为什么线圈中塞上铁心电感系数会大大增大.doc

1、为什么线圈中塞上铁心电感系数会大大增大？浏览次数：1008 次悬赏分：0 | 解决时间：2009-1-2 16:36 | 提问者：探索路上有答案再加分了，谢谢！最佳答案当加入铁心后，相同的电流下，线圈内部的空间的磁通密度 B 会增大。于是线圈内的磁通量就变大。那么，当电流变化时，相应的磁通变化就会变大。根据法拉第电磁感应定律，感生电动势就会比没有铁心时大。于是自感系数就增加了。电磁感应定律百科名片电磁感应现象因磁通量变化产生感应电动势的现象，闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应。闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生电流

2、。这种现象叫电磁感应现象。产生的电流称为感应电流。这是初中物理课本为便于学生理解所定义的电磁感应现象，不能全面概括电磁感现象：闭合线圈面积不变，改变磁场强度，磁通量也会改变，也会发生电磁感应现象。所以准确的定义如下： 因磁通量变化产生感应电动势的现象。目录发现者 电磁感应与静电感应 定律简介 计算公式 作为两种不同现象的法拉第定律 感应电流产生的条件 感应电动势 法拉第电磁感应定律的重要意义 发现者电磁感应与静电感应定律简介计算公式作为两种不同现象的法拉第定律感应电流产生的条件感应电动势法拉第电磁感应定律的重要意义 麦克斯韦-法拉第方程 定律成立的条件展开编 辑 本 段 发 现 者1820 年

3、 H.C.奥 斯 特 发 现 电 流 磁 效 应 后 ， 许 多 物 理 学 家 便 试 图 寻 找 它 的 逆 效 应 ，提 出 了 磁 能 否 产 生 电 ， 磁 能 否 对 电 作 用 的 问 题 ， 1822 年 D.F.J.阿 喇 戈 和 A.von 洪堡 在 测 量 地 磁 强 度 时 ， 偶 然 发 现 金 属 对 附 近 磁 针 的 振 荡 有 阻 尼 作 用 。 1824 年 ， 阿喇 戈 根 据 这 个 现 象 做 了 铜 盘 实 验 ， 发 现 转 动 的 铜 盘 会 带 动 上 方 自 由 悬 挂 的 磁 针 旋 转 ，但 磁 针 的 旋 转 与 铜 盘 不 同 步 ，

4、 稍 滞 后 。 电 磁 阻 尼 和 电 磁 驱 动 是 最 早 发 现 的 电 磁 感 应现 象 ， 但 由 于 没 有 直 接 表 现 为 感 应 电 流 ， 当 时 未 能 予 以 说 明 。 1831 年 8 月 ， 法拉 第 在 软 铁 环 两 侧 分 别 绕 两 个 线 圈 ， 其 一 为 闭 合 回 路 ， 在 导 线 下 端 附 近 平 行 放 置 一磁 针 ， 另 一 与 电 池 组 相 连 ， 接 开 关 ， 形 成 有 电 源 的 闭 合 回 路 。 实 验 发 现 ， 合 上 开 关 ，磁 针 偏 转 ； 切 断 开 关 ， 磁 针 反 向 偏 转 ， 这 表 明 在

5、无 电 池 组 的 线 圈 中 出 现 了 感 应 电 流 。法 拉 第 立 即 意 识 到 ， 这 是 一 种 非 恒 定 的 暂 态 效 应 。 紧 接 着 他 做 了 几 十 个 实 验 ， 把 产生 感 应 电 流 的 情 形 概 括 为 5 类 ： 变 化 的 电 流 ， 变 化 的 磁 场 ， 运 动 的 恒 定 电 流 ， 运动 的 磁 铁 ， 在 磁 场 中 运 动 的 导 体 ， 并 把 这 些 现 象 正 式 定 名 为 电 磁 感 应 。 进 而 ， 法 拉第 发 现 ， 在 相 同 条 件 下 不 同 金 属 导 体 回 路 中 产 生 的 感 应 电 流 与 导 体

6、的 导 电 能 力 成 正比 ， 他 由 此 认 识 到 ， 感 应 电 流 是 由 与 导 体 性 质 无 关 的 感 应 电 动 势 产 生 的 ， 即 使 没 有回 路 没 有 感 应 电 流 ， 感 应 电 动 势 依 然 存 在 。 电 磁 感 应 定 律后 来 ， 给 出 了 确 定 感 应 电 流 方 向 的 楞 次 定 律 以 及 描 述 电 磁 感 应 定 量 规 律 的 法 拉 第 电磁 感 应 定 律 。 并 按 产 生 原 因 的 不 同 ， 把 感 应 电 动 势 分 为 动 生 电 动 势 和 感 生 电 动 势 两种 ， 前 者 起 源 于 洛 伦 兹 力 ， 后

7、 者 起 源 于 变 化 磁 场 产 生 的 有 旋 电 场 。 编 辑 本 段 电 磁 感 应 与 静 电 感 应电 磁 感 应 现 象 不 应 与 静 电 感 应 1混 淆 。 电 磁 感 应 将 电 动 势 与 通 过 电 路 的 磁 通 量联 系 起 来 ， 而 静 电 感 应 则 是 使 用 另 一 带 电 荷 的 物 体 使 物 体 产 生 电 荷 的 方 法 。 编 辑 本 段 定 律 简 介电 磁 感 应 定 律电 磁 感 应 现 象 是 电 磁 学 中 最 重 大 的 发 现 之 一 ， 它 显 示 了 电 、 磁 现 象 之 间 的 相 互 联 系和 转 化 ， 对 其 本

8、 质 的 深 入 研 究 所 揭 示 的 电 、 磁 场 之 间 的 联 系 ， 对 麦 克 斯 韦 电 磁 场 理论 的 建 立 具 有 重 大 意 义 。 电 磁 感 应 现 象 在 电 工 技 术 、 电 子 技 术 以 及 电 磁 测 量 等 方 面都 有 广 泛 的 应 用 。 若 闭 合 电 路 为 一 个 n 匝 的 线 圈 ， 则 又 可 表 示 为 ： 式 中 n 为 线 圈 匝 数 ， 为 磁通 量 变 化 量 ， 单 位 Wb ， t 为 发 生 变 化 所 用 时 间 ， 单 位 为 s. 为 产 生 的 感 应 电 动 势 ，单 位 为 V. 电 磁 感 应 定 律编

9、 辑 本 段 计 算 公 式电 磁 感 应 定 律1.感 应 电 动 势 的 大 小 计 算 公 式 1)E n*d/dt（ 普 适 公 式 ） 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 ， E： 感 应 电 动 势 (V)， n：感 应 线 圈 匝 数 ， d/dt:磁 通 量 的 变 化 率 2)E BLVsinA(切 割 磁 感 线 运 动 ) E=BLV 中 的 v 和 L 不 可 以 和 磁 感 线 平 行 ， 但可 以 不 和 磁 感 线 垂 直 ， 其 中 sinA 为 v 或 L 与 磁 感 线 的 夹 角 。 L:有 效 长 度 (m) 3)Em nBS（ 交 流 发 电 机 最

10、大 的 感 应 电 动 势 ） Em:感 应 电 动 势 峰 值 4)E B(L2)/2（ 导 体 一 端 固 定 以 旋 转 切 割 ） :角 速 度 (rad/s)， V:速 度(m/s) 2.磁 通 量 BS cosA:磁 通 量 (Wb),B:匀 强 磁 场 的 磁 感 应 强 度 (T),S:正 对 面积 (m2) 3.感 应 电 动 势 的 正 负 极 可 利 用 感 应 电 流 方 向 判 定 电 源 内 部 的 电 流 方 向 ： 由 负极 流 向 正 极 *4.自 感 电 动 势 E 自 -n*d/dt LI/t L:自 感 系 数 (H)(线 圈 L 有 铁 芯 比 无铁

11、芯 时 要 大 )， I:变 化 电 流 ， ?t:所 用 时 间 ， I/t:自 感 电 流 变 化 率 (变 化 的 快 慢 ) 编 辑 本 段 作 为 两 种 不 同 现 象 的 法 拉 第 定 律有 些 物 理 学 家 注 意 到 法 拉 第 定 律 是 一 条 描 述 两 种 现 象 的 方 程 ： 由 磁 力 在 移 动 中的 电 线 中 产 生 的 动 生 电 动 势 ， 及 由 磁 场 转 变 而 成 的 电 力 所 产 生 的 感 生 电 动 势 。 就 像理 查 德 费 曼 指 出 的 那 样 ： 电 磁 感 应 定 律所 以 “通 量 定 则 ”， 指 出 电 路 中 电

12、 动 势 等 于 通 过 电 路 的 磁 通 量 变 化 率 的 ， 同 样 适 用 于通 量 不 变 化 的 时 候 ， 这 是 因 为 场 有 变 化 ， 或 是 因 为 电 路 移 动 （ 或 两 者 皆 是 ） 但是 在 我 们 对 定 则 的 解 释 里 ， 我 们 用 了 两 个 属 于 完 全 不 同 个 案 的 定 律 ： “电 路 运 动 ”的和 “场 变 化 ”的 。 我 们 不 知 道 在 物 理 学 上 还 有 其 他 地 方 ， 可 以 用 到 一 条 如 此 简 单 且 准 确 的 通 用 原理 ， 来 明 白 及 分 析 两 个 不 同 的 现 象 。 理 查 德

13、 P费 曼 ? 费 曼 物 理 学 讲 义 编 辑 本 段 感 应 电 流 产 生 的 条 件1.电 路 是 闭 合 且 通 的 2.穿 过 闭 合 电 路 的 磁 通 量 发 生 变 化 电 磁 感 应 定 律(如 果 缺 少 一 个 条 件 ,就 不 会 有 感 应 电 流 产 生 ). 感 应 电 动 势 的 种 类 ： 动 生 电 动 势 和 感 生 电 动 势 。 动 生 电 动 势 是 因 为 导 体 自 身 在 磁 场 中 做 切 割 磁 感 线 运 动 而 产 生 的 感 应 电 动 势 ，其 方 向 用 右 手 定 则 判 断 ， 使 大 拇 指 跟 其 余 四 个 手 指

14、垂 直 并 且 都 跟 手 掌 在 一 个 平 面 内 ，把 右 手 放 入 磁 场 中 ， 让 磁 感 线 垂 直 穿 入 手 心 ， 大 拇 指 指 向 导 体 运 动 方 向 ， 则 其 余 四指 指 向 动 生 电 动 势 的 方 向 。 动 生 电 动 势 的 方 向 与 产 生 的 感 应 电 流 的 方 向 相 同 。 右 手定 则 确 定 的 动 生 电 动 势 的 方 向 符 合 能 量 转 化 与 守 恒 定 律 。 感 生 电 动 势 是 因 为 穿 过 闭 合 线 圈 的 磁 场 强 度 发 生 变 化 产 生 涡 旋 电 场 导 致 电 流 定向 运 动 。 其 方

15、向 符 合 楞 次 定 律 。 右 手 拇 指 指 向 磁 场 变 化 的 反 方 向 ， 四 指 握 拳 ， 四 指方 向 即 为 感 应 电 动 势 方 向 。 编 辑 本 段 感 应 电 动 势我 们 知 道 ， 要 使 闭 合 电 路 中 有 电 流 ， 这 个 电 路 中 必 须 有 电 源 ， 因 为 电 流 是 由 电源 的 电 动 势 引 起 的 。 在 电 磁 感 应 现 象 里 ， 既 然 闭 合 电 路 里 有 感 应 电 流 ， 那 么 这 个 电路 中 也 必 定 有 电 动 势 ， 在 电 磁 感 应 现 象 中 产 生 的 电 动 势 叫 做 感 应 电 动 势

16、。 感 应 电 动 势 分 为 感 生 电 动 势 和 动 生 电 动 势 。 感 生 电 动 势 的 大 小 跟 穿 过 闭 合 电 路 的 磁 通 量 改 变 的 快 慢 有 关 系 ， E=/t. 产 生 动 生 电 动 势 的 那 部 分 做 切 割 磁 力 线 运 动 的 导 体 就 相 当 于 电 源 。 理 论 和 实 践 表 明 ， 长 度 为 l 的 导 体 ， 以 速 度 v 在 此 感 应 强 度 为 B 的 匀 强 磁 场 中做 切 割 磁 感 应 线 运 动 时 ， 在 B、 L、 v 互 相 垂 直 的 情 况 下 导 体 中 产 生 的 感 应 电 动 势 的大

17、小 为 ： =BLv 式 中 的 单 位 均 应 采 用 国 际 单 位 制 ， 即 伏 特 、 特 斯 拉 、 米 每 秒 。 电 磁 感 应 现 象 中 产 生 的 电 动 势 。 常 用 符 号 E 表 示 。 当 穿 过 某 一 不 闭 合 线 圈 的 磁通 量 发 生 变 化 时 ， 线 圈 中 虽 无 感 应 电 流 ， 但 感 应 电 动 势 依 旧 存 在 。 当 一 段 导 体 在 匀强 磁 场 中 做 匀 速 切 割 磁 感 线 运 动 时 ， 不 论 电 路 是 否 闭 合 ， 感 应 电 动 势 的 大 小 只 与 磁感 应 强 度 B、 导 体 长 度 L、 切 割

18、速 度 v 及 v 和 B 方 向 间 夹 角 的 正 弦 值 成 正 比 ， 即E BLvsin( 为 B,L,v 三 者 间 通 过 互 相 转 化 两 两 垂 直 所 得 的 角 )。 在 导 体 棒 不 切 割 磁 感 线 时 ， 但 闭 合 回 路 中 有 磁 通 量 变 化 时 ， 同 样 能 产 生 感 应 电流 。 应 用 楞 次 定 律 可 以 判 断 电 流 方 向 。 词 条 图 册 更 多 图 册 编 辑 本 段 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 的 重 要 意 义法 拉 第 的 实 验 表 明 ， 不 论 用 什 么 方 法 ， 只 要 穿 过 闭 合 电 路 的

19、磁 通 量 发 生 变 化 ，闭 合 电 路 中 就 有 电 流 产 生 。 这 种 现 象 称 为 电 磁 感 应 现 象 ， 所 产 生 的 电 流 称 为 感 应 电流 。 法 拉 第 根 据 大 量 实 验 事 实 总 结 出 了 如 下 定 律 ： 电 路 中 感 应 电 动 势 的 大 小 ， 跟 穿 过 这 一 电 路 的 磁 通 变 化 率 成 正 比 。 感 应 电 动 势 用 表 示 ， 即 n/t 这 就 是 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 。 电 磁 感 应 现 象 是 电 磁 学 中 最 重 大 的 发 现 之 一 ， 它 揭 示 了 电 、 磁 现 象 之 间

20、的 相 互联 系 。 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 的 重 要 意 义 在 于 ， 一 方 面 ， 依 据 电 磁 感 应 的 原 理 ， 人 们制 造 出 了 发 电 机 ， 电 能 的 大 规 模 生 产 和 远 距 离 输 送 成 为 可 能 ； 另 一 方 面 ， 电 磁 感 应现 象 在 电 工 技 术 、 电 子 技 术 以 及 电 磁 测 量 等 方 面 都 有 广 泛 的 应 用 。 人 类 社 会 从 此 迈进 了 电 气 化 时 代 。 编 辑 本 段 麦 克 斯 韦 -法 拉 第 方 程本 节 是 一 段 题 外 话 ， 作 用 是 区 分 本 条 目 中 的 “法

21、 拉 第 定 律 ”及 麦 克 斯 韦 方 程 组 中用 同 一 个 名 字 的 ?E 方 程 。 于 本 条 目 中 ?E 方 程 会 被 称 为 麦 克 斯 韦 -法 拉 第 方 程 。如 果 你 对 此 分 别 不 感 兴 趣 的 话 ， 可 略 过 本 节 。 麦 克 斯 韦 于 1855 年 开 发 出 法 拉 第 定 律 的 旋 度 版 本 ， 而 贺 维 塞 得 则 于 1884 年将 定 律 重 写 成 旋 度 方 程 ： 其 中 E和 B为 电 场 及 磁 场 ?代 表 的 是 旋 度 ?代 表 的 是 当 方 位 矢 量 r不 变 时 的 时 间 偏导 数 。 方 程 的

22、意 义 是 ， 如 果 电 场 的 空 间 依 赖 在 页 面 上 成 逆 时 针 方 向 （ 经 右 手 定 律 ，得 旋 度 矢 量 会 从 页 面 指 出 ） ， 那 么 磁 场 会 因 时 间 而 更 少 指 出 页 面 ， 更 多 地 指 向 页 面（ 跟 旋 度 矢 量 异 号 ） 。 方 程 跟 磁 场 的 变 量 有 关 系 。 故 磁 场 不 一 定 要 指 向 页 面 ， 只 需向 该 方 向 转 动 即 可 。 本 方 程 （ 在 本 条 目 中 被 称 为 麦 克 斯 韦 -法 拉 第 方 程 ） 最 著 名 的 地 方 在 于 它 是 麦 克斯 韦 方 程 组 中 的

23、 四 条 方 程 之 一 。 在 麦 克 斯 韦 -法 拉 第 方 程 中 ， 亥 维 赛 用 的 是 时 间 偏 导 数 。 不 使 用 麦 克 斯 韦 用 过 的时 间 全 导 数 ， 而 使 用 时 间 偏 导 数 ， 这 样 做 使 得 麦 克 斯 韦 -法 拉 第 方 程 不 能 说 明 运 动 电动 势 。 然 而 ， 麦 克 斯 韦 -法 拉 第 方 程 很 多 时 候 会 被 直 接 称 为 “法 拉 第 定 律 ”。 在 本 条 目 中 “法 拉 第 定 律 ”一 词 指 的 是 通 量 方 程 ， 而 “麦 克 斯 韦 -法 拉 第 方 程 ”指 的则 是 亥 维 赛 的 旋 度 方 程 ， 也 就 是 现 在 的 麦 克 斯 韦 方 程 组 中 的 那 一 条 。 实 际 上 电 磁 感 应 由 能 量 附 着 而 产 生 的 。