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五、自感现象应用和防止 日光灯原理 日光灯结构: 应用—— 1、日光灯启动时需要一个瞬时高压,正常发光时又需要一个低于220V的工作电压。 2、自感系数较大的线圈(镇流器)在断开时能产生瞬时高压,可谁来充当自动开关? ——启动器 E自 E E自+E L A 日光灯的工作原理 镇流器的作用 1、启动时产生瞬时高压 2、工作时降压限流 选修 3-2 电磁感应 6 互感和自感 法拉第和他的实验线圈 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? 一、互感现象 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。互感现象中产生的感应电动势,称为互感电动势。 2、应用: 变压器、收音机的“磁性天线”就是利用互感现象制成。 3、防止:在电力工程和电子电路中,互感现象有时会影响电路的正常工作,这时要设法减小电路间的互感。 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。 1、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。 2、自感现象中产生的电动势叫自感电动势。 二、自感现象 实验一:通电自感 2、再调节变阻器R1使两个灯泡都正常发光。 3、然后断开开关S。 1、先合上开关S,调节变阻器R的电阻,使同样规格的两个灯泡A1和A2的明亮程度相同。 L A1 R A2 S R1 观察:重新接通电路时,两个灯泡亮度变化情况。 灯泡A2立刻正常发光,跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。 现象: 问题:与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮? 例1. 实验一中,当电键闭合后,通过灯泡A1的电流随时间变化的图像为 图;通过灯泡A2的电流随时间变化的图像 为 图。 I t I t I t I t A B C D C A L A1 R A2 S R1 1、把灯泡A和带铁芯 的线圈L并联在直流电路中。 2、接通电路,待灯泡正常发光,断开电路。 A L S 实验二:断电自感 观察:当电路断开时,灯泡A的亮度变化情况。 现象:S断开时,A 灯突然闪亮一下才熄灭。 3.自感电动势的作用:阻碍导体中原来的电流变化。 注意: “阻碍”不是“阻止”,电流原来怎么变化还是怎么变,只是变化变慢了,即对电流的变化起延迟作用。 4.自感电动势方向判定: 什么情况下灯泡会闪亮一下再熄灭? 解答: 线圈电阻明显小于灯泡电阻 思考题: 例2.在实验二中,若线圈L的电阻RL与灯泡A的电阻RA相等,则电键 断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为 图,通过灯泡的电流随时间的变化图像为 图; 若RL远小于RA,则电键 断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为 图,通过灯泡的电流图像为 图。 I t A B C D I t I t I t A C B D A L S 线圈插铁芯 思考与讨论: 1、电源断开时,通过线圈L的电流减小,这时会出现感应电动势。感应电动势的作用是使线圈L中的电流减小得更快些还是更慢些? 2、产生感应电动势的线圈可以看做一个电源,它能向外供电,由于开关已经断开,线圈提供的感应电流将沿什么途径流动? 3、开关断开后,通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向是否一致? 4、开关断开后,通过灯泡的感应电流是否有可能比原来更大?为了使实验效果更明显,对线圈L有什么要求? 更慢些! 沿线圈直接流过灯泡! 不一致! 有可能比原来大! 自感电动势 磁通量变化率 正比关系 电流变化率 正比关系 正比关系 三、自感系数 对同一线圈: 电流变化快,穿过线圈的磁通量变化快 线圈中产生的自感电动势就大. 电流变化慢,穿过线圈的磁通量变化慢 线圈中产生的自感电动势就小. 对不同线圈: 电流变化快慢一样,自感电动势不同 三、自感系数 1、自感电动势与磁通量的变化率成正比 即自感电动势与电流的变化率成正比 2、自感系数 L-简称自感或电感 (2)决定因素: (3)单位:亨利,简称亨,符号是 H。 常用单位:毫亨(m H) 微亨(μH) 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系数比没有铁芯时大得多。 (1)物理意义: 描述线圈产生自感电动势的能力 插入铁
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