1、第六节 互感和自感一、复习回顾1、引起电磁感应现象最重要的条件是什么? 2、楞次定律的内容是什么?二、互感1、问题: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?2、互感现象两个线圈之间并没有导线相连,但当一个线圈中的电流变化时,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。这种现象叫做 ,这种感应电动势叫做 。利用互感现象可以把 由一个线圈传递到另一个线圈。变压器就是利用互感现象。3、典型事例(1)收音机里的“磁性天线”利用互感将广播信号从一个线圈传送给另一线圈(2)延时继电器 A三、自感实验1:(电路中电流传感器相当于电流
2、表,因此用来表示)1电路如图所示,当开关S闭合后,由传感器得到R中的电流随时间变化的图像。RASL2当传感器与L串联后,当开关闭合后,由传感器得到L中的电流随时间变化的图像。3对比两次图像有什么不同?4分析过程: (1)当开关S闭合前后,L中的电流“从无到有”.(2)L中存在磁场吗?(3)变化的磁场,使得L中的磁通量如何变化?(4)在L中将产生感应电动势吗?(5)这个感应电动势与电路中电流的方向什么关系?(6)感应电动势对电路中的电流产生怎样的作用?实验2:如实验1中的电路,(1)传感器测量L的电流,当开关S断开时,获得L中的电流随时间的变化图像,(2)观察图像有什么特点?(3)分析图像为什么
3、有这样的特点。(4)传感器测量R的电流,当开关S断开时,获得R中的电流随时间的变化图像,(5)观察图像有什么特点?(6)分析图像为什么有这样的特点。总结:在接有线圈的闭合回路中,当电流发生变化时,线圈中将产生感应电动势,这个感应电动势叫做 , 它总是 电路中电流的变化。RL21R1S练习:1电路如图所示,当开关S闭合时,将看到怎样的现象,试分析产生这种现象的原因。2电路如图所示,当开关S断开时,将看到怎样的现象,试分析产生这种现象的原因。实验3:线圈与电源联接成一简单的闭合电路,当S断开时,会发生怎样的现象?四、自感系数自感电动势的表达式E= ,其中L叫做 ,简称 或 ,单位: L是与线圈自身
4、有关的物理量,与线圈的匝数、铁芯的结构和材质等有关。五、知识链接:日光灯的原理六、磁场的能量思考:在试验2中,开关断开后,L相当于电源,为R提供电流,那么这是的能量是从哪里来的?在试验1中,开关闭合后,L中的电流缓慢增大,L中是否存储了能量?练习KDCABS1如图是一种延时继电器,铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源相连,线圈B两端连在一起,构成一个闭合电路。在断开开关S时,弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C离开,而是过一小会才执行这个动作。请问:(1)当开关S断开后,为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一小段时间?(2)如果线圈B不闭合,是否会产生延迟效果?为什么?2关于自感现象,正确的说法是:
5、A、感应电流一定和原电流方向相反;B、线圈中产生的自感电动势较大的其自感系数一定较大;C、对于同一线圈,当电流变化越大时,线圈中产生的自感电动势也越大;D、自感电动总是阻碍原来电流变化的。SRREL3电路如图,电源无内阻,线圈无电阻。两电阻相同为R原来电流为I0,S突然接通A、电路中有自感电动势,阻碍电流变化,所以线圈中电流保持I0不变B、电路中有自感电动势,阻碍电流变化,所以线圈中电流最终小于2I0C、接通瞬间线圈中电流立即变为2I0D、接通瞬间线圈中电流仍为I0,但最终变为2I0RLD1D24如图所示,D1和D2是两个完全相同的小灯泡,L是自感系数很大的线圈,其阻值与R相同,在S闭合和断开
6、时,两灯泡亮暗变化的顺序是A接通时D1先达到最亮,断开时D1后灭B接通时D2先达到最亮,断开时D2后灭C接通时D1先达到最亮,断开时D1先灭D接通时D2先达到最亮,断开时D2先灭自感现象的应用日光灯的原理日光灯就是利用自感现象的例子。灯管的两端各有一个灯丝,灯管内充有微量的氩和稀薄的天然汞蒸汽,灯管内壁涂有荧光物质。当灯管内的气体被击穿而导电时,灯管两端的灯丝就会释放出大量的电子,这些电子与汞原子碰撞而放出紫外线,涂在灯管内的荧光物质在紫外线的照射下发出可见光,根据不同的需要充以不同的气体,并在管的内壁上涂上不同的荧光物质,就可制造出不同颜色的日光灯了。管脚电容氖泡U形动触片静触片其中:启辉器
7、(如图)的作用是当开关闭合时电源把电压加在启动器两极间,使氖气放电发出辉光,辉光产生的热量使U形触片膨胀伸长接触静片而电路导通,于是镇流器中的线圈和灯管中的灯丝就有电流通过,电路接通后,启动器中的氖气停止放电,U形触片冷却收缩,电路断开,镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压,这个高压加上电源两端的电压一起加在灯管的两端,使水银蒸汽开始放电导通,使日光灯发光。在启动器两触片间还并联了一个电容,它的作用是在动静触片分离时避免产生火花而烧毁,没有电容器,启动器也能正常工作,日光灯启动后,启动器就不需要了。镇流器就是一个自感系数很大的线圈,在日光灯点燃时,利用自感现象,产生瞬时高压,在日光灯正常发光时,利用自感现象起降压限流的作用。