电与磁的相互关系.ppt

第32页,共52页，星期六，2024年，6月§11-2互感和自感一、互感现象(mutualinductionphenomenon)互感现象：一个线圈中电流发生变化会在周围空间产生变化的磁场，使处于此空间的另一个线圈中产生感应电动势。线圈2中产生感应电动势?12=M12I1；M12是线圈1对线圈2的互感系数，简称互感。?212I2I1B1B2第33页,共52页，星期六，2024年，6月12I2I1B1B2在线圈的形状、大小和相对位置保持不变，且周围不存在铁磁质的情况下，互感M12为常量，上式化为?2=同样通有电流I2的线圈2在空间产生磁场B2，B2在线圈1中产生的磁通量为?21，并且?21正比于I2，?21=M21I2,电流I2变化，1中产生感应电动势?1=?2和?1称为互感电动势，方向可按照楞次定律确定。第34页,共52页，星期六，2024年，6月互感单位是H(亨利)：1H=1Wb?A-1=1V?s?A-1,多采用mH(毫亨)或?H(微亨)：1H=103mH=106?H。当线圈内或周围空间没有铁磁质时，互感M由线圈的几何形状、大小、匝数和相对位置所决定，若存在非铁磁质，还与磁介质的磁导率有关，但与线圈中电流无关；当线圈内或周围空间存在铁磁质时，互感除与以上因素有关外，还决定于线圈中的电流。互感应用：无线电和电磁测量。电源变压器,中周变压器,输入输出变压器,电压互感器,电流互感器。互感危害：电路间互感干扰。理论和实验都可以证明M21=M12。第35页,共52页，星期六，2024年，6月二、自感现象(self-inductionphenomenon)自感现象：当一个线圈中的电流变化时，激发的变化磁场引起了线圈自身的磁通量变化，从而在线圈自身产生感应电动势。所产生的感应电动势称为自感电动势。线圈中电流I发生变化，自身磁通量?也相应变化，在线圈中将产生自感电动势。根据法拉第电磁感应定律，自感电动势?I1过线圈的磁通量与线圈自身电流成正比：?=LI,L为自感系数，简称自感。第36页,共52页，星期六，2024年，6月当线圈的大小和形状保持不变，且附近不存在铁磁质时，自感L为常量自感应用：日光灯镇流器；高频扼流圈；自感线圈与电容器组合构成振荡电路或滤波电路。?=自感单位也是H(亨利)与互感相同。自感危害：电路断开时，产生自感电弧。通电后，启辉器辉光放电，金属片受热形变互相接触，形成闭合回路，电流流过，日光灯灯丝加热释放电子。同时，启辉器接通辉光熄灭，金属片冷却断开，电路切断，镇流器线圈中产生比电源电压高得多的自感电动势，使灯管内气体电离发光。第37页,共52页，星期六，2024年，6月MDAB感应圈：在实际应用中常用两个同轴长直螺线管之间的互感来获得高压。如图中所示：在硅钢铁芯上绕有N1、N2的两个线圈，且N2N1,由断续器（MD)将N1与低压电源连接，接通电源后，断续器使N1中的电流反复通断，通过互感获得感应电动势，从而在次极线圈N2中获得达几万伏的高压。例如：汽车和煤气炉的点火器、电警棍等都是感应圈的应用。第38页,共52页，星期六，2024年，6月例1：如图所示，一长度为l的直螺线管横截面积为S，匝数为N1。在此螺线管的中部，密绕一匝数为N2的短线圈，假设两组线圈中每一匝线圈的磁通量都相同。求两线圈的互感。解:如果在线圈1中通以电流I1，则在线圈中部产生的磁感应强度为磁场在线圈2中产生的磁通量为所以两线圈的互感为第39页,共52页，星期六，2024年，6月第40页,共52页，星期六，2024年，6月第41页,共52页，星期六，2024年，6月[例]半径为R的长直磁介质棒上，分别绕有长为l1(N1匝)和l2(N2匝)的两个螺线管.1)由此特例证明M12=M21=M;(2)当螺线管1中的电流变化率为dI1/dt时，求螺线管2中的互感电动势。第42页,共52页，星期六，2024年，6月解:(1)设螺线管1中通有电流I1;因长直螺线管端口外磁场很快减小为零，所以I1的磁场穿过螺线管2的磁通链数为设螺线管2中通有电流I2;第43页,共52页，星期六，2024年，6月螺I2的磁场穿过螺线管1的磁通链数为第44页,共52页，星期六，2024年，6月第45页,共52页，星期六，2024年，6月第46页,共5