1、六、自感现象 涡流,1.了解什么是自感现象、自感系数和涡流,知道影响自感系数大小的因素。 2.了解自感现象和涡流的利用及其危害的防止。 3.初步了解电磁炉等家用电器的工作原理。,一,二,三,一、自感现象 1.定义:由于导体回路中的电流发生变化而在自身回路引起的电磁感应现象称自感现象。 2.本质:自身电流的变化,导致其自身产生的磁场发生变化,从而使通过自身的磁通量发生变化,最终产生电磁感应现象。 3.自感的作用:阻碍电路中电流的变化。,一,二,三,二、电感器 1.定义:电路中的线圈叫作电感器。 2.描述电感器性能的物理量:自感系数,简称自感。 3.决定线圈自感系数的因素:线圈的形状、长短、匝数、
2、线圈中是否有铁芯。 4.线圈越粗、越长,匝数越密,它的自感系数就越大,另外有铁芯时的自感系数比没有铁芯时大得多。电感器和我们以前学习过的电容器对交流、直流有何影响? 提示:电容器的特点是隔直流、通交流,而电感器的特点是阻交流、通直流。,一,二,三,三、涡流 1.定义:只要在空间有变化的磁通量,其中的导体就会产生感应电流,我们把这种感应电流叫作涡流。 2.应用:涡流通过电阻时可以生热,金属探测器和电磁炉就利用了涡流。但在电动机、变压器中涡流是有害的。,一,二,一、怎样理解自感现象?如何解决电路中产生的自感问题? 自感现象是电磁感应的特例。一般的电磁感应现象中的磁场是由外界提供的,而在自感现象中是
3、靠流过线圈自身变化的电流产生的变化磁场。它们同属电磁感应,所以自感现象遵循电磁感应规律。自感电动势在电路中的作用仅仅是减缓原电流的变化,不会阻止,更不会逆转原电流的变化。原电流最终还是要变化到稳定值(或0)。,一,二,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:当流过线圈L的电流突然增大的瞬间,我们可以把L看成一个阻值很大的电阻;当流经L的电流突然减小的瞬间,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。如图乙,电路中当S由闭合到断开时,我们将看到A灯过一段时间再熄灭。能否看到明显的自感现象,不仅仅取决于自感电动势的大小,还取决于电路的结构。在图乙
4、电路中,我们预先在电路设计时取线圈的阻值远小于灯A的阻值,S断开前,ILIR,S断开瞬间,虽然L中电流在减小,但这一电流全部流过A灯,仍比S断开前A灯的电流大得多,且延滞了一段时间,所以我们看到A灯闪亮一下后熄灭。对图甲的电路,S断开瞬间也有自感电流,但它比断开前流过两灯的电流还小,就不会出现闪亮一下的现象。,一,二,特别提醒解决通电自感和断电自感要把握好以下几点:(1)对通电自感要注意电感线圈对电流由无到有的阻碍作用;(2)对断电自感要注意分析断开开关后,由包括电感线圈所形成的新的闭合回路以及由于线圈自感作用所产生的感应电流的方向与原来电流方向的关系;(3)断电时灯泡是否闪亮,决定于原电流与
5、自感电流的大小关系。,一,二,二、涡流的应用与防止 1.涡流的应用 (1)利用涡流的热效应:应用涡流在回路中产生的热量冶炼金属的高频感应炉。 (2)利用涡流的磁效应:电磁阻尼和电磁驱动。 (3)利用涡流现象的小型装置:在车站、机场进行安检的探测器,用来探测旅客是否带有金属制品,像刀、枪之类的危险物品等。,一,二,2.涡流的危害与防止 (1)在各种电机、变压器中,涡流是非常有害的,首先它会使铁芯的温度升高,从而危及线圈绝缘材料的寿命,严重时会使材料报废;其次涡流发热要消耗额外的能量,使电机、变压器的效率降低。 (2)为了减少涡流,变压器、电机里的铁芯不是由整块的钢铁制成的,而是用薄薄的硅钢片叠合
6、而成。一方面,硅钢片的电阻率比一般钢铁的要大,从而减少了损耗;另一方面,每层硅钢片之间都是绝缘的,阻断了涡流的通路,进一步地减少了涡流的发热。计算表明:涡流的损耗与硅钢片的厚度的二次方成正比。 特别提醒把块状金属放在变化的磁场中,或者让它在非均匀磁场中运动,金属块内就会产生感应电流,因为金属块本身可自行构成闭合回路,且整块金属导体的电阻一般情况下很小,所以产生的涡流通常是很强的。,类型一,类型二,自感现象的分析 【例1】 如图所示,甲、乙电路中电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,且小于灯A的电阻,闭合S,使电路达到稳定,灯泡A发光,则( )A.在电路甲中,断开S后,A将逐渐变暗 B.在电路甲中,
7、断开S后,A将先变得更亮,然后渐暗 C.在电路乙中,断开S后,A将逐渐变暗 D.在电路乙中,断开S后,A将先变得更亮,然后渐暗,类型一,类型二,解析:在甲电路中自感线圈L与灯泡A串联,A与L电流相等,断开S时产生自感电动势使A与L中的电流值从稳定状态逐渐减小,A不是立即熄灭,而是逐渐变暗。在乙电路中,自感线圈L与灯泡A并联,稳定时L中电流比A中电流大,断开S的瞬间,L中的电流从稳定值逐渐减小,故S断开瞬间,通过A的电流更大,A将先变亮,然后逐渐变暗。 答案:AD 题后反思此题考查对自感现象的理解,应分清断开S时,什么情况下“逐渐变暗”,什么情况下“先变得更亮,然后逐渐变暗”。,类型一,类型二,
8、自感的应用与防止 【例2】在制作精密电阻时,为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象,采用了双线并绕的方法,如图所示,其原理是( )A.当电路中的电流变化时,两股导线产生的自感电动势相互抵消 B.当电路中的电流变化时,两股导线产生的感应电流相互抵消 C.当电路中的电流变化时,两股导线中原电流的磁通量相互抵消 D.以上说法都不对,类型一,类型二,解析:由于采用双线并绕的方法,当电流通过时,两股导线中的电流方向是相反的,不管电流怎样变化,任何时刻两股电流总是等大反向的,所产生的磁通量也是等大反向的,故总磁通量等于零,在该线圈中不会产生电磁感应现象,因此消除了自感,选项A、B错误,C正确。 答案:C 题后反思这是在电子技术中消除自感现象的一个实例,但本题又是易出错题,容易把选项A、B也认为是正确答案,以为是自感电动势的抵消或自感电流的抵消。造成这种错误的原因是对电磁感应现象的认识不足,本例中双线并绕线圈中无磁通量,也就无磁通量的变化,因此无电磁感应现象发生。,
