第6节 互感和自感.ppt

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1、产生感应电流的条件是什么？产生感应电流的条件是什么？感生电场是怎样形成的？感生电场是怎样形成的？4.54.5互感和自感互感和自感一、互感一、互感 当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场就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，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。向运动，于是产生感应电动势。当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生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，称为感应电动势的现象，称为互感互感。互感现象

2、产生的感。互感现象产生的感应电动势，称为应电动势，称为互感电动势互感电动势。互感的应用和防止：互感的应用和防止：互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。应用。变压器变压器 收音机里的磁性天线收音机里的磁性天线。观察到的实验现象：观察到的实验现象：实验一、通电自感现象实验一、通电自感现象A1 1立即正常发光，立即正常发光，A2 2逐渐变亮逐渐变亮问题：为什么会出现这种现象？问题：为什么会出现这种现象？二、自感二、自感 解释解释:接通电路的瞬间，电流增大，穿过线圈接通电路的瞬间，电流增大，穿过线圈L的磁通量也增加，在的磁通量也增加，在L中产生感应电动势，由

3、楞次中产生感应电动势，由楞次定律可知，它将阻碍原电流的增加，产生的感应电定律可知，它将阻碍原电流的增加，产生的感应电动势叫自感电动势，方向与原电流方向相反。所以动势叫自感电动势，方向与原电流方向相反。所以A1 1中的电流只能逐渐增大，中的电流只能逐渐增大，A1 1逐渐亮起来逐渐亮起来 理解理解:线圈线圈L中的出现的自感电动势只是阻碍中的出现的自感电动势只是阻碍了原电流的变化了原电流的变化(增加增加)，而非阻止，所以虽延缓了，而非阻止，所以虽延缓了电流变化的进程，但最终随着电流的变化趋于稳定电流变化的进程，但最终随着电流的变化趋于稳定自感电动势逐渐减小，电流仍然逐渐增大达到最大自感电动势逐渐减小

4、，电流仍然逐渐增大达到最大值，值，A1 1最终达到正常发光最终达到正常发光实验二、断电自感现象实验二、断电自感现象观察到的实验现象：观察到的实验现象：灯泡灯泡A A为什么正常通电时较暗，断电后却由为什么正常通电时较暗，断电后却由暗变到很亮（闪亮）然后再熄灭呢？暗变到很亮（闪亮）然后再熄灭呢？解释解释:正常通电时，由于正常通电时，由于L的直流电阻很小，的直流电阻很小，通过通过L的电流的电流IL L较大。灯泡较大。灯泡A几乎处于短路状态，通几乎处于短路状态，通过过A的电流的电流IA A很小。所以很小。所以A几乎不亮。电路断开时，几乎不亮。电路断开时，因线圈中的电流减小而导致磁通量发生变化，产生因线

5、圈中的电流减小而导致磁通量发生变化，产生自感电动势阻碍原电流的减小，自感电动势阻碍原电流的减小，L中的电流只能从中的电流只能从原值原值IL开始逐渐减小，开始逐渐减小，S断开后，断开后，L与与 A组成闭合组成闭合回路，回路，L中的电流从中的电流从A中流过，因为中流过，因为IL L IA A。所以所以A不但不立即熄灭，反而更闪亮后才熄灭。不但不立即熄灭，反而更闪亮后才熄灭。2.2.导体中电流变化时，自身产生感应电动势，这个导体中电流变化时，自身产生感应电动势，这个感应电动势叫做自感电动势感应电动势叫做自感电动势.“阻阻碍碍”原电流增大自感电动势与原电流反向。原电流增大自感电动势与原电流反向。原电流

6、减小自感电动势与原电流同向。原电流减小自感电动势与原电流同向。1.1.由于导体自身的电流发生变化而产生的电磁感由于导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象应现象,叫做自感现象叫做自感现象问题：自感电动势大小跟哪些因素有关？问题：自感电动势大小跟哪些因素有关？3.3.自感电动势阻碍原电流的变化自感电动势阻碍原电流的变化4.4.自感电动势的大小自感电动势的大小:决定于线圈本身的构造和决定于线圈本身的构造和通过线圈的电流的变化快慢。通过线圈的电流的变化快慢。描述线圈本身的构造特征的物理量描述线圈本身的构造特征的物理量:自感系数（自感系数（L）（1 1）L的物理意义：在线圈中的电流强度变化率的物理意

7、义：在线圈中的电流强度变化率相同的条件下，相同的条件下，L越大，则自感电动势越大，自越大，则自感电动势越大，自感现象越明显，说明感现象越明显，说明L是表示线圈的自感能力的是表示线圈的自感能力的物理量。物理量。自感系数的大小表明了线圈对电流变化的阻自感系数的大小表明了线圈对电流变化的阻碍作用的大小，反映了线圈对电流变化的延时作碍作用的大小，反映了线圈对电流变化的延时作用的强弱。用的强弱。5.5.自感系数自感系数（2 2）L大小的决定因素：大小的决定因素：实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感自感系数越大。另外，带有铁芯的线

8、圈的自感系数比没有铁芯时大得多。系数比没有铁芯时大得多。（3 3）L的单位：亨利（的单位：亨利（H）1 1亨亨=1=1伏伏秒安秒安1 1亨（亨（H H）=10=103 3毫亨（毫亨（mH）=10=106 6微亨（微亨（H）6.6.自感现象的应用和防止自感现象的应用和防止(1)(1)应用：自感线圈应用：自感线圈,在交流电路中，通直流阻交流，在交流电路中，通直流阻交流，通低频阻高频，在各种电器设备和无线电技术中应通低频阻高频，在各种电器设备和无线电技术中应用广泛，如日光灯电路中的镇流器，用广泛，如日光灯电路中的镇流器，LC振荡电路振荡电路等等1 1、日光灯启动时需要一个瞬时高压，、日光灯启动时需要

9、一个瞬时高压，正常发光时又需要一个低于正常发光时又需要一个低于220V220V的工的工作电压。作电压。2 2、自感系数较大的线圈（镇流器）在自感系数较大的线圈（镇流器）在断开时能产生瞬时高压，可谁来充当断开时能产生瞬时高压，可谁来充当自动开关？自动开关？启动器日光灯的启动原理日光灯的启动原理五、自感现象的应用:点燃时产生瞬时高压工作时降压限流镇流器(2)(2)危害及防止：在切断自感系数很大，电流很强危害及防止：在切断自感系数很大，电流很强的电路的瞬间，产生很高的自感电动势，形成电弧，的电路的瞬间，产生很高的自感电动势，形成电弧，在这类电路中应采用特制的开关，精密电阻可采用在这类电路中应采用特制

10、的开关，精密电阻可采用双线并绕来清除自感现象双线并绕来清除自感现象5 5、在制作精密电阻时，为了清除使用过程中由于电流的变化而、在制作精密电阻时，为了清除使用过程中由于电流的变化而引起的自感现象，采用图所示的双线绕法，其理由是（引起的自感现象，采用图所示的双线绕法，其理由是（）A A、电路中电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消、电路中电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消B B、电路中电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消、电路中电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消C C、电路中电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消、电路中电流变化时，两股导线中产生的磁通量

11、互相抵消D D、电路中电流变化时，电流的改变量互相抵消、电路中电流变化时，电流的改变量互相抵消例例1 1 如图所示，如图所示，A、B两灯的电阻均为两灯的电阻均为R，S1 1闭合时闭合时两灯的亮度一样，若再闭合两灯的亮度一样，若再闭合S2 2，待稳定后将待稳定后将S1 1断开，断开，则在断开瞬间则在断开瞬间()()A.A.B灯立即熄灭灯立即熄灭 B.B.A灯过一会儿才熄灭灯过一会儿才熄灭C.C.流过流过B灯的电流方向灯的电流方向cd D.D.流过流过A灯的电流方向灯的电流方向ab例例2.2.在图所示的电路中，在图所示的电路中，S S闭合时流过电感线圈闭合时流过电感线圈的电流是的电流是2A2A，流

12、过灯泡的电流是流过灯泡的电流是1A1A，将将S S突然断突然断开，则开，则S S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流断开前后，能正确反映流过灯泡的电流I I随时间随时间t t变化的图线是图中的变化的图线是图中的()()例例3 3 在图的（在图的（a a）、（）、（b b）中，电阻中，电阻R R和自感线圈和自感线圈L L的电阻值都很小，接通的电阻值都很小，接通S S使电路达到稳定，灯泡使电路达到稳定，灯泡M M发光发光()()A A在电路在电路a a中，断开中，断开S S，M M将逐渐变暗将逐渐变暗B B在电路在电路a a中，断开中，断开S S，M M将先变得更亮，然后渐将先变得更亮，然后渐逐变暗

13、逐变暗C C在电路在电路b b中，断开中，断开S S，M M将逐渐变暗将逐渐变暗D D在电路在电路b b中，断开中，断开S S，M M将先变得更亮，然后逐将先变得更亮，然后逐渐变暗渐变暗小结小结一、自感：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。一、自感：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。即：即：E E自自 =L LI It t式中式中L L为自感系数，又称自为自感系数，又称自感或电感。感或电感。二、自感电动势：二、自感电动势：1 1、方向：自感电动势的方向总是阻碍导体中原来电流的变化。、方向：自感电动势的方向总是阻碍导体中原来电流的变化。2 2、大小：

14、自感电动势的大小跟电流强度的变化率成正比。、大小：自感电动势的大小跟电流强度的变化率成正比。注意：分析自感现象，关键是分清线圈中电流的变化，确定自感电动注意：分析自感现象，关键是分清线圈中电流的变化，确定自感电动势的方向及怎样阻碍线圈中电流的变化，从而在与线圈相联接的元件上产势的方向及怎样阻碍线圈中电流的变化，从而在与线圈相联接的元件上产生怎样的效应。生怎样的效应。【例例4 4】在图在图7 7电路中，已知电路中，已知=20V=20V，R1=20R1=20，R2=10R2=10，L L是一个是一个理想电感线圈，电源内阻不计，则理想电感线圈，电源内阻不计，则S S闭合稳定后打开闭合稳定后打开S S

15、瞬间，瞬间，L L两端两端的电压为多少？哪端电势高？的电压为多少？哪端电势高？正常通电时电源给正常通电时电源给A A1 1加的是反向电压，加的是反向电压，A A1 1当然不亮，当然不亮，电路电路断开后，线圈产生的断开后，线圈产生的自感感应电动势，给自感感应电动势，给A A1 1加的是正向电加的是正向电压。所以压。所以A A1 1由不亮到亮。由不亮到亮。当然当然自感感应电动势只能是电流自感感应电动势只能是电流的减小延缓。还是要减小到零的。最后还是的减小延缓。还是要减小到零的。最后还是熄灭熄灭的。的。疑问一：灯泡疑问一：灯泡A1为什么正常通电时不亮，断电后却由不亮为什么正常通电时不亮，断电后却由不亮到亮再熄灭呢？到亮再熄灭呢？解释一解释一