《互感和自感》PPT课件

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，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。,自感现象.swf,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：,自感现象.swf,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？,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。,自感现象.swf,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。,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。,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：,日光灯的工作原理,日光灯工作原理日光灯的整体电路如图所示。其工作原理是：当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。日光灯正常发光后。由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化，这时镇流器起降压限流的作用，使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内。由于这个电压低于启辉器的电离电压，所以并联在两端的启辉器也就不再起作用了。,镇流器的作用,1、点燃时产生瞬时高压,2、工作时降压限流,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，