第07节自感现象及其应用 (2).pptVIP

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，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。,知识精析一、互感现象1现象：一个线圈中的电流变化时，所产生的变化的磁场使另一线圈中的磁通量变化而产生的电磁感应现象2应用：变压器、无线电接收等3防止：相互靠近的两个电路之间的互感会影响各自的正常工作，需设法减小或消除二、自感1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，叫自感现象2原理当通过导体线圈(或回路)自身的电流发生变化时，该电流的磁场也发生变化，因而线圈内磁通量发生变化，产生电磁感应现象因此，自感现象只是电磁感应现象的一种特殊情形，仍遵循电磁感应规律,3自感电动势：正比于自感电动势、正比于电流的变化式=4自感系数(L)：由线圈的匝数、大小、形状和铁芯决定单位：亨利，1H1Vs/A1H103mH106H5特点：自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化,6通电自感如图332所示，电路中两灯泡L1、L2完全相同，闭合开关S后，调节R可使L1、L2的亮度相同断开开关S，重新闭合后发现灯泡L2立即发光，而灯泡L1则是逐渐亮起来的图332开关S闭合的瞬间，灯泡L2的两端立即有电压，L2立即发光；而灯泡L1与线圈L串联，在接通电路的瞬间，电路中电流增大，穿过线圈L的磁通量随之增大，根据电磁感应的知识可知，线圈中将产生感应电动势，这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大由于这种阻碍作用使通过L1的电流逐渐增大，故灯泡L1是逐渐亮起来的,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,7断电自感如图333所示，灯泡L1、L2正常发光断开开关S的瞬间，灯泡L2立即熄灭，灯泡L1没有立即熄灭，反而会比原来更亮地闪一下(L的电阻小于L1的电阻时才会闪一下，为什么？)再慢慢变暗图333断开开关S的瞬间，通过线圈的电流减弱，穿过线圈的磁通量减少，线圈中产生的感应电动势阻碍原电流的减小，使原电流逐渐减小，这一电流经过L1所在的回路，使L1不会立即熄灭，而是比原来更亮地闪一下后再逐渐熄灭,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,方法探究一、自感问题例1如图334所示，电阻R的阻值和电感线圈的自感系数都较大，电感线圈的电阻不计，Q1、Q2是两只完全相同的灯泡，当开关S闭合时，下列情况可能发生的是()图334AQ2比Q1先亮，然后Q2熄灭BQ1比Q2先亮，然后Q1熄灭CQ1、Q2一起亮，然后Q1熄灭DQ1、Q2一起亮，然后Q2熄灭,解析当S闭合的瞬间，L支路中的电流从无到有发生变化，因此在L中产生自感电动势阻碍电流增加由于自感系数很大，对电流的阻碍作用很强，所以在接通S后极短的时间里L中的电流几乎为零，可以将L支路看成断路，故Q1、Q2同时发光由于L中的电流从无到有很快稳定，感应电动势消失，L相当于一根无电阻的导线将Q2短路，所以最终Q2灯熄灭故选项D正确答案D点评通过自感线圈的电流增大，自感电动势的方向与电流的方向相反，阻碍电流增大,2、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,例3在如图335甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻都小于灯泡的电阻，闭合S使电路达到稳定，灯泡Q发光下列说法正确的是()图335A在电路甲中，断开S后，Q将渐渐变暗B在电路甲中，断开S后，Q将先变得更亮，然后渐渐变暗C在电路乙中，断开S后，Q将渐渐变暗D在电路乙中，断开S后，Q将先变得更亮，然后渐渐变暗,解析在电路甲中，设通过线圈L的电流为IL甲，通过Q及R的电流为IQ甲和IR甲，同理，设电路乙中通过L、Q、R的电流分别为IL乙、IQ乙、IR乙很明显，IL甲IQ甲，IL乙IQ乙当断开S时，线圈L相当于电源，产生了自感电动势，在L、R、Q组成的回路中产生自感电流在电路甲中，自感电流从IL甲逐渐减小，灯泡Q逐渐变暗；在电路乙中，自感电流从IL乙逐渐减小，因为IL乙IQ乙，所以灯泡Q先变得更亮，再渐渐变暗选项A、D正确答案AD点评要考虑到甲、乙两电路的区