自感现象的应用(15-2-4)
自感现象及应用
继电器
继电器是一种利用小电流控制大电流的开关器件，广泛应用于电力系统、自动化控 制和通信等领域。
在继电器中，自感元件用于储存能量，当电流超过一定值时，自感产生的感应电动 势会阻止电流继续增加，从而保护电路。
研究磁场与电流的关系
80%
研究目的
探究磁场与电流之间的关系，了 解自感现象与互感现象的产生机 理。
100%
实验器材
自感线圈、电源、开关、电流表 、导线、磁场测量仪等。
80%
实验步骤
将自感线圈置于磁场中，通过电 源向线圈中通入不同频率的交流 电，观察磁场与电流的变化关系 ，记录实验数据并进行分析。
电磁感应实验
自感现象及应用
目
CONTENCT
录
• 自感现象概述 • 自感现象在电路中的应用 • 自感现象在磁学中的应用 • 自感现象在物理实验中的应用 • 自感现象在其他领域的应用
01
自感现象概述
自感现象的定义
自感现象
当一个线圈中的电流发生变化时，会在其自身产生一个感应电动 势，阻碍电流的变化，这种现象称为自感现象。
磁力矩器具有响应速度快、控制精度高、可靠性好等优点， 能够实现精确的位置和姿态控制。
04
自感现象在物理实验中的应用
测量自感系数
测量原理
通过测量电路中自感线圈在通断电瞬间产生的感应 电动势，可以计算出自感系数。
实验器材
自感线圈、电源、开关、电压表、电流表、导线等 。
实验步骤
将自感线圈接入电路，分别测量通断电瞬间感应电 动势，根据公式计算出自感系数。
要点二
磁感应成像（Magnetic Induction Im…
自感现象及其应用
2.日光灯的主要元件及作用 (1)灯管 日光灯灯管的两端各有一个灯丝,灯管内充有微量的 氩和稀薄的汞蒸气,灯管内壁上涂有荧光粉.两个灯丝之 间的气体导电时发出紫外线,使涂在管壁上的荧光粉发 出柔和的可见光．
(2)镇流器 ①构造 镇流器是一个带铁芯的线圈,自感系数很大． ②作用 起辉器接通再断开的瞬间,镇流器能产生瞬时高压,加 在灯管两端,使灯管中的气体导电,日光灯开始发光. 在日光灯正常发光时,由于交变电流通过镇流器的线 圈,线圈中产生自感电动势,总是阻碍电流的变化,这时镇 流器起着降压限流的作用,保证日光灯的正常工作．
通电自感现象
L
1 2
R
R1
问题1：开关接通时,可以看到什么现象?为什么?
灯2立即变亮, 灯1逐渐变亮
断电自感现象
现象?为什么? 灯2立即熄灭, 灯1先闪亮,后逐渐变暗 灯泡闪亮一下,说明了什么?后来为什 么会慢慢变暗?
自感现象
当导体中的电流发生变化时,导体本身就产生感 应电动势,这个电动势总是阻碍导体中原来电流 的变化。这种由于导体本身的电流发生变化而 产生的电磁感应现象,叫做自感现象。这种现象 中产生的感应电动势,叫做自感电动势。
通电自感现象分析 开关刚接通时, 灯2立即变亮, 灯1逐渐变亮
R
L
I1
1
I感
2
I2
I总
电路稳定后, L变成一个电 阻,灯1、灯2的 亮度基本相同
R1
断电自感现象分析
I1
1
开关断开时, I总 I1、I2均变为零
I感 LI 2
L
I总 R1
灯2立即熄灭, I感 与IL 方向相同, 灯1先闪亮,后逐渐变暗
自感系数
1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比 2、自感系数 L－简称自感或电感
自感的原理及应用
自感的原理及应用1. 什么是自感？自感，又称为电感或感应电阻，是电路中一种重要的电性质。
当电流在导体中流动时，会在导体周围产生一个磁场。
这个磁场会产生一个与电流变化有关的电动势，从而阻碍电流的变化。
这种阻碍电流变化的电性质就是自感。
2. 自感的原理自感的原理可以由法拉第电磁感应定律解释。
根据法拉第电磁感应定律，当电流在导线中变化时，会在导线周围产生一个磁场。
这个磁场会反过来影响导线内的电流，从而阻碍电流的变化。
具体来说，自感的产生是由于磁场的回应。
当电流发生变化时，磁场会随之改变，从而产生了一个沿着导线方向的感应电动势。
这个感应电动势的方向与电流的变化方向相反，从而产生了一个阻碍电流变化的作用。
3. 自感的应用自感在电路中有着广泛的应用，以下列举了几个常见的应用：•电感自感器件就是电感的一种常见形式，它可以用来存储能量，抑制高频噪声以及滤波等。
自感通过电抗来描述，它的阻力为零。
电感的大小取决于线圈的匝数、线圈的面积以及线圈的长度。
•变压器变压器是利用自感原理工作的重要设备。
它可以将低压高电流的交流电转换成高压低电流的交流电，或者反过来。
变压器是电力传输和分配中的关键设备，广泛应用于电力系统中。
•发电机发电机也是利用自感原理工作的设备之一。
在发电机中，通过转动导体线圈和恒定磁场之间的相互作用，产生感应电动势。
这个感应电动势将电能转换为机械能，从而进行发电。
•电磁铁电磁铁是利用自感原理将电能转换为磁能的设备之一。
当电流通过一个线圈时，会在线圈周围产生一个磁场。
这个磁场可以吸引铁磁物质，从而形成一个临时磁铁。
•电感传感器电感传感器是利用自感原理测量物理量的设备。
通过测量电感的变化来实现对物理量的测量。
例如，利用电感传感器可以测量金属材料的温度、液位的变化等。
4. 总结自感是电路中一种重要的电性质，通过阻碍电流变化来产生感应电动势。
自感的原理可以由法拉第电磁感应定律解释。
自感在电路中有着广泛的应用，包括电感、变压器、发电机、电磁铁和电感传感器等。
自感现象的原理及应用
自感现象的原理及应用1. 引言自感现象是一种物理现象，指的是当电流经过一条导线时，产生的磁场会对导线本身产生感应电动势的现象。
这种自感作用在电路设计和应用中具有重要的作用。
本文将介绍自感现象的基本原理、计算方法以及在电路设计和应用中的应用。
2. 自感现象的原理自感现象基于法拉第电磁感应定律，即改变磁通量线的大小和方向会在导线上产生感应电动势。
自感现象的原理可以用以下公式表示：$$ V = -L \\frac{di}{dt} $$其中，V表示电压，L表示自感系数，di/dt表示电流的变化率。
3. 自感系数的计算自感系数是用来衡量导线对其本身产生的磁场的感应程度。
具体计算方法如下：•直线导线的自感系数计算公式为：$$ L = \\frac{\\mu_0 \\cdot \\pi \\cdot d}{ln(\\frac{8d}{r})} $$其中，L表示自感系数，$\\mu_0$表示真空中的磁导率，d表示导线的长度，r表示导线的半径。
•环形导线的自感系数计算公式为：$$ L = \\frac{\\mu_0 \\cdot R}{2} \\cdot \\left[ln\\left(\\frac{8R}{r}\\right)-1\\right] $$其中，L表示自感系数，$\\mu_0$表示真空中的磁导率，R表示环形导线的半径，r表示导线的半径。
4. 自感现象在电路设计中的应用自感现象在电路设计中有广泛的应用，下面列举了一些常见的应用场景。
•电感器：电感器是利用自感现象制造的一种电子元件，常用于滤波器、功率供给器、谐振器等电路中。
它们基于自感现象的特性，可以实现对特定频率的信号进行滤波和放大的功能。
•电感耦合：在一些电路中，可以利用自感现象实现电感耦合，将两个或多个电路以电感器作为耦合元件连接起来。
这种电感耦合可以实现信号的传输和干扰的隔离。
•变压器：变压器是基于自感现象的原理构造的，它利用电磁感应现象和自感现象将交流电压从一路传送到另一路。
自感现象及其应用
D1
D2
L S
R
C. 接通时D1先达最亮，断开时D2后灭
D. 接通时D2先达最亮，断开时D1后灭
A
课堂训练
4、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 . 灯A立即熄灭 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 L A
A
六、日光灯工作原理 启动器
静触片 U 形 动触 片
灯管
镇流器
~ 220v
灯管要求：启动高压、工作低压电阻值和电感L的自感系数都很 大，但L的直流电阻值很小，A1、A2是两个规格相同 A2 比 A1 先亮，最后 的灯泡。则当电键S闭合瞬间， A1 比 A2 亮 。
课堂训练
3、如图所示的电路中，D1和D2是 两个相同的小灯泡，L是一个自感 系数相当大的线圈，其阻值与R相 同。在电键接通和断开时，灯泡 D1和D2亮暗的顺序是 A. 接通时D1先达最亮，断开时D1后灭 B. 接通时D2先达最亮，断开时D2后灭
自感系数
1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比
2、自感系数 L－简称自感或电感 （1）决定线圈自感系数的因素：
I EL t
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。 （2）自感系数的单位：亨利，简称亨，符号是 H。 常用单位：毫亨（m H） 微亨（μ H）
常发光，然后断开开关S。重新闭 合S，观察到什么现象？
现象： 灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡 A1逐渐亮起来。
分析： 电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的 磁通量逐渐增加，L中产生的感应电动势的方向 与原来的电流方向相反，阻碍L中电流增加，即 推迟了电流达到正常值的时间。
自感现象的应用
第三阶段：
灯管发光后，由于它使用的电源是电流大小和方 向都在不断变化的交变电流，这样的电流通过镇流器时 会在线圈两端产生自感电动势,阻碍交变电流的变化,此 时镇流器起降压限流的作用。
对于氖泡，两端电压降低，启辉器保持断开状态而 不起作用。
电流由管内气体导电而形成回路，灯管进入工作状 态。
1.灯管内水银蒸汽导电，发出紫外线，使管壁上荧光粉 发出白光，要激发水银蒸汽导电需要很高的电压，日光 灯正常工作时又需要比220V低很多的电压．
自感现象的应用
复习引入
1.什么是自感现象？ 2.自感电动势方向有什么特
点
从两次实验中可看出，当线圈自身的电 流发生变化时，线圈本身就产生出感应电动 势，这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化。
这种由于线圈本身的电流发生变化 而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。
自感现象在各种电气设备和无线 电技术中有广泛的应用，日光灯电路 就是利用线圈自感现象的一个例子。
（3）在小锤式断续器中，当 电路开断时，小锤与螺丝钉 之间出现火花，这火花使电 流持续一段时间。因此，开 断时间也就延长了。为了减 小火花，缩短开断时间，在 线路中加装一个电容器C， 将它的一个极与小锤连接， 另一个极接到螺丝钉的支柱 上。电路开断的瞬间产生的 感应电流集中到电容器里。 电容器两极板带电，减小了 裂口处的火花，电路开断就 会进行得很快。由于电磁感 应，感应圈初级线圈断续地 通过直流电流时，次级线圈 就感应出几千伏乃至上万伏 的交变高电压。
2.为满足这些要求设置了镇流器和启辉器，启辉器的作 用是开关闭合后把连接灯管两端灯丝的电路接通，电路 接通后又使电路自动断开．(启辉器起自动开关的作用)
3.镇流器在起动器把电路突然中断的瞬间，由于自感现 象而产生一个瞬时高压加在灯管上，满足激发水银蒸汽 导电需要高压的要求，使日光灯管成为通路开始发 光．(镇流器起产生瞬间高压的作用)
自感现象及应用
小为
I EL L t
式中L是线圈的自感系数，即自感磁链与电流的比值
L L
I
线圈的自感是由线圈本身的特性决定的，与线圈中有无 电流及电流的大小无关。
L N N 2S
I
l
2．电感线圈和电容器一样，都是储能元件，磁场能量可 用下式计算
WL
1 2
LI 2
WL
1 2
LI 2
当线圈中通有电流时，线圈中就要储存磁场能量，通过线 圈的电流越大，储存的能量就越多。在通有相同电流的线圈中， 电感越大的线圈，储存的能量越多，因此线圈的电感也反映了 它储存磁场能量的能力。
与电场能量相比，磁场能量和电场能量有许多相同的特点：
(1) 磁场能量和电场能量在电路中的转化都是可逆的。例 如，随着电流的增大，线圈的磁场增强，储入的磁场能量增多； 随着电流的减小，线圈的磁场减弱，磁场能量通过电磁感应的 作用又转化为电能。因此，线圈和电容器一样是储能元件，而 不是电阻类的耗能元件。
3．产生电磁感应现象的条件是：穿过电路的磁通发生变化。 当电路闭合时，回路中有感应电流，当电路不闭合时，电路中 没有感应电流，但仍有感应电动势。
4．电路中感应电流的方向可用右手定则和楞次定律来判断。 楞次定律是判断感应电流方向的普遍规律。感应电动势的方向 与感应电流的方向相同，也用右手定则和楞次定律判断。
(2) 其他近似环形的线圈，在铁心没有饱和的条件下，也 可用上式近似计算线圈的电感，此时l是铁心的平均长度。若线 圈不闭合，不能用上式计算。
(3) 由于磁导率 不是常数，随电流而变，因此有铁心的
线圈其电感也不是一个定值，这种电感称为非线性电感。
四、自感电动势
由电磁感应定律可得，自感电动势
自感现象及应用
03.如图电路中，P、Q两灯相同，L的电阻不计，
则:
C
A．S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会才熄灭
B．S接通瞬间，P、Q同时达正常发光
C．S断开瞬间，通过P的电流从右向左
D．S断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相反
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04.如图所示电路中，A1、A2是两只相同的 电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值
（2）自感系数的单位：亨利，简称亨（H）—— 如果通电线圈的电流在1秒内改变1安时产生的自 感电动势是1伏，这个线圈的自感系数就是1亨．
1mH=10-3H
1μH=10-6H
第7页/共18页
自感现象的应用-----日光灯： 镇流器的作用： 启动时产生瞬现象：
相等，下面判断正确的是（BD )
A．开关S接通的瞬间，电流表
A1的读数大于A2的读数
B．开关S接通的瞬间，电流表A1 的读数小于A2的读数
C．开关S接通电路稳定后，电
第14页/共18页
05.如图所示电路，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻
忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，则
D
A．S闭合瞬间，LA不亮，LB很亮；S断开瞬间，LA、LB立即熄灭
第5页/共18页
自感电动势也与磁通量的变化率成正比,可推得 自感电动势与通过线圈电流的变化率成正比。
自感电动势的大小： 与电流的变化率成正比
E L I t
第6页/共18页
自感系数
(1)决定线圈自感系数的因素：线圈的形状、长 短、匝数、线圈中是否有铁芯．（线圈越粗,越 长,匝数越密,它的自感系数就越大,另外有铁芯 的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多.）
B．S闭合瞬间，LA很亮，LB逐渐亮；S断开瞬间，LA逐渐熄灭，LB
高中物理课件第2章第3节自感现象的应用
01
当一个线圈中的电流发生变化时 ，线圈本身会产生感应电动势， 这个电动势会阻碍电流的变化。
02
自感电动势的大小与线圈的自感 系数和电流的变化率成正比，与 线圈的匝数和导线的直径等因素 有关。
自感系数的计算
自感系数是描述线圈自感能力的物理量，与线圈的匝数、导线的直径、线圈的长 度和有无铁芯等因素有关。
题目三
在自感现象中，自感电动势的方向 如何确定？请给出具体的判断方法 。
习题答案与解析
答案一
自感现象产生的原因是线圈中的电流发生变化时，线圈中的磁场也会发生变化，从而产生 感应电动势抵抗电流的变化。
答案二
自感电动势的大小与线圈中的电流变化率和自感系数有关，数学表达式为$E = Lfrac{Delta I}{Delta t}$，其中$L$为自感系数，$Delta I$为电流变化量，$Delta t$为时 间变化量。
继电器的应用
总结词
继电器是利用自感现象实现电路控制的重要元件。
详细描述
继电器通常由线圈和触点组成，当线圈中通入电流时，会在铁芯中产生磁场，使触点闭合或断开，从而实现电路 的通断控制。在自动控制系统中，继电器常用于信号的放大、转换和隔离。
电磁炉的工作原理
总结词
电磁炉是利用自感现象产生涡流的加热原理。
自感系数的计算公式是$L = mu_0n^2A/l$，其中$L$是自感系数，$mu_0$是 真空中的磁导率，$n$是线圈的匝数，$A$是线圈的截面积，$l$是线圈的长度。
自感现象的数学模型
自感现象可以用微分方程来描述，当线圈中的电流发生变化 时，感应电动势的大小为$E = -Lfrac{di}{dt}$，其中$E$是 感应电动势，$L$是自感系数，$i$是电流，$t$是时间。
自感现象的原理及应用
自感现象的原理及应用一.教学内容：自感与电磁感应的图象问题二.学习目标：1、掌握自感现象的原理及应用问题中典型题型的分析思路。
2、重点掌握电磁感应与图象综合类问题的分析方法。
考点地位：电磁感应现象与图象的综合类问题历来是高考的重点和难点，出题的形式既可以通过选择题的形式出现，也可以通过大型综合题的形式出现，重点考查学生对于法拉第电磁感应定律、安培定则、楞次定律等多方面知识的理解以及运用数学方法分析物理问题的能力，自感现象则体现了电磁感应问题与日常生活实际紧密联系，重点突出了对于楞次定律的深层理解，同时也考查学生抽象物理模型、分析物理模型的能力，如2008年全国卷Ⅰ卷第20题、全国Ⅱ卷第21题、江苏卷第8题、广东卷第18题、2007年全国理综1卷第21题都突出了对于这方面问题的考查。
三.重难点解析：1、自感现象（1）实验电路图1为通电自感实验，图2为断电自感实验。
说明：图1中调节R后使两灯泡亮度相同。
在图2中流过线圈l的电流大于流过灯泡L的电流，即。
（2）实验现象在图1中，闭合开关S，灯泡立刻正常发光，而跟线圈L串联的灯泡却是逐渐亮起来。
在图1中，断开开关S，灯泡L并非立即熄灭，而是过一会才逐渐熄灭。
（3）实验分析①现象分析：上述两种实验电路中有一个共同点，那就是闭合开关或断开开关时，流过线圈的电流都发生了变化。
概念：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。
说明：自感现象是一种特殊的电磁感应现象。
在断电自感实验中，S断开前后，流过灯泡L的电流方向相反。
②本质分析：由法拉第电磁感应定律知道，穿过线路的磁通量发生变化时，线路中就产生感应电动势。
在自感现象中，由于流过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化而产生自感电动势。
注意：在图1中，通电时产生的自感电动势阻碍线圈的电流增加，故逐渐亮起来；在图2中断电时产生的电动势阻碍线圈的电流减小，当S断开后，灯泡L和线圈l组成了新的闭合电路，自感电动势所提供的电流方向和线圈中原来的电流方向相同，但流过L的电流方向却和原来相反。
第六节 自感现象及其应用
能使动静触片
不产生电火花
保护触点
观察日光灯的电路图和工作过程
•实验二：断电自感
断电前
断电后
•实验总结：实验表明线圈电流发生变 化时，自身产生感应电动势，这个感 应电动势总阻碍原电流的变化。
1、自感现象：由于导体本身的电流发生 变化而产生的电磁感应现象。
2、自感电动势：由自感现象产生的电动
势叫做自感电动势。 E
L
I
t
3.自感系数L：大小表明线圈对电流变化的
自感现象及 其应用
一．自感现象
演示实验： •实验一：通电自感
现象：在闭合开关Ｓ瞬间，灯A2立刻正常发光， A1却比A2迟一段时间才正常发光。
•原因：由于线圈Ｌ自身的磁通量增加而产生了感应电 动势，这个电动势总是阻碍磁通量的变化，即阻碍线 圈中电流的变化，故通过A1的电流不能立即增大，A1 的亮度只能慢慢增加，最终与A2相同。
阻碍作用大小，反映了线圈对电流变化的
延时作用的强弱。
（1）自感系数影响因素：与线圈的形状、长短、匝数、 有无铁芯等有关。
（2）单位：亨利 符号：Ｈ 常用单位：毫亨（mH) 微亨（μＨ） （1mH=10-3H， 1μH=10-3mH）
1.线圈
小结:
（1）通电瞬间：相当于无穷大电阻
（2）稳定：相当于导线（电阻接近于0）
C．断开S，A、B两灯都不会立即灭，通过AB两 灯的电流方向都与原电流的方向相同。 D．断开S时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭。
二、日光灯原理
一、日光灯的组成：
灯管、镇流器、启动器。
镇流器结构和作用：
——启动时提供瞬时高压； 正常工作时降压限流。
启动器组成和作用：
——起到一个开关的作用。
自感现象及其应用ppt文档
在自感现象中产生的感应电动势．
4．自感系数
(1)定义：描述
自身特性的物理量，又称自感或电感．
(2)物理意义：表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量． (3)大小的决定因素：与线圈的大小、形较状慢、匝的数亮以阻及碍有无 等因素有关． (4)单位：国际单位是亨利，简称起亨来，符号是 ，常用的还有毫亨(mH)和
BD [启动器接通后再断开时，镇流器产生瞬时高压，而不是接通时产生 高压，故 A 错误；日光灯正常工作时，因交流电通过镇流器产生自感电动势， 起降压、限流作用，故 B 正确；保证日光灯管正常工作，此时有电流通过日光 灯管，灯管两端电压小于 220 V，故 C 错误；启动器在启动时，相当于自动开 关的作用，启动后双金属片恢复原状，故 D 正确．]
[合 作 探 究·攻 重 难]
通电时 断电时
电流逐渐增大， 灯泡逐渐变亮
电流逐后逐渐减小达到 稳定 电路中稳态电流为 I1、I2 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
对自感现象的分析 灯泡亮度的变化分析 与线圈串联的灯泡 电路图
(3)线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关． ( )
(4)日光灯使用的是稳恒电流．
()
(5)日光灯正常发光后，启动器就不起什么作用了．
()
(6)镇流器只起升压作用．
很低
()
【提示】 (2)当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同．
高压
(4)日光灯使用的是交变电流．
降压限流
日光灯启动时，通提电供线圈 ；日光灯启动后，
4．启动器
启动器的作用： ．
H
103
106
自感的原理及应用
自感的原理及应用自感是一种电磁现象，当电流通过一个线圈时，产生的磁场会导致自感。
自感的原理是根据法拉第电磁感应定律，即根据电磁场的变化，产生感应电动势。
自感是由线圈的感应现象导致的，当电流通过线圈时，线圈内外都会产生磁场，磁场的变化会导致线圈内部产生感应电势。
具体来说，当电流通过线圈时，电流的流动会产生一个磁场。
磁场的强度与电流的大小成正比，与线圈的匝数成正比，与线圈的形状有关。
当电流改变时，磁场也会随之改变。
根据法拉第电磁感应定律，磁场的变化会导致线圈内部产生感应电势。
这种感应电势的方向与电流改变的方向相反，即阻碍电流改变的方向。
这就是自感的原理。
自感的应用非常广泛。
以下是一些常见的应用：1. 电感器：自感可以用于制造电感器。
电感器是一种用于储存和释放电能的元件。
当外部电流通过电感器时，电流会在电感器中产生一个磁场，随着时间的推移，电感器中的磁场储存了一定的电能。
当外部电流断开时，磁场会逐渐消失，释放储存的电能。
电感器广泛用于电子电路中，例如滤波器、振荡器等。
2. 高压变压器：自感也被广泛应用于高压变压器中。
高压变压器是一种用于改变电压的装置。
它是由一个输入线圈和一个输出线圈组成的。
当输入线圈中的电流改变时，由于自感的作用，会产生感应电势。
这个感应电势会在输出线圈中产生一个与输入线圈不同的电压。
通过调整输入输出线圈的匝数比，可以实现不同程度的电压变换。
3. 发电机和变压器：自感也是发电机和变压器中的重要组成部分。
发电机是将机械能转化为电能的装置，而变压器则是用于改变电压的装置。
在发电机和变压器中，线圈中的自感起到了重要的作用。
当电流通过线圈时，产生的磁场会导致感应电势，从而输出电能。
4. 电磁炉：自感也被广泛应用于电磁炉中。
电磁炉是一种利用电磁感应加热的设备。
通过通过变化的电流产生的变化磁场，感应炉内的金属锅具中的电流。
锅具中的电流会产生热量，从而加热食物。
电磁炉具有高效、精确控温等优点，广泛应用于家庭和商业厨房。
自感及其应用
L
IL IA
R
A
注意：
1、不能认为任何断电现象灯都会闪一下 当IL>IA时，会闪一下，再逐渐熄灭 当IL ≤ IA时，不会闪，逐渐熄灭 2、通电自感，I感与I原方向相反； 断电自感，I感与I原方向相同。
二.自感电动势
1、思考、猜想：从法拉第电磁感应定律 猜测自感电动势的数学表达式？ 2、自感电动势的大小 可以想象得到，穿过线圈的磁通量应 该与线圈通过线圈自己的电流成正比，
讨论与交流：
1、日光灯的启动器是装在专用插座上的，当日光 灯正常发光后，取下启动器，会影响灯管发光吗？为 什么？如果启动器丢失，作为应急措施，可以用一小 段带绝缘外皮的导线启动日光灯吗？怎样做？请简述 道理． 2、如果电容器两端电压过高．电容器的绝缘层就 会变成导体将两极连在一起，这种情况叫做电容器的 击穿，日光灯启动器的电容击穿是常出现的故障，为 什么常出现这种故障呢？启动器击穿后，就不能使日 光灯管发光了，为什么？ 3、电容击穿后怎么办？
磁通量的变化可以是外磁场的
变化所引起，也可以是回路中自身的
电流变化所引起，这种由于导体本身
的电流变化所产生的电磁感应现象是
一种特殊的电磁感应现象．称为自感
现象.
L
A1
A2
R
接通电路的瞬间，电流增大，穿过线圈的 磁通量也增加，在线圈中产生感应电动势，由 楞次定律可知，它将阻碍原电流的增加，所以 A中的电流只能逐渐增大， A逐渐亮起来。 线圈中出现的感应电 动势只是阻碍了原电流的 变化（增加），而非阻止， 所以虽延缓了电流变化的 进程，但最终电流仍然达 到最大值， A最终达到正 常发光．
3 6
三、自感现象的应用和防止
1、应用：在电路中，通直流阻交流，通 低频阻高频，在各种电器设备和无线 电技术中应用广泛，如日光灯电路中 的镇流器，振荡电路等．
自感现象及其应用
自感现象：由于线圈本身的电流发生变化 而产生的电磁感应现象。 自感电动势：在自感现象中产生的感应电 动势。自感电动势将在闭合电路中产生自 感电流；且自感电动势总是阻碍导体中原 来电流的变化。
自感系数
定义：描述通电线圈自身特性的物理量, 与线圈的形状、长短、匝数及有无铁芯 有关。
单位：亨利（H） 磁通量的变化率
实验二：断电自感
电路图
实验演示
观察开关断开后，灯亮度的变化情况。
现象：灯没有随开关的断开马上熄灭，而 是逐渐变暗。 提示：断电前后电流流向比较
原因：开关断开后，线圈电流减小，由于 自感作用，其电流只能逐渐减小，该电流 流过灯泡，所以灯泡逐渐变暗。 结论：当导体中原来的电流增加时，自感 电动势阻碍其增加；当导体中原来的电流 减小时，自感电动势阻碍其减小。
自感电动势
自感系数
日光灯
日光灯主要由灯管、镇流器和启动 器组成。
日光灯
启动器
镇流器
日光灯电路图
日光灯工作原理
闭合开关，电源电压加到启动器两极, 其内氖气发光使双金属片受热接触，电路 接通，镇流器线圈和灯管的灯丝中有电流, 氖气停止放电，U 形触片冷却断开。断开 瞬，灯管内惰性气体和汞蒸汽电离，使 灯管发光。
导 入
自感是一种特殊的电磁感应现象。 穿过回路的磁通量发生变化时，将 在回路中产生感应电动势；那么，当导 体或线圈本身的电流变化从而磁通量变 化时（自感）会产生什么现象呢？
自感现象
实验一：通电自感
电路图
实验演示
观察开关闭合后，两灯亮度的变化情况。
现象：L2立即变亮，L1逐渐变亮。 原因：闭合开关，L2支路电流立即增大, L1支路由于由于线圈自身的磁通量增加, 产生自应电动势，这个感应电动势总是 阻碍磁通量的变化，即阻碍线圈中电流 的变化，故通过与线圈串联的灯泡的电 流不能立即增大到最大值，它的亮度只 能慢慢增加。
第3节 自感现象的应用
辐射的
2.在日光灯的连接线路中,关于启动器的作用,以下说 法正确的是（ C ） A.日光灯启动时,为灯管提供瞬时高压 B.日光灯正常工作时,起降压限流的作用 C.起到一个自动开关的作用,实际上可用一个弹片开关 代替(按下接通，放手断开) D.以上说法均不正确
3.日光灯的主要部件有灯管、镇流器、启动器.日光灯灯管的两端各有 一个灯丝，灯管内充有微量的氩气和稀薄的汞蒸气,灯管内壁上涂有荧 光粉.两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉 发出可见光.关于镇流器和启动器,下列说法正确的是（ AB ）
应用
小功率高压电源 低气压放电管 阴极射线管
演示空气中火花放电现象
汽车发动机、煤气灶的点 火装置
光谱管
X射线管
研究液体及固体介质的电容器击穿现象
三、自感现象的其他应用
在生产和生活中，自感现象是普遍存在的.凡有导线、
线圈的设备,只要有电流变化,都会有自感现象产生. 1.自感现象的应用 自感线圈是交流电路中的重要元件，在广播电台和 电视台的无线设备中，用它和电容器组成振荡电路来发 射电磁波；而在收音机和电视机中，同样也用振荡电路 来接收电磁波.
灯管发光原理
灯管内充有微量的氩和稀 薄的汞蒸气,灯管内壁涂有荧 光物质.当管内的气体被击穿 而导电时,灯管两端炽热的灯
丝就会释放出大量电子,这些
电子与汞原子碰撞而放出紫外线,涂在灯管内壁的荧光物质 在紫外线的照射下发出可见光.根据不同的需要在管内充以 不同的气体，并在管的内壁上涂上不同的荧光物质,就可以 制造出发不同颜色光的日光灯.
a
b
启
5.制作精密电阻时,为了消除在使用中由于电流的变化引 起的自感现象,用电阻丝绕制电阻时采用如图所示的双线 绕法,其道理是（ C ） A.电路电流变化时，两根线中产生的自感电动势相互抵消 B.电路电流变化时，两根线中产生的自感电流相互抵消
自感现象及其应用
Ｓ刚接通时， 线圈可看成是断路
三、自感现象的防止及应用：
1、日光灯原理（应用）
日光灯的构造
镇流器的作用——是自感系数很大的带 铁心的线圈，启动时，产生高电压，帮助点 燃； 正常工作时的线圈起降压限制电流作用， 保护灯管。 注意：灯管两端的 电压与镇流器的电 压之和不等于电源 电压。
i1 i2 O -i2 -i1 i1 i2 O -i2 -i1
i2 i1
Байду номын сангаас
A L
S
i
t1 t
A i
t1 t
i1 i2 O -i2 -i1 i1 i2 O -i2 -i1
i t1
t
B
i t1
t
C
D
．．（双选）在如右图所示的电路中，S 和S 是两个相同的 6 1 2
小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻值 与R相等
Ｉ _________ Ｉ变化, 线圈将产生感应电动势
阻碍电流变化
注意：“阻碍”不是“阻止”
电流原来怎么变化还是怎么变化，只是变化变慢 了，即对电流的变化起延迟作用.
自感系数： 表示线圈阻碍电流变化的能力
1、当开关Ｓ由闭合变为断开时，Ｌ1、Ｌ２亮度 将如何变化？
L1和L组成闭合电路 L1亮一下再慢慢熄灭
来
R1 R2 I1 I 2 逐渐熄灭
R1 R2
I1 I 2
先变得更亮，再逐渐熄灭
4.在右图所示的电路中,电键S断开之前与断开 之后的瞬间,通过灯A的电流方向应是( ).
生活中的自感现象
浅谈生活中的自感现象科学与生活息息相关。
本文由平时大家常见的日光灯引入，其中详细对日光灯中的镇流器中利用自感现象做出解释，并以此为基础加以推广，介绍有关自感科学知识，继而介绍其他的有关自感现象的应用。
从而完成从生活发现问题，用科学解释问题，在探索中获得知识这一过程，加深对科学知识的认识和理解。
同时由此向其他知识拓展，明白科学在人类生活中应该有的地位。
关键字：自感镇流器启辉器感应圈正文：科学源于生活，科学促进生活。
科学与生活的关系是相互依存，没有科学的生活是混乱不堪的。
就以照明为例，人类社会因为有了火，才开始对黑夜的探索，才开始让生活更加有序。
时至今日，日光灯更是让千家万户在夜晚享受光明。
而日光灯中对科学知识最为突出的应用之一就是对自感现象及其相应知识的利用。
在介绍日光灯的知识之前首先对自感现象进行一下介绍。
当线圈中通有电流时，电流所产生的磁通量会通过线圈本身。
当电流，线圈形状或者周围的磁介质发生改变时，通过线圈自身的磁通量也会随之变化，从而在线圈中产生感应电动势，这种现象被称为自感现象。
相应的电动势被称为自感电动势。
假设线圈中的电流为I,根据毕奥-萨伐尔定律，该电流在空间任意一点的磁感应强度的大小与线圈中的电流强度I成正比。
因此通过线圈本身的全磁通也与电流成正比，即ψLI=（1）式中，比例系数L叫做线圈的自感系数，简称自感。
在国际单位制中，自感系数的单位与互感系数的单位相同，也为亨[利],毫亨（mH）,微亨（μH）。
即当线圈中的电流为1A时，如果通过线圈本身的全磁通为1Wb，则该线圈的自感系数为1H。
实验表明，自感系数L与线圈的几何形状，大小，匝数及周围的磁介质的情况有关，与线圈中的电流无关（非铁磁质）。
对于确定的线圈和磁介质（非铁磁质），自感系数L为常数。
此时当线圈中的电流发生变化时通过线圈的磁通量也发生改变，根据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的自感电动势为（2）式中，负号表示自感电动势ε的方向总是反抗线圈中电流的改变。
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自感现象的应用
（1）通电自感：通电瞬间自感线圈处相当于断路. （2）断电自感：断电时自感线圈处相当于电源. ○
1当线圈中电阻≥灯丝电阻时，灯缓慢熄灭； ○
2当线圈中电阻＜灯丝电阻时，灯闪亮后缓慢熄灭. 增大线圈自感系数的方法
（1）增大线圈长度 （2）增多单位长度上匝数 （3）增大线圈截面积（口径） （4）线圈中插入铁芯 1、如图所示电路中，L 是一电阻可忽略不计的电感线圈，a 、b 为L 的左、右两端点，A 、B 、C 为完全相同的三个灯泡，原来电键K 是闭合的，三个灯泡均在发光．某时刻将电键K 断开，则下列说法正确的是( )
A ．a 点电势高于b 点，A 灯闪亮后缓慢熄灭
B ．b 点电势高于a 点，B 、
C 灯闪亮后缓慢熄灭 C ．a 点电势高于b 点，B 、C 灯闪亮后缓慢熄灭
D ．b 点电势高于a 点，B 、C 灯不会闪亮只是缓慢熄灭 答案 B
解析 电键K 闭合稳定时，电感线圈支路的总电阻较B 、C 灯支路电阻小，故流过A 灯的电流I 1大于流过B 、C 灯的电流I 2，且电流方向由a 到b ，a 点电势高于b 点．当电键K 断开，由于与电源断开，电感线圈会产生自感现象，相当于电源，b 点电势高于a 点，阻碍流过A 灯的电流减小，瞬间流过B 、C 灯支路的电流比原来的大，故B 、C 灯闪亮后再缓慢熄灭，故B 正确
2．湖南省雅礼2010届高三上学期如图所示，L 1、L 2、L 3是完全相同的灯泡，
L 为直流电阻可忽略的自感线圈，开关S 原来接通，当开关S 断开时，下面说法正
确的是(电源内阻不计) ( D )
A ．L 1闪亮一下后熄灭
B ．L 2闪亮一下后恢复原来的亮度
C ．L 3变暗一下后恢复原来的亮度
D ．L 3闪亮一下后恢复原来的亮度
3.如图所示，A 、B 、C 是三个完全相同的灯泡，L 是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)．则( )
A ．S 闭合时，A 灯立即亮，然后逐渐熄灭
B ．S 闭合时，B 灯立即亮，然后逐渐熄灭
C ．电路接通稳定后，三个灯亮度相同
D ．电路接通稳定后，S 断开时，C 灯立即熄灭 答案 A
S L 1 L 2 L 3
L
解析因线圈L的直流电阻可忽略不计，S闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭，A正确．S闭合时，B灯先不太亮，然后亮，B错误．电路接通稳定后，B、C灯亮度相同，A灯不亮，C错误．电路接通稳定后，S断开时，C灯逐渐熄灭，D错误．
4、如图所示，多匝电感线圈L的电阻不计，两个电阻的阻值都是R，电键S原来打开，通过电源的
电流I0＝E
2R，合上电键，线圈中有自感电动势，这个电动势将()
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，最后电流小于I0
C．有阻碍电流增大的作用，因而电流I0保持不变
D．有阻碍电流增大的作用，但最后电流还是增大到2I0
答案：D
5．如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2
和D3是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源．在t＝0时刻，闭合开关S，电
路稳定后在t1时刻断开开关S.规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向，
分别用I1、I2表示流过D1和D2的电流，则下列四个图象中能定性描述电流I1、I2随
时间t变化关系的是()
答案 C
解析在闭合开关S时，流过D2的电流立即增大到稳定值I2′，流过D1的电流由于线圈的自感作用并不能立即增加，而是缓慢地增加到I1′，且I1′＝2I2′，在断开开关S时，线圈中产生自感电动势，D1、D2和D3组成回路，回路中有逆时针方向的电流，且电流从I1′逐渐减小，最后减为零，所以选项C正确．
6、(多选)如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、
D2是两个完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源．t＝0时刻，闭合开关S，经过一
段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S.I1、I2分别表示通过灯泡D1和D2的电流，
规定图中箭头所示的方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流I随时间t变化
关系的是()
解析当S闭合时，L的自感作用会阻碍其中的电流变大，电流从D1流过；当L的阻碍作用变小时，
L中的电流变大，D1中的电流变小至零；D2中的电流为电路总电流，电流流过D1时，电路总电阻较大，电流较小，当D1中电流为零时，电流流过L与D2，总电阻变小，电流变大至稳定；当S再断开时，D2马上熄灭，D1与L组成回路，由于L的自感作用，D1慢慢熄灭，电流反向且减小；综上所述知选项A、C 正确．
答案AC
7、图中L是绕在铁芯上的线圈，它与电阻R、R0及开关和电池E构成闭合回
路．开关S1和S2开始都处在断开状态．设在t＝0时刻，接通开关S1，经过一段
时间，在t＝t1时刻，再接通开关S2，则能较准确表示电阻R两端的电势差U ab随
时间t变化的图线是()
解析闭合开关S1，线圈产生的自感电动势阻碍电流的变大，U ab不会突然变大，D项错误；电流达到稳定后，再闭合开关S2，由于线圈的作用，原有电流慢慢变小，U ab也从原来的数值慢慢减小，A项正确．
答案 A
8、（10江苏卷）4.如图所示的电路中，电源的电动势为E,内阻为r,电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1时刻断开S,下列表示A、B两点间电压U AB随时间t变化的图像中，正确的是(B)
【解析】开关闭合时，线圈的自感阻碍作用，可看做电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减
U逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡的电小。
电压
AB
流与原来相反，并逐渐减小到0，所以本题选B。
难度：难
9．(多选)如图所示，电路中A和B是两个完全相同的小灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的电感线圈，C是电容很大的电容器．当S闭合与断开时，对A、B的发光
情况判断正确的是()
A．S闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭
B．S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭
C．S闭合足够长时间后，B发光而A不发光
D．S闭合足够长时间后再断开，B立即熄灭而A逐渐熄灭
解析：电容器的特性是“充电和放电”，在开始充电阶段，相当于阻值很小的电阻，放电阶段相当于电源．电感线圈的特性是“阻交流、通直流”，即电流不会突然变化，当电流突然增大时，相当于阻值很大的电阻，当电流突然减小时，相当于电源．因此．当开关刚闭合时，电容器对电流的阻碍作用小，线圈对电流的阻碍作用大．C和B组成的电路分压作用小，A、L组成的电路分压作用大，B灯较暗，A灯较亮．当开关闭合足够长的时间后，电容器充电完成，线圈中电流为直流电，而其直流电阻很小，B灯较亮，A灯被短路，不发光；开关断开瞬间，电容器和B组成的回路中，电容器放电，B灯逐渐变暗，A灯和线圈组成的回路中，线圈充当电源，A灯先变亮再熄灭，故选项A、C正确．
答案：AC。