互感和自感、涡流

互感和自感涡流

知识要点：

一、互感现象

两个相邻的线圈，当一个线圈中的电流变化时在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫做互感。这种感应电动势叫做互感电动势。变压器就是利用互感现象制成的。

二、自感现象

1 •自感：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在它本身激发出感应电动势，这种现象叫做自感，相应的电动势叫做自感电动势。

2 •典型电路：

t

自感电动势方向服从楞次定律，即感应电流总是阻碍原电流的变化。

4•自感系数：公式E L—中的L叫做自感系数，简称自感或电感。自感系数与线圈

t

的大小、形状、匝数以及是否有铁芯等因素有关。

三、涡流

1 •定义：块状金属在磁场中运动，或者处在变化的磁场中，金属块内部会产生感应电流，这种电流在整块金属内部自成闭合回路，叫做涡流。

2 •热效应：金属块中的涡流要产生热量。如果磁通量变化率大，金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量很多。利用涡流的热效应可以制成高频感应炉、高频焊接、电磁炉等感应加热设备。变压器、电机铁芯中的涡流热效应不仅损耗能量，严重时还会使设备烧毁•为减少涡流，变压器、电机中的铁芯都是用很薄的硅钢片叠压而成。

3 •磁效应：块状导体在磁场中运动时，产生的涡流使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。电磁仪表中的电磁阻尼器就是根据涡流磁效应制成的

4 •机械效应：磁场相对于导体转动，导体中的感应电流使导体受到安培力作用，安培力使导体运动起来，这种作用称为电磁驱动。交流感应电动机、磁性式转速表就是利用电磁驱动的原理工作的。

课堂练习

1 •（海南）在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，

S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是（

A •合上开关，a先亮，b后亮；断开开关，a、b同时熄灭

B •合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭

C.合上开关，b 先亮，a 后亮；断开开关，a 、b 同时熄灭 D •合上开关，a 、b 同时亮；断开开关，b

熄灭，a 后熄灭

在如图所示电路中。 A 、B 是两个完全相同的灯泡， L 是一个自感系数很

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

（）

3 •如图所示，A 和B 是电阻为R 的电灯，L 是自感系数较大的线圈，当 S i 闭合、S 2断开 且电路稳定时，A 、B 亮度相同，再闭合 S 2,待电路稳定后将 S i 断开，下列说法中，正确的是

（）

A •

B 灯立即熄灭

B • A 灯将比原来更亮一些后再熄灭

C •有电流通过B 灯，方向为C T d

D •有电流通过A 灯，方向为b T a

4 •如图所示，abed 是一闭合的小金属线框， 用一根绝缘的细 杆挂在固定点 0,使金属线框在竖直平面内来回摆动的过程穿过 水平方向的匀强磁场区域，磁感线方向跟线框平面垂直，若悬点 摩擦和空气阻力不计，则

（）

A •线框进入或离开磁场区域时，都产生感应电流，而且电 流的方向相反

B •线框进入磁场区域后， 越靠近00线时速度越大，因而产 生的感应电流也越大

C •线框开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后将不再减小

D •线框摆动过程中，机械能完全转化为线框电路中的电能

5•（上海）如图所示，A 、B 为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管， 竖直固定在相同高度。两个相同的磁性小球，同时从

A 、

B 管上端的管口无初速释放，穿过 A

管比穿过B 管的小球先落到地面。下面对于两管的描述这可能 正确的是：

A • A 管是用塑料制成的，

B 管是用铜制成的； B • A 管是用铝制成的，B 管是用胶木制成的；

C • A 管是用胶木制成的，B 管是用塑料制成的;

D • A 管是用胶木制成的，B 管是用铝制成的。

6 •如图所示是一种延时开关，当 S i 闭合时，电磁铁 F 将衔铁D 吸下，C 线路接通。当S i 断开时，由于电磁感应作用， D 将延迟一段 时间才被释放。则 （）

A •由于A 线圈的电磁感应作用，才产生延时释放 D 的作用

B •由于B 线圈的电磁感应作用，才产生延时释放

D 的作用

Q

A

2 •（徐州三测） 大、直流电阻为零 光情

况判断正确的是

A • S 闭合时，

B • S 闭合时， A 立即亮, B 立即亮, C. S 闭合足够长时间后， D. S 闭合足够长时间后再断开 熄

然后逐渐熄灭 然后逐渐熄灭

B 发光，而A 不发光

S, B 立即熄灭，而 B

C.如果断开B 线圈的电键S 2,无延时作用 D .如果断开

B 线圈的电键S 2,延时将变长

7•如图所示，电路中 L 是自感系数较大的电感器•当滑动变阻器的滑动触头

P 从A 端迅

速滑向B 端过程中通过 AB 的中点C 时刻，回路中的电流为 l i ；当滑动触头 P 从B 端迅速滑 向A 端过程中通过 C 点时刻，回路中的电流为 12；当滑动触头固定在 C 点时刻，回路中的电流为13,则下列关系正确的是

(

A . |1= |2 = |3 C. |l < | 3<|2

9.(连云港三研)图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示器各时刻 通过线圈L 的电流。电路中电灯的电阻 R i =6.0 Q,定值电阻R=2.0 Q, AB 间电压U=6.0 V 。开 关S 原来闭合，电路处于稳定状态，在

t i =1.0 M 0^3

s 时刻断开关S,此时刻前后电流传感器显

示的电流随时间变化的图线如图乙所示。

(1 )求出线圈L 的直流电阻R L ；

(2) 在图甲中用箭头标出断开开关后通过电灯的电流方向；

(3) 在t 2=1.6 X O -

s 时刻线圈L 中的感应电动势的大小是多少？

B . I 1> |3>|2 D . I 1= I 2>I 3

R

i

图甲