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互感和自感
一、互感现象
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?
当一个线圈中的电流变化时,它产生的磁场就发生变化,变化的磁场在周围空间产生感生电场,在感生电场的作用下,另一个线圈中的自由电荷定向运动,于是产生感应电动势。
我们现在来思考第一个问题:
1、互感:
当一个线圈中电流变化,它所产生的变化的磁场会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。
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,互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。
变压器和收音机里的磁性天线就是利用互感现象制成的。
2、互感现象的应用:
3、互感现象的防止:
互感现象有其有利的一面,也有其不利的一面。,互感现象有时会影响电路的正常工作,例如在电路板的刻制时,这时就要设法减小电路间的互感现象。
一、
二、自感现象[实验1]演示通电自感现象。
如图所示,A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S,调节变阻器R,使A1、A2亮度相同,再调节R1,使两灯正常发光,然后断开开关S。重新闭合S,观察到什么现象?
L
A1
A2
R
S
R1
跟变阻器串联的灯泡A2立刻正常发光,跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。
我们现在来思考第二个问题:当电路自身的电流发生变化时,会不会产生感应电动势呢?下面我们首先来观察演示实验。
L
A1
A2
R
S
R1
为什么A1比A2亮得晚一些?试用所学知识(楞次定律)加以分析说明。
电路接通时,电流由零开始增加,穿过线圈L的磁通量逐渐增加,L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反,阻碍L中电流增加,即推迟了电流达到正常值的时间。
[实验2]演示断电自感
如图所示,接通电路,待灯泡A正常发光。然后断开电路,观察到什么现象?
L
A
E
S
S断开时,A灯突然闪亮一下才熄灭.
为什么A灯不立刻熄灭?
当S断开时,L中的电流突然减弱,穿过L的磁通量逐渐减少,L中产生感应电动势,方向与原电流方向相同,阻碍原电流减小。L相当于一个电源,此时L与A构成闭合回路,故A中还有一段持续电流。灯A闪亮一下,说明
流过A的电流比原电流大。
i—t 变化图,如下图所示.
0
t
iA
iL
i
t1
实验1
1、自感现象:
导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。
2、自感电动势的方向:
自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化的,即线圈中的电流不能“突变”。
具体而言:
①如果导体中原来的电流是增大的,自感电动势就要阻碍原来电流的增大。
②如果导体中原来的电流是减小的,自感电动势就要阻碍原来电流的减小。
自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
3、自感现象的利弊:
自感现象有其有利的一面,也有其有害的一面。
日光灯就是利用镇流器线圈中产生很大的自感电动势帮助日光灯点燃;“问题与练****中的延时继电器也是利用线圈的自感现象工作的。
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,使得开关中的金属片之间产生电火花,烧蚀接触点,,电动机等大功率用电器的开关应该装在金属壳中,最好使用油浸开关,即把开关的接触点浸在绝缘油中,避免出现电火花.
三、自感系数1、自感电动势的大小决定于哪些因素?
自感电动势的大小与线圈中电流的变化率成正比,与线圈的自感系数L成正比。
写成公式为
电流的变化率与磁通量的变化率相似,电流的变化率反映电流变化的快慢,其值等于电流的变化量与所用时间的比值。