互感和自感1概述.ppt

法拉第最初发现电磁感应现象的实法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示，软铁环上绕有验如图所示，软铁环上绕有A、B两两个线圈，当个线圈，当A线圈电路中的开关断线圈电路中的开关断开的瞬间，线圈开的瞬间，线圈B中的感应电流沿中的感应电流沿什么方向什么方向?感感I感感“增反减同增反减同”一、互感现象一、互感现象1.1.当一个线圈中电流变化，在另一个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，称线圈中产生感应电动势的现象，称为为互感互感。互感现象中产生的感应电动势，互感现象中产生的感应电动势，称为称为互感电动势互感电动势。2.2.互感现象不仅发生于绕在同一铁芯互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间上的两个线圈之间,且可发生于任何两且可发生于任何两个个相互靠近相互靠近的电路之间的电路之间.GP线圈线圈L L1 1线圈线圈L L2 2ABSGCD3 3、利用互感现象，可以把、利用互感现象，可以把能量能量从一个线从一个线圈传递到另一个线圈。因此，互感现象在圈传递到另一个线圈。因此，互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。电工技术和电子技术中有广泛的应用。3 3互感的应用和防止互感的应用和防止应用：应用：变压器、收音机的变压器、收音机的“磁性天线磁性天线”就是利用互感现象制成。利用互感现象把就是利用互感现象制成。利用互感现象把广播电台的信号从一个线圈传送到另一个线圈广播电台的信号从一个线圈传送到另一个线圈 防止：防止：在电力工程和电子电路中，互感现象在电力工程和电子电路中，互感现象 有时会影响电路正常工作。有时会影响电路正常工作。L 问题：问题：外界磁场变化会引起线圈中产生感应电外界磁场变化会引起线圈中产生感应电动势，那么当线圈自身电流发生变化而引起磁场动势，那么当线圈自身电流发生变化而引起磁场变化时，线圈中会不会也产生感应电动势呢？变化时，线圈中会不会也产生感应电动势呢？KK K接通瞬间，接通瞬间，线圈线圈L L本身中本身中会不会会不会产生感应电动势？产生感应电动势？ESL实验、实验、谈谈谈谈你你的的感感受受1.没闭合开关没闭合开关S：2.闭合开关闭合开关S：3.断开开关断开开关S：没感觉没感觉还是没感觉还是没感觉有电击的感觉！有电击的感觉！ESL（1）刚刚这个实验中为什么）刚刚这个实验中为什么这么多同学会被这么多同学会被6V的干电池的干电池给电到呢？难道安全电压不是给电到呢？难道安全电压不是36V？问题：问题：这个线圈怎么会有这么大的魔这个线圈怎么会有这么大的魔法？法？实验实验一：一：1、把灯泡、把灯泡A和带和带铁芯铁芯 的线圈的线圈L并联在直流电路中。并联在直流电路中。2、接通电路，待灯泡正常发光，断开电路。接通电路，待灯泡正常发光，断开电路。ALS 为为什什么么灯灯不不是是立立即即熄熄灭灭，而而要要闪闪亮亮一一下下才才熄熄灭灭.断断断断电电电电自自自自感感感感再看一遍再看一遍现象分析现象分析 为为什什么么灯灯不不是是立立即即熄熄灭灭，而而要要闪闪亮亮一一下下才才熄熄灭灭断断断断电电电电自自自自感感感感现象分析现象分析通过线圈的电流通过线圈的电流I I 减小减小穿过圈的磁通量减小穿过圈的磁通量减小线圈产生感应电动势线圈产生感应电动势灯逐渐熄灭灯逐渐熄灭流减小流减小（补偿）（补偿）S断开断开？阻碍电阻碍电1、电源断开时，通过L的电流会减小，这时会出现感应电动势。感应电动势的作用是使L中的电流减小得更快些还是更慢些？2、产生感应电动势的线圈可以看做是一个电源，它能向外供电。由于开关已断开，线圈提供的感应电流将沿着什么途径流动？3、开关断开后通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向是否一致？思考与讨论：更慢逆时针逆时针相反相反实验二实验二：2、再调节变阻器再调节变阻器R1使两个灯泡都正常发光。使两个灯泡都正常发光。3、然后断开开关然后断开开关S。1、先合上开关先合上开关S，调节变阻器调节变阻器R的电阻，使同样规格的的电阻，使同样规格的两个灯泡两个灯泡A1和和A2的明亮程度相同。的明亮程度相同。L BR A S R1?通通通通电电电电自自自自感感感感再看一遍再看一遍现象分析现象分析通通通通电电电电自自自自感感感感现象分析现象分析A AB B分析分析B B灯灯S接通接通穿过线圈的电流穿过线圈的电流I I 增大增大穿过线圈的磁通量增大穿过线圈的磁通量增大线圈产生感应电动势线圈产生感应电动势B灯逐渐亮灯逐渐亮阻碍电流增大阻碍电流增大？分析分析B B灯灯A AB BA AB B1 1 1 1、由于导体、由于导体、由于导体、由于导体(线圈）本身的电流变化线圈）本身的电流变化线圈）本身的电流变化线圈）本身的电流变化而产生的电磁感应现象叫而产生的电磁感应现象叫而产生的电磁感应现象叫而产生的电磁感应现象叫自感现象自感现象自感现象自感现象。2 2、自感现象中产生的电动势叫、自感现象中产生的电动势叫自感自感电动势电动势。自感电动势的作用：自感电动势的作用：阻碍阻碍导体中导体中原来的电流变化原来的电流变化。注意：注意：“阻碍阻碍”不是不是“阻止阻止”，电流，电流原来怎么变化原来怎么变化还是怎么变还是怎么变，只是变化，只是变化变慢了，即对电流的变化起变慢了，即对电流的变化起延迟作用。延迟作用。自感电动势的方向自感电动势的方向增增 反反 减减 同同 导体电流导体电流增加增加时，阻碍电流增加，此时，阻碍电流增加，此时自感电动势方向与原电流方向时自感电动势方向与原电流方向相反相反；导体电流导体电流减小减小时，阻碍电流减小，此时，阻碍电流减小，此时自感电动势方向与原电流方向时自感电动势方向与原电流方向相同相同.自感电动势自感电动势 磁通量变化率磁通量变化率 正比关系正比关系电电 流流 变变 化化 率率 正比关系正比关系正比关系正比关系三、自感系数三、自感系数1 1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比2 2、自感系数、自感系数 L L-简称自感或电感简称自感或电感（1 1）决定线圈自感系数的因素：线圈的大小）决定线圈自感系数的因素：线圈的大小 形状、圈数形状、圈数 是否有铁芯是否有铁芯 2.2.自感系数自感系数 L-L-简称自感或电感简称自感或电感（1 1）决定线圈自感系数的因素：决定线圈自感系数的因素：（2 2）自感系数的单位：自感系数的单位：亨利亨利，简称亨，符号是，简称亨，符号是 H H。常用单位：常用单位：毫亨毫亨mHmH 微亨微亨H H 实验表明，线圈越大实验表明，线圈越大,越粗越粗,匝数越多，匝数越多，自感系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。自感系数比没有铁芯时大得多。插入铁芯线圈的自感系数变大插入铁芯线圈的自感系数变大四、磁场的能量四、磁场的能量 问题：在断电自感的实验中，为什么开关问题：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至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。论。开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁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圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。成电能。1 1 应用：应用：在交流电路中、在各种用电设备在交流电路中、在各种用电设备和无线电技术中有着广泛的应用。如日光灯和无线电技术中有着广泛的应用。如日光灯的镇流器，的镇流器，LCLC振荡电路等。振荡电路等。2 2 防治：防治：在切断自感系数很大、电流很强的在切断自感系数很大、电流很强的电路的瞬间，产生很高的电动势，形成电弧，电路的瞬间，产生很高的电动势，形成电弧，在这类电路中应采用特制的开关。在这类电路中应采用特制的开关。实例实例安全开关问题安全开关问题自感现象的应用与防止：自感现象的应用与防止：电弧放电烧坏开关危 及 生 命自感现象自感现象自感电动势自感电动势E E作用：总是阻碍电流变化作用：总是阻碍电流变化自感系数自感系数L L影响因素影响因素:线圈的形状、长短、线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯等匝数、有无铁芯等单位：亨、毫亨、微亨单位：亨、毫亨、微亨自感现象的防治和利用自感现象的防治和利用大小大小:E=L:E=LI/I/tt自自感感现现象象例题例题1 1 如图所示，如图所示，L L为一个纯电感线圈（直流电阻为零），为一个纯电感线圈（直流电阻为零），A A为一个灯泡，下列说法为一个灯泡，下列说法正确的是：（正确的是：（）A A开关开关S S接通瞬间无电流通过灯泡接通瞬间无电流通过灯泡B B开关开关S S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡C C开关开关S S断开瞬间无电流通过灯泡断开瞬间无电流通过灯泡D D开关开关S S接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由a a到到b b的电流，的电流，而在开关而在开关S S断开瞬间，灯泡中有从断开瞬间，灯泡中有从b b到到a a的电流的电流L La ab bA AL La ab b再看一遍再看一遍返回题目返回题目L La ab b返回题目返回题目例题例题1 1 如图所示，如图所示，L L为一个纯电感线圈（直流电阻为零），为一个纯电感线圈（直流电阻为零），A A为一个灯泡，下列说法为一个灯泡，下列说法正确的是：（正确的是：（）A A开关开关S S接通瞬间无电流通过灯泡接通瞬间无电流通过灯泡B B开关开关S S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡C C开关开关S S断开瞬间无电流通过灯泡断开瞬间无电流通过灯泡D D开关开关S S接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由a a到到b b的电流，的电流，而在开关而在开关S S断开瞬间，灯泡中有从断开瞬间，灯泡中有从b b到到a a的电流的电流L La ab bB Bi i1 1i i2 2-i-i1 1-i-i2 2i iO Ot tt t1 1A Ai i1 1i i2 2-i-i1 1-i-i2 2i iO Ot tt t1 1B Bt ti i1 1i i2 2-i-i1 1-i-i2 2i iO Ot t1 1C Ci i1 1i i2 2-i-i1 1-i-i2 2i iO Ot tt t1 1D DS Si i1 1i i2 2A AL L 如右图所示电路中如右图所示电路中,S S闭合时闭合时,此时流过此时流过线圈线圈L L的电流为的电流为i i1 1,流过灯泡流过灯泡A A的电流为的电流为i i2 2,且且i i1 1i i2 2.在在t t1 1时刻将时刻将S S断开断开,那么流过灯那么流过灯泡的电流随时间变化的图象是下图中的泡的电流随时间变化的图象是下图中的哪一个哪一个()()练习练习1 1D D练习练习2 2 如图所示，、两灯的电阻均为，如图所示，、两灯的电阻均为，如图所示，、两灯的电阻均为，如图所示，、两灯的电阻均为，闭合时两灯的闭合时两灯的闭合时两灯的闭合时两灯的亮度一样，若再闭合亮度一样，若再闭合亮度一样，若再闭合亮度一样，若再闭合，待稳定后将，待稳定后将，待稳定后将，待稳定后将断开，则在断开断开，则在断开断开，则在断开断开，则在断开的瞬（的瞬（的瞬（的瞬（）灯立即熄灭灯立即熄灭灯立即熄灭灯立即熄灭灯过会儿才熄灭灯过会儿才熄灭灯过会儿才熄灭灯过会儿才熄灭流过灯的电流方向由流过灯的电流方向由流过灯的电流方向由流过灯的电流方向由c c c c到到到到d d d d流过灯的电流方向由流过灯的电流方向由流过灯的电流方向由流过灯的电流方向由a a a a到到到到d d d dcABRLS1S2dbaA A、B B、D D