高二物理自感的应用与防止

1、高二物理自感的应用与防止学习目标.理解自感现象及其在实际中的应用，了解自感电动势的概念和自感系数的物理意义. 了解日光灯电路及镇流器的作用 主要内容一.自感现象.自感由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象.自感电动势在自感现象中产生的电动势。其作用为总是阻碍线圈中原来电流的变化如图，线圈中有电流，周围就存在磁场，这个磁场的磁感线有一部分要穿过线圈。当滑片P向右滑动时，电阻 RT ,线圈中电流I J ,则磁场的磁感应强度 BJ ,磁通量J ,则线 圈将发生电磁感应，产生一个感应电动势是由线圈自身电流的变化而引起的，其方向与原电流方向相同.通电自感演示：先调节电阻 R的阻值使A1、A2亮度

2、相同，然后突然闭合 K,可观察到A2立即发光，而A1是逐渐亮起来的。原因:(1)如果没有线圈，则 A1、A2应同时亮(2)不同时亮，只能是由电感线圈引起(3)当电键K闭合时，线圈中电流由零逐渐增大，穿过线圈的磁通量增加，在线圈中自感出一个自感电动势。因为磁通量增加，所以自感电动势将阻碍线圈中电流的增加，方向与电流方向相反，灯 A1上的电流由于受到阻碍只能逐渐增加。(4)A1中电流R (1 -序),LR比值越大，则电流i增大到R的时间越长, .L越大，R越小，效果越好。4.断电自感如图所示的电路中。当电键 K闭合时，灯A发光。突然断开 K,观察到A要过一会儿才 熄灭。原因：(1)电键K 一断开，

3、电路中电流迅速减小到0,穿过线圈的磁通量迅速减小。线圈中产生一个自感电动势， 方向与原电流方向相同，阻碍回路中电流的减小，这时它相当于一个电源与灯A构成一个闭合回路，继续给 A供电。(2)原来电路闭合处于稳定状态，L与A并联，其电流分别为IL与IA ,方向都是从左到右。在断开K的瞬间，灯A中原来从左到右的电流 IA立即消失。但是灯 A与线圈L构成一 闭合回路，由于L的自感作用，其中的电流不会立即消失，而是在回路中逐渐减弱维持短暂的时间，这个时间内灯 A中有从右到左的电流通过。这时通过A的电流是从IL开始减弱。如果原来IL IA ,则在灯A熄灭之前要闪亮一下；如果原来IL IA ,则灯A是逐渐熄

4、灭不再闪亮。原来的电流IL和IA哪一个大，要由 L的直流电阻和 A的电阻R的大小来决定。如果 RL 2RA 则 IL ，A;如果 RL IA 。(3)A中电流iR = i0 e L , i0为稳定时流过 L的电流。若 RL RL效果越好.二.自感电动势屿n 由法拉第电磁感应定律 e = Al ,线圈的面积S不变，磁通量F 8 B,而线圈中B 0c I F 0c I岫 G 杷 1KM T AI一 e = 二. =，:=.大小：与回路中电流的变化率成正比。.表达式：e = L. L：自感系数，由线圈本身的特性决定，由线圈本身的长短、横截面积、匝数以及有无铁芯来决定。单位：亨利(H) 1H = 1V

5、/(A/s) = 1V s/A,若1s内电流变化1A,产生的感应电动势为1V,则此线圈的自感系数为1H。日光灯.构造：由灯管、镇流器和启动器组成，启动器与灯管并联，之后与镇流器串联(1)镇流器：一个带有铁芯的线圈，当线圈中的电流发生变化时，会产生自感电动势阻 碍其电流的变化(2)启动器：也叫起辉器，憋火，相当于开关(3)灯管：激发水银蒸气，发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的白光.镇流器的作用启动器中充满窟气，里面有两个电极和一个静触片、一个动触片。(1)当开关闭合时，电源220V将电压加在两电极之间， 此电压不足以使灯管发光，但可以使起辉器中的速气放电而发出辉光，辉光产生的热量将使动触

6、片膨胀，从而与静触片接触而使电路接通(2)电路接通后，窗气停止放电，U形片冷却，二触片分离，电路自动断开，在自动断生开的瞬间，镇流器中的电流I迅速减小到0,磁通量F减小，力较大，线圈中产生一个瞬时高压，约700800V,此电压与电源电压加在一起，使灯管中的水银蒸气受到激发而 放电，于是日光灯成为电流的通路而发光。(3)日光灯正常发光时， 灯管的电阻很小，所以灯管两端的电压很小，不足以击穿起辉器。同时灯丝中只允许通过不大的电流，否则会烧坏灯管，于是镇流器产生一个反电动势， 使加在灯管两端的电压远小于电源电压，降压限流。一般日光灯可使用 3000小时以上，但每通断一次会影响其寿命，不宜频繁开关四.

7、自感的应用与防止.防止电阻箱中电阻应该是标准电阻，不随外界因素的影响而变化，其材料都是由随温度tR - p变化很小的材料制成，其电阻S ,为直流电阻。但当电阻中的电流变化时，线圈发生自感，产生一个自感电动势，相当于附加了一个对电流的阻碍作用，其电阻将不再标准。为了避免因电流变化而引起的自感，采用双线绕法，因为其中产生的电流的磁场方向相反，线圈中磁通量为零，不再发生自感。.电磁阻尼用可拆变压器的 U形铁芯，装上线圈(0-400匝)。然后将方柱形的两块极掌端面相对固定在U形铁芯两立柱上方，间隔约为 10毫米，并在上边装好摆架。不通电时，先后分别把强、弱阻尼摆片连在摆杆上，使其在极掌间隙中自由摆动，

8、可以看到两摆不仅衰减很慢, 而且衰减速度基本相同。 给线圈通电后，再用两摆分别进行实验， 可以看到强阻尼摆迅速衰 减至停摆。而弱阻尼摆的衰减就慢得多，对比效果极为明显。阻尼摆的阻尼现象是涡流作用的实例。铝片在磁场中摆动切割磁感线产生了涡流，涡流在磁场中受力方向与摆动方向相反，因而阻碍了它和磁场的相对运动。在摆片上开断糟，是为了使涡流回路的截面积变小，电阻增大，产生的涡流强度减弱，故制动作用大大减小，摆幅的衰减就比较慢。.电磁驱动在磁场运动时带动导体一起运动，这种作用称为“电磁驱动”作用。如图所示，当磁铁转动时，设某时刻磁铁的 N极处在金属圆盘的半径 Oa处，根据楞次定律此时在圆盘上将产 生如图

9、所示的涡流，结果在该半径处形成由 a流向O处的感应电流。该感应电流处于旋转磁 场中，将受到磁场的作用力。此力将产生一个促使金属圆盘按磁场旋转方向发生转动的力矩。此时从磁铁S极处产生的感应电流所受的力而产生的力矩， 同样是促使金属圆盘按磁场旋转 的方向发生转动。结果金属圆盘按磁场的转动方向发生旋转。 但是如果圆盘的转速达到了与 磁场转速一样，则两者的相对速度为零，感应电流便不会产生，这时电磁驱动作用便消失。所以在电磁驱动作用下， 金属圆盘的转速总要比磁铁或磁场的转速小，或者说两者的转速总是异步的。感应式异步电动机就是根据这个原理制成的。电磁驱动作用可用来制造测量转速的电表，这类转速表常称为磁性式

10、转速表。陶悟转动时怯3R便金原克沿两方同*动例题解析 1.在如图所示的实验中，带铁芯的、电阻较小的线圈L与灯A并联。当合上电键KB,灯正常发光，下列说法正确的是A .当断开K时，灯A立即熄灭B .当断开K时，灯A突然闪亮后熄灭C.若用阻值与线圈L相同的电阻取代L接入电路，当断开 K,夕T A立即熄灭D.若用阻值与线圈L相同的电阻取代L接入电路，当断开 K时，灯A突然闪亮后熄灭解析：电键K一断开，电路中电流迅速减小，穿过线圈的磁通量减小。线圈中产生一个自感电动势，方向与原电流方向相同，阻碍回路中电流的减小。这时它相当于一个电源与灯 A构成一个闭合回路，继续给 A供电。原来电路闭合处于稳定状态，L与A并联，其电流分别为IL与IA,方向都是从左到右。在断开K的瞬间，灯A中原来从左到右的电流 IA立即消失。但是灯 A与线圈L构成一闭合 回路，由于L的自感作用，其中的电流不会立即消失，而是在回路中逐渐减弱维持短暂的时 间，这个时间内灯 A中有从右到左的电流通过。这时通过A的电流是从IL开始减弱。因为RLIA ,在灯A熄灭之前要闪亮一下。若用电阻R取代线圈L,则当K断开时，不会产生自感电动势。日C正确02.在如图所示的电路中，灯A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略,卜列说法正确的是:A、合上开关 B、合上开关 C、断开开关 D、