3 电感线圈L的自感系数足够大 其直流电阻不计 LA LB是两个相同的灯泡 则A S闭合瞬间 LA不亮 LB很亮 S断开瞬间 LA LB立即熄灭B S闭合瞬间 LA LB同时亮 然后LA熄灭 LB亮度不变 S断开瞬间 LA亮一下才熄灭 LB立即熄灭 3 LA和LB是两个相同的小灯泡 L是一个自感系数相当大的线圈 其电阻值与R相同 由于存在自感现象 在电键S闭合和断开时 灯LA和LB先后亮暗的顺序是A 接通时 LA先达最亮 断开时 LA后暗B 接通时 LB先达最亮 断开时 LB后暗 自感电动势 磁通量变化率 正比关系 电流变化率 正比关系 正比关系 对同一线圈 电流变化快 穿过线圈的磁通量变化快 线圈中产生的自感电动势就大 电流变化慢 穿过线圈的磁通量变化慢 线圈中产生的自感电动势就小 对不同线圈 电流变化快慢一样 自感电动势不同 1 自感系数L 简称自感或电感 三 自感系数 2 自感系数L反映线圈自身的性质 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 线圈越长 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 三 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 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 四 磁场的能量 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 阅读教材最后一段P23 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 思考与讨论 当线圈中的电流增加时 自感电流的方向与原电流方向相反 自感现象是指当线圈自身电流发生变化时 在线圈中引起的电磁感应现象 自感电动势的大小与电流的变化率成正比 自感系数L由线圈自身的性质决定 与线圈的大小 粗细 匝数 有无铁芯有关 自感现象 当线圈中的电流减小时 自感电流的方向与原电流的方向相同 自感现象只有在通过电路的电流发生变化时才会产生 在判断电路性质时 一般分析方法是 当流过线圈L的电流突然增大瞬间 我们可以把L看成一个阻值很大的电阻 当流经线圈L的电流突然减小瞬间 我们可以把L看作一个电源 它提供一个跟原电流同向的电流 自感现象 除线圈外 电路的其它部分是否存在自感现象 自感现象 当电路中的电流发生变化时 电路中每一个组成部分 甚至连导线 都会产生自感电动势去阻碍电流的变化 只不过是线圈中产生的自感电动势比较大 其它部分产生的自感电动势非常小而已 5 自感系数为100mH 通入变化规律如图的电流 从0到2s时间内自感电动势大小是 V 在2到4s时间内自感电动势大小是 V 在4到5s时间内自感电动势大小是 V 0 2 0 0 40 有关自感现象 下列叙述中正确的是 A 有铁芯的多匝金属线圈中 通过的电流强度不变时 无自感现象发生 线圈的自感系数为零B 导体中所通电流发生变化时 产生的自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化C 线圈中所通电流越大 产生的自感电动势也越大D 线圈中所通电流变化越大 产生的自感电动势也越大 课堂训练 B 如图所示的电路中 A1和A2是两个相同的小灯泡 线圈L的电阻可以忽略 下列说法正确的是 A 合上开关S接通电路时 A2先亮 A1后亮 最后一样亮B 合上开关S接通电路时 A2和A1始终一样亮C 断开开关S切断电路时 A2立刻熄灭 A1过一会儿才熄灭D 断开开关S切断电路时 A2和A1都要过一会儿才熄灭 AD 课堂训练 如图所示的电路中 D1和D2是两个相同的小灯泡 L是一个自感系数相当大的线圈 其阻值与R相同 在电键接通和断开时 灯泡D1和D2亮暗的顺序是 A 接通时D1先达最亮 断开时D1后灭B 接通时D2先达最亮 断开时D2后灭C 接通时D1先达最亮 断开时D2后灭D 接通时D2先达最亮 断开时D1后灭 A 课堂训练 A 灯A立即熄灭B 灯A慢慢熄灭C 灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭D 灯A突然闪亮一下再突然熄灭 LA A 课堂训练 如图所示 L为自感系数较大的线圈 电路稳定后小灯泡正常发光 当断开电键的瞬间会有 如图所示的电路中 电灯A和B与固定电阻的阻值均为R L是自感系数较大的线圈 当S1闭合 S2断开且电路稳定时 AB亮度相同 再闭合S2 待电路稳定后将S1断开时 下列说法正确的是 课堂训练 A 灯B立即熄灭B 灯A将比原来更亮一些后再熄灭C 有电流通过B灯 方向为c B dD 有电流通过A灯 方向为b A a AD 如图所示 L是自感系数很大的线圈 但其自身的电阻几乎为零 A和B是两个相同的灯泡 1 当开关S由断开变为闭合时 A B两个灯泡的亮度将如何变化 2 当开关S由闭合变为断开时 A B两个灯泡的亮度又将如何变化 课堂训练 如图所示 当S闭合时 通过灯A的电流为I 通过线圈的电流为2I 在某时刻t0 S断开 则能正确反映灯A中电流变化的图是 课堂训练 L A 2I I S I i t to 0 I i t to 0 I I i t to 0 I 2I I i t to 0 2I A B C D C 自感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用 自感线圈是交流电路中的重要元件 在无线电设备中 用它和电容器组成振荡电路 以发射电磁波 日光灯镇流器也是利用自感现象制成的 下图是日光灯电子镇流器的照片 可以看到它里面有电阻器 电容器 电感器 三 自感现象的危害与防止 危害 在切断自感系数很大 电流很强的电路的瞬间 产生很高的自感电动势 形成电弧 在这类电路中应采用特制的开关 精密电阻可采用双线并绕来清除自感现象 磁通量恒 0 自感现象有时也会带来害处 变压器 电动机等器材有很大的线圈 当电路中的开关断开时会产生很大的自感电动势 使得开关中的金属片之间产生电火花 烧蚀接触点 甚至引起人身伤害 因此 电动机等大功率用电器的开关应该装在金属壳中 最好使用油浸开关 即把开关的接触点浸在绝缘油中 避免出现电火花 在制造精密电阻时 为了消除使用过程中因电流变化引起的自感现象 往往采用双线绕法 如图所示 由于两根平行导线中的电流方向相反 这们的磁场互相抵消 从面可以使自感现象的影响减弱到可以忽略的程度 小结 1 当一个线圈中电流变化 在另一个线圈中产生感应电动势的现象 称为互感 互感现象产生的感应电动势 称为互感电动势 2 当一个线圈中的电流变化时 它产生的变化磁场不仅在邻近的电路中激发感应电动势 同样也在它本身激发出感应电动势 这种现象叫做自感 3 自感现象中产生的电动势叫自感电动势 1 自感电动势的作用 阻碍导体中原来的电流变化 2 自感电动势大小 4 自感系数L 与线圈的大小 形状 圈数及有无铁心有关5 磁场具有能量 日光灯原理 一 日光灯电路 1 由灯管 启动器和镇流器组成 自感现象的应用 日光灯 日光灯管的结构 荧光粉发出可见光 受到紫外线照射时 在高压下导电 发出紫外线 两端灯丝给气体加热并给气体加上高电压 镇流器结构 启动器结构 2 电路连接 二 工作原理 电流流向 自感现象的应用 日光灯 思考 根据日光灯的工作原理说出镇流器和启动器的作用 总结 镇流器启动时提供瞬时高压 正常工作时降压限流 启动器起到一个开关的作用 下列说法正确的是 A 日光灯开始工作时 需要启动器B 日光灯开始工作时 不需要镇流器C 日光灯正常工作时 需要启动器D 日光灯正常工作时 不需要镇流器 课堂训练 A 1 关于日光灯的工作原理 下列说法正确的A 镇流器的作用是将交流电变为直流电B 在日光灯的启动阶段 镇流器能提供一个瞬时高压 使灯管开始工作C 日光灯正常发光时 启动器的两个触片是分离的D 日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直接辐射的 如图所示 日光灯正常工作时 流过灯管的电流为I 那么对于灯丝ab上的电流 以下说法正确的 A 灯丝ab上的电流为IB 灯丝a端的电流为IC 灯丝b处的电流为I 其它地方的电流都比I小D 灯丝b处最容易烧断 课堂训练 CD 2 日光灯的工作电路 1 开关S刚合上前启动器D的静触片和动触片是 填接通 断开 2 开关S刚合上