自感现象及其应用24页PPT

挥着重要作用。
07 总结回顾与拓展 思考
关键知识点总结
自感现象定义
自感现象是指一个线圈中的电流发生变化时，所产生的磁通量也会发 生变化，从而在线圈自身中产生感应电动势的现象。
自感系数
自感系数又称自感电感，表示线圈产生自感现象的能力大小，其大小 与线圈的形状、大小、匝数以及周围介质磁导率等因素有关。
自感电动势
自感电动势是由于线圈中电流发生变化而产生的感应电动势，其大小 与线圈中电流的变化率成正比，方向与电流变化的方向相反。
自感现象的应用
自感现象在电子技术、通信技术等领域有着广泛的应用，如振荡电路 、变压器、传感器等。
学习方法建议
理解基本概念
掌握分析方法
在学习自感现象时，首先要理解自感现象 的基本概念，包括自感现象的定义、自感 系数、自感电动势等。
典型应用案例分析
位移测量
自感式位移传感器可用于测量物 体的直线或角位移。例如，在机 床加工中，可利用自感式位移传 感器实时监测刀具的进给量，确
保加工精度。
压力测量
自感式压力传感器可将压力转换 为线圈自感量的变化进行测量。 这类传感器在液压系统、气动系
统等领域有广泛应用。
振动测量
自感式振动传感器可用于测量物 体的振动频率、振幅等参数。在 机械故障诊断、建筑结构健康监 测等领域，自感式振动传感器发
实验步骤 1. 搭建实验电路，包括电源、开关、线圈和测量仪表等。
2. 接通电源，使电路中有电流通过。
实验步骤及注意事项
01
3. 迅速断开开关，观察测量仪表 的读数变化，记录数据。
02
4. 改变线圈的匝数或电源的频率 ，重复以上步骤。
实验步骤及注意事项
注意事项

变压器广泛应用于输配电、电 机控制、无线通信等领域，用 于实现电压变换、阻抗匹配和 信号传输等功能。
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…

汇报人：XXX 汇报日期：20XX年10月10日
18
氖泡 电容器
日光灯电路图
日光灯
电流流向
镇流器和启动器在电路中的作用
镇流器在启动时产生瞬时高压，在正 常工作时起降压限流的作用。启动器 起自动开作为应急
措施，可以用一小段带绝缘外皮的导线 来启动日光灯吗？怎么做？
紫外灯
拓展 荧光高压汞灯
演讲完毕，谢谢观看！
日光灯优点
（1）比白炽灯省电。发光效率是白炽灯 的5-6倍
（2）日光灯的发光颜色比白炽灯更接近 日光，光色好，且发光柔和。
（3）白炽灯：寿命短，普通白炽灯的寿 命只有1000 -3000小时之间。日光灯寿命较 长，一般有效寿命是3000-6000小时。
白炽灯
日光灯
1、结构
日光灯灯管
氩气、低压水银蒸汽
2、工作条件： 起辉电压：700V以上 工作电压：40W灯管100V左右
两端灯丝 给气体加 热 并给
气体加上 高电压
发出紫外线
在高压 下导电
受到紫外 线照射时
荧光粉发 出可见光
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
能使动靜触片 不产生电火花 保护触点
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45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
谢谢你的阅读
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非自感现象的应用.ppt Nhomakorabea件正 式版
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒

和21
之1间1 的
21 K111 (0 K1 1)
同理 12 K222 (0 K2 1)
因为 21 MI1 , 12 MI2
I1
I2
又有 可得
11 L1I1 , 22 L2I2 M K1K2 L1L2 K L1L2
12
(0 K 1)
K K1K2
回路１和回路２之间的耦合因数。
练习
——王国维（清）
王国维
王国维（1877——1927）， 字静安，一字伯隅，号观堂，浙 江海宁人。清秀才。早年研究哲 学、文学，受德国唯心主义哲学 和资产阶级文艺思想影响。是我 国近代美学史上融中西美学为一 体的第一人。著有《曲录》、 《宋元戏曲考》、《人间词话》 等美学作品。生平著有作品62种， 以《观堂集林》最著名。
【作者简介】
柳永
凤栖梧
雨霖铃
柳永，字耆卿，初名三变，福建崇 安人。他一生仕途坎坷，到晚年才中进 士。在北宋著名词人中，他的官位最 低，但在词史上却占有重要地位。他是 北宋第一个专力写词的作者，也是第一 个大量写作慢词的词人。他能自制新 曲，音律谐婉。他的词，铺叙展衍，不 事雕饰。在宋词的发展中，有开疆拓土 之功。他的词通俗浅近，旖旎近情。深 受人们的喜爱。
12
d
1
2
dt
M
d I2 dtLeabharlann 21d 21 dtM
d I1 dt
互感应
例13-7 一长直螺线管，单位长度上的匝数为n0,另 一半经为r的圆环放在螺线管内，圆环平面与管轴 垂直。求螺线管与圆环的互感系数。
r
解：设螺线管内通有电流i1，螺线管内磁场为B1。
B1 0ni1
通过圆环的21全磁B通1为r r 0ni

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。

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

(2)正常发光: 日光灯正常发光时,镇流器与两灯丝及 灯管内的汞蒸气组成闭合电路,由于镇流器的线圈产 生自感现象,阻碍通过灯管的电流变化,起降压限流作 用,确保日光灯正常工作.
电路接通后,该部分不再发热,动触片冷却后将再次断开
气体在高压电作用下被击穿,将电路接通 发射出的紫外线使荧光粉发光
电路断开瞬间 产生瞬时高压
法拉第和他的实验线圈
互感现象
在法拉第的实验中，两个线圈之间并没有导线相 连，但当一个线圈中的电流发生变化时，它所产生的 变化的磁场会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
互感现象
利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一 个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛的应用 如：变压器
例5、如图所示,多匝电感线圈的电阻和电池内阻都 忽略不计,两个电阻的阻值都是R,电键S原来打开,电 流为I0,今合上电键将一电阻短路,于是线圈有自感电 动势产生,这电动势 D A. 有阻碍电流的作用,最后电流由I0 减少到零 B. 有阻碍电流的作用,最后电流总小于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,但电流最后还是增大到2I0
例4(双)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 启动器 光粉发出可见光 AB A.在日光灯正常工作后,如果取 走启动器,日光灯还能正常发光 镇流器 B.启动器如果被击穿了(短路), 220V 日光灯不能正常启动 C.镇流器在日光灯的灯管发光后,不再起任何作用 D.在日光灯中,镇流器的另一个作用是将交流电转换 为直流电

2．日光灯的发光：当灯管中气体导电，发出紫外线， 照射管壁的荧光粉，然后发光。
灯管中气体要导电，需要较高的瞬时电压，这个瞬
时电压需要镇流器和启动器的配合完成。
3 ．镇流器的作用——启动时，产生高电压，帮助点
燃;正常工作时的感抗限制电流，保护灯管。
4 ．启动器的作用——自动开关
启动器
可用普通开关或短绝缘导线代替.
5.自感系数L— 简称自感或电感。自感的单位是亨利. L是反映线圈本身特征的物理量，L的大小跟线圈
的形状、长短、匝数及有无铁芯有关，线圈越长，横 截面越大，单位长度上匝数越多，自感系数就越大．
L的大小与电流的大小、有无以及电流变化的快慢 都无关。
6、自感现象中的一个重要特征 自感现象作为一种特殊的电磁感应现象，是由于流过 导体自身的电流的变化而引起的，由楞次定律知，产 生的感应电动势（自感电动势）又必将阻碍着电流的 这一变化，正是由于这种阻碍，使得自感现象具备一 个重要的特征：自感现象中引起自感电动势产生的电 流变化，一般只能是逐渐变化而不可能发生突变。
B．I1开始很小而后逐渐变大 C．I2开始很小而后逐渐变大 D．I2开始较大而后逐渐变小
E
R1 R2
r
L
S
054.08年北京市海淀区一模试卷15
15．在研究自感现象的实验中，用两个完全相同的灯
泡a、b分别与自感系数很大的自感线圈L和定值电阻
R组成如图所示的电路（自感线圈的直流电阻与定值 电阻R的阻值相等），闭合开关S达到稳定后两灯均 可以正常发光。关于这个实验下面的说法中正确的是
C．S闭合足够长时间后，B发光，
R
而A不发光
L
D．S闭合足够长时间后再断开S， B C A

一分耕耘一分收获
3．日光灯正常发光后，由于交变电流通过镇流器线圈，线圈中会产生自感电 动势，它总是阻碍电流变化，镇流器起降压限流的作用，保证日光灯正常发光．
一分耕耘一分收获
1．如图所示，S 为启动器，L 为镇流器，其中日光灯的接线图正确的是( )
一分耕耘一分收获
【解析】 根据日光灯的工作原理，要想使日光灯发光，灯丝需要预热发出 电子，灯管两端应有瞬时高压，这两个条件缺一不可．当动、静触片分离后，选 项B中灯管和电源断开，选项B错误；选项C中镇流器与灯管断开，无法将瞬时高 压加在灯管两端，选项C错误；选项D中灯丝左、右两端分别被短接，无法预热放 出电子，不能使灯管气体导电，选项D错误．只有A项满足发光条件．
B．当电源的电压加在启动器两极后，启动器的两个触片才接触，使电路有 电流通过
C．电源的电压加在启动器两极前，启动器的两个触片就接触着，电路就已 经有电流通过
D．当电路接通后，两个触片冷却，两个触片重新分离
一分耕耘一分收获
【解析】 依据日光灯的工作原理可知，电源把电压加在启动器的两极之 间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生热量使U形动触片膨胀伸长，跟静触片接 触把电路接通．电路接通后，启动器的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两 个触片分开，电路自动断开．
一分耕耘一分收获
2．日光灯的主要元件的构造及作用 启动器、灯管、镇流器的比较
构造
启动器
电容器、 动触片、 静触片
灯管
灯管、灯丝、氩 和 汞蒸气
镇流器 自感系数大的线圈
原理、作用
启动时将电路瞬时接通后 断开
高压将管内气体击穿，释放电 子与汞原子碰撞发出紫外线 使 荧光物质发光 启动时形成 瞬时高压，工作 时 降压限流
一分耕耘一分收获