自感现象（荟萃知识）

自自 感感 现现 象象由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做叫做自感自感现象。这种现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。现象。这种现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。1精制内容复习回顾复习回顾1、产生感应电动势的条件2、如何确定感应电流的方向？3、如何确定感应电动势的大小？2精制内容思考：思考：在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当线圈接，当线圈M M中的电流变化时，在线圈中的电流变化时，在线圈M M和和N N中会产生中会产生感应电动势吗？为什么？感应电动势吗？为什么？分析：分析：线圈线圈M中的电流变化时产生了变化的磁场，穿过线圈中的电流变化时产生了变化的磁场，穿过线圈M本身和线圈本身和线圈N的磁通量发生了变化，所以都要产生感应电动的磁通量发生了变化，所以都要产生感应电动势。在线圈势。在线圈N中产生的感应电动势的现象叫做互感，在线圈中产生的感应电动势的现象叫做互感，在线圈M本身产生的感应电动势的现象叫做自感。本身产生的感应电动势的现象叫做自感。3精制内容4.6 4.6 互感和自感互感和自感4精制内容5精制内容一、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。互感现象中产生。互感现象中产生的感应电动势，称为的感应电动势，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上的两个线圈互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间之间,且可发生于且可发生于任何两个相互靠近的电路任何两个相互靠近的电路之间之间.3 3、利用互感现象，可以把能量或信号从一个线圈传、利用互感现象，可以把能量或信号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。技术中有广泛的应用。6精制内容1 1、由于导体、由于导体本身的电流本身的电流发生变化而产发生变化而产生的电磁感应现象，叫生的电磁感应现象，叫自感现象自感现象。二、自感现象二、自感现象7精制内容2 2、自感现象中产生的电动势、自感现象中产生的电动势 -叫叫自感电动势自感电动势。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，只是变化变，只是变化变慢了，即对电流的变化起慢了，即对电流的变化起延迟作用延迟作用。8精制内容演示实验演示实验1 A A1 1、A A2 2 使用规格完全一样的灯泡。使用规格完全一样的灯泡。闭合电键闭合电键S S，调节变阻器，调节变阻器 R R 和和 R R1 1 ，使，使A A1 1、A A2 2亮度相同且正常发光亮度相同且正常发光.然后断开开关然后断开开关S S。重新闭合重新闭合S S，观察到什么现象？，观察到什么现象？9精制内容演示实验演示实验1 1 通电自感现象通电自感现象 A A1 1、A A2 2是规格完全一样的灯泡是规格完全一样的灯泡.闭闭合电键合电键S,S,调节变阻器调节变阻器R R,使使A A1 1、A A2 2亮度亮度相同相同,再调节再调节R R1 1,使两灯正常发光使两灯正常发光,然然后断开开关后断开开关S.S.重新闭合重新闭合S,S,观察到什么观察到什么现象现象?灯泡灯泡A A2 2立刻正常发光立刻正常发光,跟线圈跟线圈L L串联的灯泡串联的灯泡A A1 1逐逐渐亮起来渐亮起来.电路接通时电路接通时,电流由零开始增加电流由零开始增加,穿穿过线圈过线圈L L的磁通量逐渐增加的磁通量逐渐增加,L L中产生中产生的感应电动势的方向与原来的电流的感应电动势的方向与原来的电流方向相反方向相反,阻碍阻碍L L中电流增加中电流增加,即推迟即推迟了电流达到正常值的时间了电流达到正常值的时间.现象：现象：分析分析:10精制内容1、演示自感的实验电路图如右图所示，、演示自感的实验电路图如右图所示，L是电感线圈，是电感线圈，A1、A2是规格相同的灯是规格相同的灯泡，泡，R的阻值与的阻值与L的直流电阻值相同。的直流电阻值相同。当开关由断开到合上时，观察到的自当开关由断开到合上时，观察到的自感现象是感现象是 比比 先亮，最后达到先亮，最后达到同样亮。同样亮。A2 A1 L A1R A2 S R12、上图中，电阻、上图中，电阻R的电阻值和电感的电阻值和电感L的自感系数都很的自感系数都很大，但大，但L的直流电阻值很小，的直流电阻值很小，A1、A2是两个规格相同是两个规格相同的灯泡。则当电键的灯泡。则当电键S闭合瞬间，闭合瞬间，比比 先亮，最后先亮，最后 比比 亮亮。A1A2A2A111精制内容演示实验演示实验2 2 接通电路，待灯泡接通电路，待灯泡A A正常正常发光。然后断开电路，观察发光。然后断开电路，观察到什么现象？到什么现象？课本课本P23P2312精制内容演示实验演示实验2灯泡灯泡A A2 2立刻正常发光立刻正常发光，跟线圈跟线圈L L串联的灯泡串联的灯泡A A1 1逐渐逐渐亮起来亮起来。电路接通时，电流由零开始增加，穿过电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈线圈L L的磁通量逐渐增加，的磁通量逐渐增加，L L中产生的感应电中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍L L中中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。现象现象分分析析13精制内容 S S断开时断开时,A A 灯突然闪亮一下才熄灭灯突然闪亮一下才熄灭.现象现象:演示实验演示实验2 2 断电自感现象断电自感现象14精制内容二、自感现象二、自感现象注意注意：“阻碍阻碍”不是不是“阻止阻止”，电流原来怎么变，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化起延迟作用化起延迟作用3 3、自感电动势、自感电动势作用作用：阻碍导体中原来的电流变化：阻碍导体中原来的电流变化15精制内容反馈训练2、在实验二中，若线圈在实验二中，若线圈L的电阻的电阻RL与灯泡与灯泡A的电阻的电阻RA相等，则电键相等，则电键 断开前后通过线断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为圈的电流随时间的变化图像为 图，通过图，通过灯泡的电流随时间的变化图像为灯泡的电流随时间的变化图像为 图；图；若若RL远小于远小于RA，则电键，则电键 断开前后通过线圈的电流随时断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为间的变化图像为 图，通过灯泡的电流图像为图，通过灯泡的电流图像为 图。图。It A B C DItItItACBDALS16精制内容1.当线圈中电流改变时，线圈中会产生自感电动势，自感电动势方向与原电流方向（）A总是相反 B总是相同C电流增大时，两者方向相反D电流减小时，两者方向相同2.P、Q两灯相同，L电阻不计，则 AS断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会才熄灭BS接通瞬间，P、Q同时达正常发光C S断开瞬间，通过P的电流从右向左DS断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相反17精制内容3.电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻不计，LA、LB是两个相同的灯泡，则 AS闭合瞬间，LA不亮，LB很亮；S断开瞬间，LA、LB立即熄灭BS闭合瞬间，LA、LB同时亮，然后LA熄灭，LB亮度不变；S断开瞬间，LA亮一下才熄灭，LB立即熄灭；18精制内容3LA和LB是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻值与R相同。由于存在自感现象，在电键S闭合和断开时，灯LA和LB先后亮暗的顺序是 A接通时，LA先达最亮，断开时，LA后暗B接通时，LB先达最亮，断开时，LB后暗19精制内容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20精制内容对同一线圈对同一线圈:电流变化快电流变化快,穿过线圈的穿过线圈的磁通量变化快磁通量变化快线圈中产生的自感线圈中产生的自感电动势就大电动势就大.电流变化慢电流变化慢,穿过线圈的穿过线圈的磁通量变化慢磁通量变化慢线圈中产生的自感线圈中产生的自感电动势就小电动势就小.对不同线圈对不同线圈:电流变化快慢一样电流变化快慢一样,自感电动势不同自感电动势不同21精制内容1 1、自感系数、自感系数 L L -简称简称自感自感或或电感电感 三、自感系数三、自感系数2、自感系数自感系数 L 反映线圈反映线圈 自身的性质自身的性质.22精制内容（1 1）决定决定线圈自感系数的线圈自感系数的因素因素：（2 2）自感系数的单位：）自感系数的单位：亨利亨利 简称简称 亨亨 符号是符号是 H H 常用单位：常用单位：毫亨（毫亨（m Hm H）微亨（微亨（H H）实验表明，线圈越实验表明，线圈越长长，越，越粗粗，匝数，匝数越多越多，自感系数越大自感系数越大。另外另外，带，带有铁芯有铁芯的线圈的自感系数比没的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。有铁芯时大得多。三、自感系数三、自感系数23精制内容问题：在断电自感的实验中，为什么开关断开问题：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？甚至会比后，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论。原来更亮？试从能量的角度加以讨论。开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，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，把磁场开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。中的能量转化成电能。四、磁场的能量四、磁场的能量24精制内容 当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都要阻碍线圈中电流的变化，使电动势都要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能立即增大到最大值或线圈中的电流不能立即增大到最大值或不能立即减小为零不能立即减小为零 电的电的“惯性惯性”大小决定于线圈的自感系数大小决定于线圈的自感系数 阅读教材最后一段阅读教材最后一段P P2323，回答问题，回答问题1 1、线圈能够体现电的、线圈能够体现电的“惯性惯性”，应该怎样理解？，应该怎样理解？2 2、电的、电的“惯性惯性”大小与什么有关？大小与什么有关？思考与讨论思考与讨论25精制内容当线圈中的电流增加时，自感电流的方向与原电流方向相反自感现象是指当线圈自身电流发生变化时，在线圈中引起的电磁感应现象自感电动势的大小与电流的变化率成正比 自感系数L由线圈自身的性质决定，与线圈的大小、粗细、匝数、有无铁芯有关 自感现象当线圈中的电流减小时，自感电流的方向与原电流的方向相同26精制内容自感现象只有在通过电路的电流发生变化时才会产生在判断电路性质时，一般分析方法是:当流过线圈L的电流突然增大瞬间，我们可以把L看成一个阻值很大的电阻当流经线圈L的电流突然减小瞬间，我们可以把L看作一个电源，它提供一个跟原电流同向的电流自感现象27精制内容除线圈外，电路的其它部分是否存在自感现象？自感现象当电路中的电流发生变化时，电路中每一个组成部分，甚至连导线，都会产生自感电动势去阻碍电流的变化，只不过是线圈中产生的自感电动势比较大，其它部分产生的自感电动势非常小而已28精制内容5.自感系数为100mH，通入变化规律如图的电流。从0到2s时间内自感电动势大小是_V；在2到4s时间内自感电动势大小是_V；在4到5s时间内自感电动势大小是_V。0.2，0，0.4029精制内容有关自感现象有关自感现象,下列叙述中正确的是：（下列叙述中正确的是：（）A A、有铁芯的多匝金属线圈中、有铁芯的多匝金属线圈中,通过的电流强度通过的电流强度 不变时不变时,无自感现象发生无自感现象发生,线圈的自感系数为零线圈的自感系数为零B B、导体中所通电流发生变化时、导体中所通电流发生变化时,产生的自感电产生的自感电 动势总是阻碍导体中原来电流的变化动势总是阻碍导体中原来电流的变化C C、线圈中所通电流越大、线圈中所通电流越大,产生的自感电动势也产生的自感电动势也越大越大D D、线圈中所通电流变化越大、线圈中所通电流变化越大,产生的自感电动产生的自感电动势也越大势也越大 课堂训练课堂训练B B30精制内容如图所示的电路中，如图所示的电路中，A A1 1和和A A2 2是两个相同的小灯泡，线圈是两个相同的小灯泡，线圈L L的的电阻可以忽略，下列说法正确电阻可以忽略，下列说法正确的是的是()()A.A.合上开关合上开关S S接通电路时接通电路时,A,A2 2先亮先亮,A,A1 1后亮后亮,最后一最后一样亮样亮B.B.合上开关合上开关S S接通电路时接通电路时,A,A2 2和和A A1 1始终一样亮始终一样亮C.C.断开开关断开开关S S切断电路时切断电路时,A,A2 2立刻熄灭立刻熄灭,A,A1 1过一会儿过一会儿才熄灭才熄灭D.D.断开开关断开开关S S切断电路时切断电路时,A,A2 2和和A A1 1都要过一会儿才都要过一会儿才熄灭熄灭ADAD课堂训练课堂训练SA1A2L31精制内容 如图所示的电路中，如图所示的电路中，D1和和D2是两个相同的小灯泡，是两个相同的小灯泡，L是一个自是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与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，灯相同。在电键接通和断开时，灯泡泡D1和和D2亮暗的顺序是亮暗的顺序是A.接通时接通时D1先达最亮，断开时先达最亮，断开时D1后灭后灭B.接通时接通时D2先达最亮，断开时先达最亮，断开时D2后灭后灭C.接通时接通时D1先达最亮，断开时先达最亮，断开时D2后灭后灭D.接通时接通时D2先达最亮，断开时先达最亮，断开时D1后灭后灭D1 D2L RSA课堂训练课堂训练32精制内容A.A.灯灯A A立即熄灭立即熄灭 B.B.灯灯A A慢慢熄灭慢慢熄灭C.C.灯灯A A突然闪亮一下再慢慢熄灭突然闪亮一下再慢慢熄灭D.D.灯灯A A突然闪亮一下再突然熄灭突然闪亮一下再突然熄灭L AA A课堂训练课堂训练如图所示，如图所示，L L为自感系数较大的线圈，电路为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开电键的瞬间会稳定后小灯泡正常发光，当断开电键的瞬间会有有()()33精制内容如图所示的电路中，电灯A和B与固定电阻的阻值均为R,L是自感系数较大的线圈.当S1闭合、S2断开且电路稳定时,AB亮度相同,再闭合S2,待电路稳定后将S1断开时,下列说法正确的是()课堂训练课堂训练A.灯B立即熄灭B.灯A将比原来更亮一些后再熄灭C.有电流通过B灯,方向为c-B-dD.有电流通过A灯,方向为b-A-aS1S2BALRabcdADAD34精制内容 如图所示，如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零。零。A和和B是两个相同的灯泡。是两个相同的灯泡。（1）当开关）当开关S由断开变为闭合时，由断开变为闭合时，A、B两个灯泡的亮度将如两个灯泡的亮度将如何变化？何变化？（2）当开关）当开关S由闭合变为断开时，由闭合变为断开时，A、B两个灯泡的亮度又将两个灯泡的亮度又将如何变化？如何变化？课堂训练课堂训练ABLS35精制内容如图所示,当S闭合时,通过灯A的电流为I,通过线圈的电流为2I,在某时刻t0,S断开,则能正确反映灯A中电流变化的图是()课堂训练课堂训练LA2IISIitto0Iitto0-IIitto0-I-2IIitto02IABCDC C36精制内容自感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用自感线自感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用自感线圈是交流电路中的重要元件在无线电设备中，用它和电容器圈是交流电路中的重要元件在无线电设备中，用它和电容器组成振荡电路，以发射电磁波日光灯镇流器也是利用自感现组成振荡电路，以发射电磁波日光灯镇流器也是利用自感现象制成的下图是日光灯电子镇流器的照片，可以看到它里面象制成的下图是日光灯电子镇流器的照片，可以看到它里面有电阻器、电容器、电感器。有电阻器、电容器、电感器。37精制内容三、自感现象的危害与防止三、自感现象的危害与防止 危害：在切断自感系数很大，危害：在切断自感系数很大，电流很强的电路的瞬间，电流很强的电路的瞬间，产生很高的自感电动势，产生很高的自感电动势，形成电弧。在这类电路中形成电弧。在这类电路中应采用特制的开关，应采用特制的开关，精密电阻可采用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 磁通量磁通量 恒恒=038精制内容自感现象有时也会带来害处。变压器、电动机自感现象有时也会带来害处。变压器、电动机等器材有很大的线圈，当电路中的开关断开时会产等器材有很大的线圈，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，甚至引起人身伤害。因此，生电火花，烧蚀接触点，甚至引起人身伤害。因此，电动机等大功率用电器的开关应该装在金属壳中。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，避免出现电火花中，避免出现电火花在制造精密电阻时，为了消除使用过程中因电在制造精密电阻时，为了消除使用过程中因电流变化引起的自感现象，往往采用双线绕法，如图流变化引起的自感现象，往往采用双线绕法，如图所示由于两根平行导线中的电流方向相反，这们所示由于两根平行导线中的电流方向相反，这们的磁场互相抵消，从面可以使自感现象的影响减弱的磁场互相抵消，从面可以使自感现象的影响减弱到可以忽略的程度到可以忽略的程度39精制内容小结小结1 1、当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动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，称为势的现象，称为互感互感。互感现象产生的感应电动势，称为。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。互感电动势。2、当一个线圈中当一个线圈中的电流的电流变化时，它产生的变化磁场不仅在邻变化时，它产生的变化磁场不仅在邻近的电路中激发感应电动势，同样也在它本身激发出感应近的电路中激发感应电动势，同样也在它本身激发出感应电动势电动势,这种现象叫做这种现象叫做自感。自感。3 3、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电动势自感电动势。（1 1）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。（2 2）自感电动势大小：）自感电动势大小：4 4、自感系数、自感系数L L：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关5 5、磁场具有能量、磁场具有能量40精制内容日光灯原理日光灯原理41精制内容一、日光灯电路一、日光灯电路1、由灯管、启动器和镇流器组成。、由灯管、启动器和镇流器组成。自感现象的应用日光灯 42精制内容日光灯管的结构日光灯管的结构43精制内容荧光粉发荧光粉发出可见光出可见光受到紫外受到紫外线照射时线照射时在高压下在高压下导电导电发出紫外线发出紫外线两端灯丝给气两端灯丝给气体加热体加热 并给气并给气体加上高电压体加上高电压44精制内容镇流器结构镇流器结构45精制内容启动器结构启动器结构氖氖 泡泡电容器电容器能使动靜触片能使动靜触片不产生电火花不产生电火花保护触点，防保护触点，防止灯管启辉时止灯管启辉时对无线电接收对无线电接收机的干扰机的干扰46精制内容2、电路连接、电路连接47精制内容二、工作原理二、工作原理48精制内容电流流向电流流向自感现象的应用日光灯 49精制内容思考思考:根据日光灯的工作原理说出镇流器和启根据日光灯的工作原理说出镇流器和启动器的作用？动器的作用？总结：总结：镇流器启动时提供瞬时高压，正常工作镇流器启动时提供瞬时高压，正常工作时降压限流；启动器起到一个开关的作用。时降压限流；启动器起到一个开关的作用。50精制内容下列说法正确的是（）A日光灯开始工作时，需要启动器B日光灯开始工作时，不需要镇流器C日光灯正常工作时，需要启动器D日光灯正常工作时，不需要镇流器课堂训练课堂训练A A51精制内容 1.关于日光灯的工作原理，下列说法正确的关于日光灯的工作原理，下列说法正确的A.镇流器镇流器的作用是将交流电变为直流电的作用是将交流电变为直流电B.在在日光灯的启动阶段，日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬镇流器能提供一个瞬时时高压，使灯管开始工作高压，使灯管开始工作C.日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分 离的离的D.日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直接辐射的后直接辐射的52精制内容如图所示，日光灯正常工作时，流过灯管的电流为I，那么对于灯丝ab上的电流，以下说法正确的()A灯丝ab上的电流为IB灯丝a端的电流为IC灯丝b处的电流为I，其它地方的电流都比I小D灯丝b处最容易烧断 课堂训练课堂训练CDCD53精制内容2.日光灯的工作电路(1)开关S刚合上前启动器D的静触片和动触片是_(填接通、断开)(2)开关S刚合上时，220V电压加在_使_灯发出红光(3)日光灯启辉瞬间，灯管两端电压_220V(填大于、等于、小于)(4)日光灯正常发光时，启动器D的静触片和动触片_(填接触、断开)54精制内容三、巩固练习：三、巩固练习：1、画出日光灯原理的电路图画出日光灯原理的电路图2、说明镇流器和启动器的作用、说明镇流器和启动器的作用3、日日光光灯灯的的启启动动器器在在日日光光灯灯正正常常工工作作时时，取取下下后后会会影影响响灯灯管管发光吗？发光吗？4、如如果果启启动动器器坏坏了了或或丢丢失失了了，作作为为应应急急措措施施可可以以如如何何解解决决困困难使日光灯发光呢？难使日光灯发光呢？5、启启动动器器中中的的电电容容器器起起什什么么作作用用？如如果果电电容容器器两两端端电电压压过过高高,电电容容器器的的绝绝缘缘层层就就会会变变成成导导体体把把两两极极连连在在一一起起,这这种种情情况况叫叫做做电容器击穿电容器击穿.启动器如果被击穿了，能否正常工作呢？启动器如果被击穿了，能否正常工作呢？55精制内容