2.3-2.4 涡流 互感和自感

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、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.
3、利用互感现象，可以把能 量从一个线圈传递到另一个 线圈。因此，互感现象在电 工技术和电子技术中有广泛 的应用。
二、自感现象
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。 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。
演示实验1
A1、A2是规格完全一样的灯泡。 闭合电键S，调节变阻器R，使A1、 A2亮度相同，再调节R1，使两灯正
2、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。
3、自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
（1）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变 化。
（2）自感电动势大小：
4、自感系数L：与线圈的大小、形状、圈数及有无 铁心有关
5、磁场具有能量
课堂训练
1、演示自感的实验电路图如右图所示， L是电感线圈，A1、A2是规格相同的 灯泡，R的阻值与L的直流电阻值相同。 当开关由断开到合上时，观察到的自 感现象是 A2 比 A1 先亮，最后达到
发光。然后断开电路，观察 到什么现象？
现象：S断开时，A 灯突然闪亮一下才熄灭。
三、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：
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。
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四.电磁阻尼
1.当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体 受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运 动-----电磁阻尼
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2.讨论: (1)为什么用铝框做线圈骨架？
V
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(2)、微安表的表头在运输时为何应该 把两个接线柱连在一起？
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五.电磁驱动
同样亮。
L A1 R A2
S R1
2、上图中，电阻R的电阻值和电感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 的灯泡。则当电键S闭合瞬间，A2 比 A1 先亮，最后
A1 比 A2 亮 。
课堂训练
3、如图所示的电路中，D1和D2是
D1
D2
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
A
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
A
1、如磁场相对于导体转动,在导体中会产 生感应电流,感应电流使导体受到安培力的 作用,安培力使导体运动起来----电磁驱动。
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2、交流感应电动机就是利用电磁驱动的 原理工作的。
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2.4 互感和自感
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？
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二：电磁感应现象中的洛伦兹力
一段导线在做切割磁感应线的运动时 相当于电源，这时的非静电力与洛伦兹力 有关
由于导体运动而产生的感应电动势称为 动生电动势
动生电动势的大小
设匀强磁场的磁感应强度为B,
导体的长度为l,以速度v水平向
v
右匀速运动,不计其他电阻.
1.导体做匀速运动时所受到的安培力F’的大小是多少?方向如何? 2.作用在导体上的外力的大小是多少? 3.外力作功的功率P的大小? 4.设感应电动势为E,闭合电路中的电功率P’的大小是多少? 5.外力F做功的功率P与闭合电路中的电功率P’之间有什么关系?
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2.金属块中的涡流也要产生热量,如果金属的电阻 率小，则涡流很强，产生的热量也很多。
3.应用
(1)利用
a.真空冶炼炉，高频焊接
焊
线圈导线
接
处
电源
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待焊接元件
生活中的物理：电磁灶的工作原理
电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上 交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生 强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强 涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热 量，将饭菜煮熟。
由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势
感生电场是产生感应电流或感应电动势的原因, 感生电场的方向同样可由楞次定律判断
1.导体切割磁感线时也会产生感应电动势,该电动 势产生的机理是什么? 2.导体切割磁感线产生的感应电动势的大小与哪 些因素有关?
3.它是如何将其它形式的能转化为电能的
洛伦兹力并不 能提供能量， 而只是起传递 能量的作用。 即外力克服洛 伦兹力的一个 分量F2所做的 功，通过另一 个分量F1转化 为感应电流的 能量。
D．以上说法都不对
磁场变强
巩固练习
1．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强 磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀 增大时，此粒子的动能将（ B ） A．不变 B．增加 C．减少 D．以上情况都可能
三.涡流
1.当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近 的任何导体中都会产生感应电流-----涡流.
常用单位：毫亨（m H） 微亨（μH）
四、磁场的能量
问题：在断电自感的实验中，为什么开关 断开后，灯泡的发光会持续一段时间？甚 至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨 论。
开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁 场，能量储存在磁场中，开关断开时，线 圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化 成电能。
阅读教材P41最后一段，回答问题：
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。
演示实验2
接通电路，待灯泡A正常
1、线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理 解？ 当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势
都要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流 不能立即增大到最大值或不能立即减小为零
2、电的“惯性”大小与什么有关？
电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数
小结
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。互感现象产生的 感应电动势，称为互感电动势。
2.3：涡流、电磁阻尼 和电磁驱动
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一：电磁感应现象中的感生电场
一个闭合电路静止于磁场中,由 于磁场强弱的变化,闭合电路内产生 了感应电动势.这种情况下,哪一种作 用扮演了非静电力的角色?
磁场变强
变化的磁场能在周围空间激发电场,这种电场叫 感生电场
感生电场对自由电荷的作用即为非静电力
同。在电键接通和断开时，灯泡
L
R
D1和D2亮暗的Leabharlann Baidu序是
S 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
C. 接通时D1先达最亮，断开时D2后灭 A
D. 接通时D2先达最亮，断开时D1后灭
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
L
6.动生电动势E的大小与速度V有什么关系?
E=BLV
课堂练习
1、如图所示，一个闭合电路静 止于磁场中，由于磁场强弱的变 化，而使电路中产生了感应电动 势，下列说法中正确的是（AC ）
A．磁场变化时，会在空间中激 发一种电场
B．使电荷定向移动形成电流的 力是磁场力
C．使电荷定向移动形成电流的 力是电场力
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b.探雷器
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c.安检门
门框
线圈
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报警电路 ~ 交流电
(2)减少涡流
线圈中流过变化的电流,在铁芯中产生的涡流使 铁芯发热,浪费了能量,还可能损坏电器。 减少涡流的途径:
a.增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。
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b.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块 硅钢铁芯。