当前位置:
文档之家› 第六节 互感和自感现象及其应用
第六节 互感和自感现象及其应用
至于灯泡中的电流是突然变大还是 变小(也就是说灯泡是否突然变得更 亮一下),就取决于I2与I1谁大谁小, 也就是取决于R和r谁大谁小的问题. 特别提醒
r为自感线圈L的直流电阻的电阻值(由题 目给定是否有其值)
乙
1. 如乙图,当电流处于稳定状态时,如果R>r,则I1>I2, 灯泡会先更亮一下才熄灭. 2.如果R=r,灯泡会由原亮度渐渐熄灭. 3.如果R<r,灯泡会先立即暗一些,然后渐渐熄灭.产 生自感电动势的效果体现为线圈中电流在原来电流值 基础上逐渐减小,而不是电动势与线圈两端电压相等, 自感电动势可以超出线圈两端原电压
互感和自感现象及其应用
一、互感现象
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?
1.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 互感现象 互感现象中产生的感应电动势,称为 互感电动势 2.互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间 , 且可发生于任何两个相互靠近的电路之间.
解析:选D.电键S由断开到闭合瞬间,回路中的电 流要增大,因而在L上要产生自感电动势.根据楞次定 律,自感电动势总是要阻碍引起它的电流的变化,这 就是说由于电流增加引起的自感电动势,要阻碍原电 流的增加.而阻碍不是阻止,电流仍要增大,而达到 稳定后其电流为2I0,故选项D正确.
3:如图电路中电源内阻不能忽略,R阻值和L 的自感系数都很大,A、B为两个完全相同的灯 泡,当S闭合时,下列说法正确的是( B )
思路点拨:断电自感,要注意抓住“电流”的变化情况来分析灯泡 是否突然变亮。断电自感中最容易判断失误的就是一看是断电自感, 便错误地认为灯泡会突然变亮.实际上,在断电自感现象中,灯泡 是否突然变亮,取决于通过它的电流是否突然变大,要根据题意, 分析电路中电流的大小.
【答案】 AD
2、如图所示,L为自感系数较大的线 圈,电路稳定后小灯泡正常发光,当 断开电键的瞬间会有( A ) A . 灯A立即熄灭
4、自感电动势的大小: 与电流的变化率成正比
I 公式: E L t 自感电动势的大小的推导: I
t
E t
t
I EL t
5、磁场的能量 ①线圈中电流从无到有时,磁场从无到有,电源的能量输送给 _______ 磁场 中. 线圈 ,储存在______ 线圈 中的能量释放出来转化为电能. ②线圈中电流减小时,_______
核心要点突破
第 四 章 电 磁 感 应
特别提醒
电阻R对恒定电流有阻碍作用.电感L 对恒定电流无阻碍作用.
上 页
下 页
课堂互动讲练
随堂达标自测
课时活页训练
类型一:通电自感现象的分析 例1、如图所示中灯LA、LB完全相同,带铁芯的线圈L的 电阻可忽 略.则( A ) A.S闭合的瞬间,LA、LB同时发光,接着LA变暗,LB更 亮,最后LA熄灭 B.S闭合瞬间,LA不亮,LB立即亮 C.S闭合瞬间,LA、LB都不立即亮 D.稳定后再断开S的瞬间,LB熄灭,LA比LB(原先亮度)更
3、互感的应用和危害: (1)应用:利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到 另一个线圈.如变压器、收音机的“磁性天线” (2)危害:影响电力工程和电子电路的正常工作
4、互感是一种常见的电磁感应现象!
二、自感现象
问题:K接通瞬间,线圈L本身中会不会产生感应电动势? 1.自感现象:由于线圈(或导体)本身的 电流发生变化而产生的电磁感应现象, 叫自感现象。(它产生的变化的磁场在 它本身也将激发出感应电动势)
解析:K闭时,A、B、C三灯都通电,三灯同 时亮,且由于自感线圈的自感作用,L中瞬间 无电流,A中电流为B、C灯中的两倍,A灯最 亮.电流稳定后,自感现象消失,A灯被线圈 短路,逐渐熄灭,B选项对.
类型二:断电自感现象的分析 1、如图甲、乙电路中,电阻R和自感线圈L的电阻都很 小,接通S,使电路达到稳定,灯泡A发光,则( AD ) A.在电路甲中,断开S,A将渐渐变暗 B.在电路甲中,断开S,A将先变得更亮,然后渐渐变暗 C.在电路乙中,断开S,A将渐渐变暗 D.在电路乙中,断开S,A将先变得更亮,然后渐渐变暗
【点评】 在分析自感现象时要抓住两点:一是线 圈在电路中的位置、结构;二是电路中原有电流的变 化规律,如电流方向、电流突然变化的情况等.
2、如图所示,多匝线圈L的电阻和电池内阻不计,两个 电阻的阻值都是R,电键S原来是断开的,电流 I0=E/2R,今合上电键S将一电阻短路,于是线圈有 自感电动势产生,此电动势( D ) A.有阻碍电流的作用,最后电流由I0减小到零 B.有阻碍电流的作用,最后电流总小于I0 C.有阻碍电流增大的作用,因而电流将保持I0不变 D.有阻碍电流增大的作用,但电流最后还是增大到2I0
三、自感系数L及自感电动势的大小:
自感系数 L----简称自感或电感 1、L的意义:表征线圈产生自感电动势本领大小的物理
量。在数值上等于通过线圈的电流在1秒内改变1A时 产生的自感电动势的大小; 2.自感系数L的大小决定因素:自感系数与线圈 的 匝数 、 形状 、 大小 ,以及是否有铁芯等因素有关 线圈有铁芯时比无铁芯时的自感系数大得多 3、L的单位:亨利,符号“H”. 1H=103mH=106μH
二、两种电路的自感比较 与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡
电路 图
与线圈串联的灯泡 通 电 时
与线圈并联的灯泡
电流逐渐增大,灯 电流突然变大,然后逐渐减小达 泡逐渐变亮 到稳定 电路中稳态电流为 I1、 I2
断 电流逐渐减小 电 灯泡逐渐变暗 时 电流方向不变
①若 I2≤ I1,灯泡逐渐变暗; ②若 I2>I1,灯泡闪亮后逐渐变 暗. 两种情况灯泡电流方向均改变
L
A
B . 灯A慢慢熄灭
C . 灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭
D . 灯A突然闪亮一下再突然熄灭
3.电路如图所示,小灯泡电阻为R,线圈L的直流电 阻为r,当开关S断开时,将看到灯泡怎样的现象,试 分析产生这种现象的原因。
I
A
【解析】 S接通的瞬间,L支路中电流从无到有 发生变化,因此,L中产生的自感电动势阻碍电流增 加.由于有铁芯,自感系数较大,对电流的阻碍作用 也就很强,所以S接通的瞬间L中的电流非常小,即干 路中的电流几乎全部流过LA.所以LA、LB会同时亮. 又由于L中电流很快稳定,感应电动势很快消 失,L的阻值很快就变得很小,对LA起到“短路”作 用,因此,LA便熄灭.这里电路的总电阻比刚接通 时小,由恒定电流知识可知,LB会比以前更亮. 【答案】 A
1.通电瞬时、断电瞬时、电路稳定时自感线圈在电路中各起什
么作用?
对电感线圈阻碍作用的理解 ①若电路中的电流正在改变,电感线圈会产生 自感电动势阻碍电路中电流的变化,使得通过电感 线圈的电流不能突变. ②若电路中的电流是稳定的,电感线圈相当于
一段导线,其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻
引起的.
基础知识梳理
增反减同
3、如何画出自感电动势(自感电流)的方向即电源的正 负极(四指指向自感电动势的正极)
通电自感和断电自感
电路 现象 自感电动 势的作用
通电 自感
接通电源的瞬间, 阻碍 ______电 灯泡A1 流的增加 较慢地亮起来 ————————————————
断电 自感
断开开关的瞬间, 阻碍 电 ______ 灯泡A 流的减小 __________ 逐渐变暗
四、自感现象的分析:
L R A1 A2
S
R1
特别提醒:1、自感现象(自感电动势)只是在开关接通 或断开的瞬间(很短的时间内)即电流发生 变化时才发生,电路最终电流一定要稳定, 此时就没有自感电动势。 2、对于线圈而言,通电瞬间相当于一个极大的电阻, 断电瞬间相当于一个电源,电流稳定时就是一个直流 电阻。
要为 闪什 亮么 一灯 下不 才是 熄立 灭即 熄 灭 , 而 现象分析
? 通过线圈的电流I 减小 ?穿过圈的磁通量减小 ? 线圈产生感应电动势 ? 阻碍电
S断开
流减小(补偿) 1 感应电流方向如何? 2 原电流方向如何? 3 通过灯的电流怎样变化?
I
O
灯逐渐熄灭
t
(一)、自感现象的分析思路: (1)明确通过自感线圈的电流怎样变化(是增大还是 减小). (2)判断自感电动势方向,电流增强时(如通电),自 感电动势方向与原电流方向相反;电流减小时 (如断电),自感电动势与原电流方向相同. (3)分析电流变化情况,电流增强时(如通电),由于 自感电动势方向与原电流方向相反,阻碍增加, 电流逐渐增大;电流减小时(如断电),由于自感 电动势方向与原电流方向相同,阻碍减小,线圈 中电流方向不变,电流逐渐减小.
特别提醒: 电流减小时,自感线圈中电流大小一定小于原先所通 电流大小,自感电动势可能大于原电源电动势 .
三、电感和电阻的区别和联系 电阻R 电感L 对电流的变化
阻碍 作用 表现
大小 因素 决定 因素 联系
对电流 导体发热
产生自感现象 电感越大,电流变化 电阻越大,对电流的 越快,对电流的阻碍 阻碍越大,产生的电 作用越大,产生的自 势差越大 感电动势越大 长度、横截面积、单 长度、横截面积、电 位长度的匝数、有无 阻率 铁芯 电感和电阻都是反映导体本身性质的物理量
思考:若电阻R和自感线圈L的电阻值相等,其他条件都 不变,其结果呢?
【解析】 电阻R和自感线圈L的电阻都很小,图中,闭合S 时,I1<I2,断开S后,I2=0,由于自感线圈的存在,阻碍灯泡中的 电流I1变小,但I1仍继续变小,并通过R形成回路,所以甲图中灯 泡是渐渐变暗. 图中,同理I1′>I2′,断开S后,通过灯泡的电流在I1′的基础上 变小,所以乙图中灯泡会突然亮一下,然后渐渐变暗.
S闭合 的瞬间
甲
2. 在断电自感中,灯泡的亮度变化 自感电动势(的方向)总是要阻碍引起 自感的电流的变化,就好像感应电流的 磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量 的变化一样.自感电动势阻碍的对象是 乙 “电流的变化”,而不是电流本身. 如乙图所示,当电流处于稳定状态时,流过L的电流 为I1=E/r(电源内阻不计),方向由a b;流过灯 泡A的电流I2=E/R,方向由d →c 断开S的瞬间,I2立即消失,而由于线圈的自感,I1 不会马上消失,线圈总力图维持I1的存在,所以线圈上产 生一个b端为正、a端为负的自感电动势,与灯泡组成abcd 回路,由此流过A的电流由大小I2变成I1,方向由d→c变 成c→d.可见通过A的电流大小与方向都发生了变化.