6、互感和自感解析

6、互感和自感【视察】BASL在接通S瞬间，有何现象发生?闪亮回想1831年,法拉第的成功试验。

迈克尔·法拉第（MichaelFaraday，公元1791～公元1867）

G电源在法拉第的试验中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流发生变更时，它所产生的变更的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫做互感。这种感应电动势叫做互感电动势。简化一、互感现象：当一个线圈中的电流发生变更时，它所产生的变更的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫做互感现象。

互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈间，而且可以发生在任何两个相互靠近的电路之间：

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的应用。变压器

在电力工程中和电子电路中，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中的互感。二、自感现象【回顾】在做右图的试验时，由于线圈A中电流的变更，它产生的磁通量发生变更，磁通量的变更在线圈B中激发了感应电动势——互感电动势。【思索】线圈A中电流的变更会在线圈A中激发出感应电动势吗？会！1、由于导体本身的电流发生变更而产生的电磁感应现象叫做自感现象。2、由自感而产生的感应电动势叫自感电动势。

自感现象对电路有很大的影响，我们一起来看一下有怎么样的影响！试验一：闭合开关通电自感为什么灯A2立刻亮，灯A1要过会一儿才亮呢?A2A1R1RL要求和操作：A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调整变阻器R，使A1、A2亮度相同，再调整R1，使两灯正常发光，然后断开开关S。再重新闭合S。现象灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1渐渐亮起来。A1A2接通电路的瞬间，电流增大，穿过线圈的磁通量也增加，在线圈中产生感应电动势，由楞次定律可知，它将阻碍原电流的增加，所以A1中的电流只能渐渐增大，A1渐渐亮起来。流过A1、A2灯的电流随时间怎样变更？【想一想】i2i1it0线圈中出现的感应电动势只是阻碍了原电流的变更（增加），而非阻挡，所以虽延缓了电流变更的进程，但最终电流照旧达到最大值，A1最终达到正常发光。断电自感试验二：断开开关为什么灯不是立刻熄灭，而要闪亮一下才熄灭？AL操作按图连接电路。开关闭合时电流分为两个支路，一路流过线圈L，另一路流过灯泡A。灯泡A正常发光。把开关断开，留意视察灯泡亮度。现象开关断开时，灯A先更亮后再熄灭.电路断开时，线圈中的电流减小而导致磁通量发生变更，产生自感电动势阻碍原电流的减小，L中的电流只能从原值起先渐渐减小，S断开后，L与A组成闭合回路，L中的电流从A中流过，所以A不会立刻熄灭，而能持续一段发光时间．AL【分析】S断开前S断开后0ti1、通过灯的电流怎样变更？【思索】2、灯闪亮的条件是什么？i2>i1i1-i23、自感电动势的作用：阻碍导体中原来电流的变更。导体中电流变更时，自身产生感应电动势，这个感应电动势阻碍原电流的变更．【留意】“阻碍”不是“阻挡”，电流原来怎么变更还是怎么变，只是变更变慢了，即对电流的变更起延迟作用，使线圈中的电流不能发生突变.导体中原电流增大时，自感电动势阻碍它增大。导体中原电流减小时，自感电动势阻碍它减小。4、自感电动势的大小自感电动势也是感应电动势，同样遵从法拉第电磁感应定律，也就是说，它的大小正比于穿过线圈的磁通量的变更率，即：E∝△Φ

△t试验表明，磁场的强弱正比于电流的强弱，也就是说，磁通量的变更正比于电流的变更，所以也可以说，自感电动势正比于电流的变更率，即：E∝△I△t写成等式就是：E=L△I△t式中L是比例系数，叫做自感系数，简称电感或自感。单位：亨利，简称亨，符号：H其他单位：毫亨（mH）、微亨（μH）。亨利约瑟夫·亨利（JosephHenry，1797年12月17日～1878年5月13日）是一位美国科学家，也是史密森尼学会首任会长。他被认为是本杰明·富兰克林之后最宏大的美国科学家之一，对于电磁学贡献颇大。确定线圈自感系数的因素：线圈越大、匝数越多，它的自感系数越大！给线圈中加入铁芯，自感系数比没有铁芯大得多！自感＞自感＜123电感器：电路中的线圈又叫电感器。电感器的特性：阻碍电流的变更，对沟通电有阻碍作用。变压器，事实上也是电感器。了解5、磁场的能量在前面的试验中，开关断开后，灯泡的发光还能维持一小段时间，有时甚至会比断开开关之前更亮，这时灯泡的能量从哪里来的？（1）电源断开以后，线圈中的电流不会立刻消逝，这时的电流照旧可以做功，说明线圈储存了能量；

（2）线圈中有电流，有电流就有磁场，能量很可能储存在磁场中；

（3）当开关闭合时，线圈中的电流从无到有，其中的磁场也是从无到有，这可以看做电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。——这一切都只是揣测！当线圈刚刚接通电源的时候，自感电动势阻碍线圈中电流的增加；当线圈中已经有了电流而开关断开或电流变弱的时候，自感电动势又阻碍线圈中电流的削减，线圈的自感系数越大，这个现象越明显。有时我们借用力学中的术语，说线圈能体现电的“惯性”。6、自感现象的应用和防止（1）应用：在各种电器设备、电工技术和无线电技术中应用广泛。如日光灯电子镇流器中，有电阻器、电容器、电感器件。（2）危害：变压器、电动机等器材都有很大的线圈，当电路中的开关断开时，会产生很大的自感电动势，使得开关的金属片之间形成电弧，产生电火花，烧蚀接触点，甚至引起人身损害。防止：1、在变压器、电动机等大功率用电器的开关应当装在金属壳中。最好运用油浸开关，即把开关的接触点浸在绝缘油中，避开出现电火花。【应用】日光灯的构造2、精密电阻可接受双线并绕来清除自感现象。电路图镇流器——启动时，产生高电压，帮助点燃；正常工作时的感抗限制电流，疼惜灯管.启动器——自动开关可用一般开关或短绝缘导线代替。正常工作时不起作用，可以去掉。【练习1】关于日光灯的工作原理，下列说法正确的（）A.镇流器的作用是将沟通电变为直流电；B.在日光灯的启动阶段，镇流器能供应一个瞬时高压，使灯管起先工作；C.日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分别的；D.日光灯发出松软的白光是由汞原子受到激发后干脆辐射的。BCLRRSE【练习2】电路如图，电源无内阻，线圈无电阻。两电阻相同，均为R，原来电流为I0，S突然接通，则（）A、电路中有自感电动势，阻碍电流变更，所以线圈中电流保持I0不变

B、电路中有自感电动势，阻碍电流变更，所以线圈中电流最终小于2I0

C、接通瞬间线圈中电流立刻变为2I0

D、接通瞬间线圈中电流仍为I0，但最终变为2I0。DA

A【练习3】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，当断开开关S的瞬间会有（）A．灯A立刻熄灭B．灯A渐渐熄灭C．灯A突然闪亮一下再渐渐熄灭D．灯A突然闪亮一下再突然熄灭【练习4】如图示电路，合上S时，发觉电流表A1向右偏，则当断开S的瞬间，电流表A1、A2指针的偏转状况是：（）A.A1向左，A2向右B.A1向右，A2向左C.A1、A2都向右D.A1、A2都向左A

A2

A1

L

A1R

A2

S

R1【练习6】上图中，电阻R的电阻值和电感L的自感系数都很大，但L的直流电阻值很小，A1、A2是两个规格相同的灯泡。则当电键S闭合瞬间，比先亮，最终比亮。A1A2【练习5】演示自感的试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，视察到的自感现象是比先亮，最终达到同样亮。A2A1D1D2LRSA【练习7】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亮暗的依次是（）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【练习8】如图所示，电路中，L为自感系数较大的线圈，开关接通且稳定后L上电流为1A，电阻R上电流为0.5A，当S突然断开后，R上的电流由____A起先____，方向是________.1减小向左7、涡流一、涡流及其应用1、当空间有变更的磁通量时，旁边的导体就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流。B增大【说明】涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律！2、应用：（1）新型炉灶——电磁炉。电磁炉真空冶炼炉抽真空优点：防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金。（2）金属探测器：飞机场、火车站平安检查、扫雷、探矿。原理：线圈中有变更着的电流，当其靠近金属物品时，金属中会感应出涡流，涡流的磁场又会反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。扫雷机场安检危害：导体在产生涡流的过程中，涡流也会产生热量这样的话会造成很多的能源奢侈，还可能烧坏电器！