自感现象及其应分析

自感现象及其应用分析
自感现象是电磁感应现象中的一种特殊情形——是在导体本身的电
足够大。

即自感线圈要长，匝数要多，截面积要大，并要有铁心。

同时，也要注意线圈不能有过大的电阻，否则也会使自感电流过小而自感现象不明显。

方法一
器材自制线圈，2.2V小电珠2个，50Ω滑动变阻器，2V铅蓄电池3个，电键，导线等。

线圈的制作方法
铁芯选用22mmEI型硅钢片(图a)，叠厚40mm左右。

用绝缘纸板做一个与铁芯相配合的绕线框架(图b)。

用φ为0.40mm左右的漆包线在绕线框架上绕800匝，抽一个头，再绕400匝。

然后将硅钢片交叉插入，制成一个有铁芯的线圈(图c)。

操作
(1)按图(d)连接电路，线圈的1200匝全部用上，电源用6V。

(2)合上电键K，调节变阻器R2，使小灯A1和A2的明亮程度相同。

调节R1，使A1、A2正常发光。

然后断开K。

(3)合上K，可见到A2立刻正常发光，而A1却是逐渐亮起来。

说明L
的自感现象。

(4)按图(e)连接电路，L用400匝，电源用4V。

(5)合上电键K，调节R，使小灯A比正常发光稍暗一些。

(6)断开K，可看到A灯突然更亮一下才熄灭，这是L的自感电动势引起的。

方法二
目的断电自感现象的演示。

器材自感线圈(也可用日光灯镇流器，规格是15—40W任意一种)，直流电源(3—4V)，氖泡(日光灯启动器或试电笔中的氖泡S)，电键，导线等。

操作
(1)接通K，氖泡不亮。

(一般氖泡需几十V以上的最低电压才能放电)。

(2)断开K，因自感线圈(日光灯镇流器)产生的自感电动势可达200V 左右，使氖管起辉。

(3)如果把电键快速反复接通和断开，可看到氖泡连续发光。

为了操作方便，可以用一个金属导体和齿轮簧片式电路断续器K′，代替电键K，只要旋转电路断续器，氖泡即可较稳定地发亮。

可长时间观察瞬间断电自感现象。

说明实验时，如果两手同时接触日光灯镇流器两端，断开电键时会受到较强烈的电击，因时间极短暂，无害人体，但却可使学生有更深刻的印象。

方法三
器材带铁芯线圈(可用2只40W日光灯镇流器串联)，发光二极管3只(红色发光二极管2只：D1、D2；绿色发光二极管1只：D3)，滑动变阻器(0—300φ)，定值电阻器(20φ、1/2W)，电池组(3V)，导线等。

操作
(1)将(a)图中的器材安装在示教板上，将滑动变阻器W的滑动片放在阻值最大的位置。

(2)闭合电键K，则D1、D2发出红色光，调整滑动变阻器W的滑动片位置，使D1和D2的亮度相近。

(3)每次闭合电键K时，D2比D1延迟发光。

以此验证通电时的自感现象。

(4)每次断开K时，D1、D2熄灭，D3发出绿光，以此验证断电时的自感现象。

注意
(1)带铁芯线圈的选择是本实验的关键，线圈的自感系数不能太小，否则D2的发光延迟时间将难以分辨。

(2)电源电压大于2V就能工作，正常工作电压为3V，以两节干电池串联较好。

如用稳压电源时，不能用稳压电源的电源开关代替电路中的电键K，因为稳压电源的输出端接有滤波电解电容器，在稳压电源开关切断交流电源后仍有逐渐减小的电流供给电路，使线圈中的电流
不是突然减小，无法使D3在断电时发光。

说明本实验也可以用如图(b)所示的电路。

L可用40W日光灯镇流器，S1、S2、S3是三只白炽灯，D1、D2用两只2D2系列二极管。

方法四
器材日光灯和镇流器(15—40W)，发光二极管2只(绿色发光二极管D1，红色发光二极管D2)，定值电阻1只R(100—200φ)，电源(3V)，电键，导线等。

操作按图接通电路，K闭合，D1发光；K断开，D1熄灭，D2被线圈L的自感电动势点亮发光。

说明
(1)利用发光二极管正常发光时工作电流极小(小于20mA)的特点，容
易做成断电自感现象的实验。

(2)根据发光二极管D2的正向导通方向，可以判别感应电流的方向。

方法五
器材晶体管收音机输出变压器(用初级)，检流计，电阻(R为15Ω、R′为61Ω)，电键，电池，导线若干、滑动变阻器(56Ω)，导线等。

操作
(1)按图连接电路。

闭合电键K，调节变阻器W使检流计的指针在中间零点的位置，然后去掉保护电阻R′，进一步调好平衡。

(2)断开电键的瞬间，见到检流计的指针偏转一下，说明断电时的自感现象，并可断定自感电动势的方向。

(3)闭合电键的瞬间，见到检流计的指针向相反方向偏转一下，说明通电时的自感现象，也可以断定自感电动势的方向。

方法六
器材变压器原理说明器，教学示波器，单刀开关，蓄电池组，导线等。

操作
(1)将J2425型变压器原理说明器中的线圈套在铁芯上(0—400匝线圈)构成有较大自感的有铁芯线圈L，再将小灯泡(6.3V、0.15A)和蓄电池组(电压4V)、单刀开关及教学用示波器如图(a)连接。

(2)调节示波器，使输入开关置于“DC”档，“y衰减”旋钮旋到“1000”档，“y增益”旋钮旋到适当位置，“扫描频率”旋钮旋到“100—1KHz”档，“扫描微调”旋钮在任何位置均可。

用“垂直位移”旋钮将扫描线调到荧光屏的中央d位置。

调节“辉度”与“聚焦”旋钮，使水平扫描线清晰并有适当亮度。

(3)合上开关K瞬间，可见水平扫描线先跳至b位置，随即回到a位置(图b)。

说明在接通瞬间，L上有较大的自感电动势，电源路端电压较大。

正常导通以后，L的直流电阻较小，电源路端电压降低。

(4)当切断电源时，可见水平扫描线先跳至c位置，随即回到d位置。

cd间的距离远大于ab之间的距离。

说明在切断电源瞬间，线圈中产生了方向与线圈中原电流方向相同，大小远大于U的自感电动势。