6 互感和自感第六节：互感和自感.ppt

第六节 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 收音机的接收信号 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 利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈 因此在电工技术和电子技术中有广泛应用 变压器就是利用互感现象制成的 3 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 在电力工程和电子电路中 互感现象有时会影响电路的正常工作 这时要设法减小电路间的互感 实验一 2 再调节变阻器r1使两个灯泡都正常发光 3 然后断开开关s 1 先合上开关s 调节变阻器r的电阻 使同样规格的两个灯泡a1和a2的明亮程度相同 观察 重新接通电路时 两个灯泡亮度变化情况 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 解释 在接通电路的瞬间 电路中的电流增大 穿过线圈l的磁通量也随着增大 因而线圈中必然会产生感应电动势 这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大 所以通过a1的电流只能逐渐增大 灯泡a1只能逐渐亮起来 问题 与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮 反馈训练1 实验一中 当电键闭合后 通过灯泡a1的电流随时间变化的图像为图 通过灯泡a2的电流随时间变化的图像为图 abcd c a 实验二 1 把灯泡a和带铁芯的线圈l并联在直流电路中 2 接通电路 待灯泡正常发光 断开电路 观察 当电路断开时 灯泡a的亮度变化情况 现象 s断开时 a灯突然闪亮一下才熄灭 解释 在电路断开的瞬间 通过线圈的电流突然减弱 穿过线圈的磁通量也就很快减少 因而在线圈中产生感应电动势 虽然这时电源已经断开 但线圈l和灯泡a组成了闭合电路 在这个电路中有感应电流通过 所以灯泡不会立即熄灭 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 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 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 慢一些 沿已有的闭合回路流动 不一致 线圈插铁芯 三 自感系数 1 自感电动势的大小 与电流的变化率成正比 2 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 3 自感物理意义 描述线圈产生自感电动势的能力 插入铁芯线圈的自感系数变大 什么情况下灯泡会闪亮一下再熄灭 原因 在自感系数很大的情况下 灯泡会会闪亮一下 然后熄灭或正常发光 当自感系数很大时 在开关断开和闭合的瞬间 自感线圈会产生瞬时的很高的自感电动势 该电动势会补充a灯或a2灯中的电流 从而使a灯或a2灯中电流突然变大 所以要闪亮一下 自感系数很大有时会产生危害 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 五 自感现象应用 日光灯原理 日光灯结构 1 日光灯启动时需要一个瞬时高压 正常发光时又需要一个低于220v的工作电压 2 自感系数较大的线圈 镇流器 在断开时能产生瞬时高压 可谁来充当自动开关 启动器 日光灯的工作原理 镇流器的作用 1 点燃时产生瞬时高压 2 工作时降压限流 阅读教材最后一段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 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 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 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 课堂训练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 课堂训练3 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