自感现象及其应用

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…

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。

电磁感应中的自感与互感自感（自感应）和互感（互感应）是电磁感应中的两个重要概念。

它们描述了电流变化所产生的磁场对电路中其他线圈或电流的影响。

本文将详细介绍自感和互感的定义、原理及应用。

一、自感（自感应）自感是指电流通过线圈时，在线圈内部产生的磁场引起的感应电动势。

当电流通过一个线圈时，线圈内部的磁场变化，产生感应电动势。

根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与电流的变化率成正比。

自感系数L用来描述线圈的自感大小，单位为亨利（H）。

自感现象在电路中具有重要的作用。

首先，自感限制了电流的变化速度。

当电路开关打开或关闭时，线圈内的自感会阻碍电流变化，导致电流的“冲击”效应。

这也是为什么要在开关电路中使用电感等元件的原因之一。

其次，自感也影响电路中的交流信号。

交流信号在线圈中产生交变的磁场，从而引起感应电动势。

自感使得线圈对不同频率的交流信号具有不同的阻抗。

在高频电路中，自感对电路的阻抗有显著影响。

二、互感（互感应）互感是指当两个或更多的线圈靠近时，其中一个线圈中的变化电流在其他线圈中引起感应电动势。

互感现象的存在基于电磁感应定律，即磁场的变化会导致感应电动势的产生。

互感是电磁感应的重要应用之一。

它在变压器中起着关键作用，实现了电压和电流的变换。

变压器由两个或更多线圈组成，当其中一个线圈中的交流电流变化时，产生的磁场被其他线圈感应，从而在这些线圈中引起电压的变化。

此外，互感还广泛应用于电子领域中的滤波器、耦合电容器等元件中。

通过合理设计线圈之间的互感关系，可以实现信号的转换、过滤和传递等功能。

总结：电磁感应中的自感和互感是描述线圈中磁场变化对电路的影响的重要概念。

自感影响电路中电流的变化速度和交流信号的阻抗，而互感实现了电压和电流的转换。

它们在电路设计和电子技术中有着广泛的应用，对于实现各种功能和优化电路性能起着关键作用。

注：本文内容仅供参考，如需详细了解电磁感应中的自感和互感，请参考相关教材或专业资料。

1.6 自感现象及其应用适用学科高中物理适用年级高中二年级适用区域粤教版课时时长（分钟）60知识点自感现象；自感电动势；自感系数；日光灯 .教学目标1．知道什么是自感现象及自感电动势，会分析和解释自感现象．2．知道自感电动势的大小和自感系数有关，并知道影响自感系数的因素．3．知道日光灯的组成，能用自感的知识分析日光灯的启动及工作原理．教学重点影响自感系数的因素．教学难点用自感的知识分析日光灯的启动及工作原理．教学过程一、复习预习1．在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？2．引起回路磁通量变化的原因有哪些？3．自感：由于线圈本身的_____________________而产生的电磁感应现象．答案：1．只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生. 2．磁场的变化；回路面积的变化；电流的变化引起磁场的变化等．3．电流发生变化二、知识讲解课程引入：首先请思考以下两个问题：（1）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？（2）当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？本节课我们学习这方面的知识。

考点/易错点1自感现象1、自感：由于线圈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：由于自感现象而产生的电动势．3、自感电动势对电流的作用：电流增加时，感应电动势阻碍电流的增加；电流减小时，感应电动势阻碍电流的减小．4、实验与探究电路现象自感应电动势的作用通电自感接通电源的瞬间，灯泡L1逐渐变亮. 阻碍电流的增加断电自感断开开关的瞬间，灯泡L′逐渐变暗. 阻碍电流的减小考点/易错点2自感系数1、物理意义：描述线圈本身特性的物理量，简称自感或电感．2、影响因素：线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯．线圈越粗、越长，匝数越多，其自感系数就越大；有铁芯时线圈的自感系数比没铁芯时大得多．3、单位：亨利，简称亨，符号是H.常用的较小单位有mH和μH .考点/易错点3日光灯1、主要组成：灯管、镇流器和启动器．2、灯管(1)工作原理：管中气体导电时发出紫外线，荧光粉受其照射时发出可见光．可见光的颜色由荧光粉的种类决定．(2)气体导电的特点：灯管两端的电压达到一定值时，气体才能导电；而要在灯管中维持一定大小的电流，所需的电压却低得多．3、镇流器的作用日光灯启动时：提供瞬时高压；日光灯启动后：降压限流．4、启动器(1)启动器的作用：自动开关．(2)启动器内电容器的作用：减小动、静触片断开时产生的火花，避免烧坏触点．考点/易错点4自感现象的理解1、对自感电动势的进一步理解(1)自感电动势产生的原因通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈中产生感应电动势．(2)自感电动势的作用阻碍原电流的变化，而不是阻止，电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用．(3)自感电动势的方向当原电流增大时，自感电动势方向与原电流方向相反，电流减小时，自感电动势方向与原电流方向相同．2、自感现象的分析思路(1)明确通过自感线圈的电流怎样变化(是增大还是减小)．(2)判断自感电动势方向．电流增强时(如通电)，自感电动势方向与原电流方向相反；电流减小时(如断电)，自感电动势方向与原电流方向相同．(3)分析电流变化情况，电流增强时(如通电)，自感电动势方向与原电流方向相反，阻碍增加，电流逐渐增大．电流减小时(如断电)，由于自感电动势方向与原电流方向相同，阻碍减小，线圈中电流方向不变，电流逐渐减小．特别提醒自感电动势阻碍原电流的变化，而不是阻止，电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长．考点/易错点5自感现象中灯泡亮度变化在处理通断电灯泡亮度变化问题时，不能一味套用结论，如通电时逐渐变亮，断电时逐渐变暗，或闪亮一下逐渐变暗．要具体问题具体分析，关键要搞清楚电路连接情况.与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图通电时电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮电流突然变大，然后逐渐减小，达到稳定断电时电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电路中稳态电流为I1、I2①若I2≤I1，逐渐变暗②若I2>I1，电流方向不变灯泡先亮一下再变暗，两种情况电流的方向都变化特别提醒线圈对变化电流的阻碍作用与对稳定电流的阻碍作用是不同的．对变化电流的阻碍作用是由自感现象引起的，它决定了要达到稳定值所需的时间；对稳定电流的阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的，决定了电流所能达到的稳定值．考点/易错点6日光灯的工作原理1、构造日光灯的电路如图所示，由日光灯管、镇流器、开关等组成．2、日光灯的启动当开关闭合时，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，辉光产生的热量使U 形动触片膨胀伸长，从而接通电路，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分开，电路自动断开，通过镇流器的电流迅速减小，会产生很高的自感电动势，方向与原来电压方向相同，形成瞬间高压加在灯管两端，使灯管中的气体开始导电，于是日光灯管就成了通路开始导电发光．3、日光灯正常工作时镇流器的作用由于日光灯使用的是交流电源，电流的大小和方向做周期性变化，当交流电的大小增大时，镇流器上的自感电动势阻碍原电流增大，自感电动势与原电压反向，当交流电减小时，镇流器上的自感电动势阻碍原电流的减小，自感电动势与原电压同向，可见镇流器的自感电动势总是阻碍电流的变化，镇流器起降压、限流的作用．三、例题精析【例题1】【题干】关于自感现象，正确的说法是( )A．感应电流一定和原来的电流方向相反B．对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大C．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大【答案】D【解析】当电流增加时，自感电动势的方向与原来的电流反向，当电流减小时与原来的电流同向，故选项A错误；自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项B错误；自感系数只取决于线圈的本身因素，与电流变化情况无关．故选项C错误；结合选项B的错误原因可知，选项D正确．点评自感的实质仍然是电磁感应现象，电流的强弱决定其周围磁场的强弱，当电流变化时引起电流周围的磁场发生变化，就会在线圈中产生感应电动势．【例题2】【题干】如图所示电路中，A、B是完全相同的灯泡，L是电阻不计的电感线圈，下列说法中正确的是( )A．当开关S闭合时，A灯先亮，B灯后亮B．当开关S闭合时，B灯先亮，A灯后亮C．当开关S闭合时，A、B灯同时亮，以后B灯更亮，A灯熄灭D．当开关S闭合时，A、B灯同时亮，以后亮度不变【答案】C【解析】当开关S闭合时，电路中电流增加，由于线圈的自感作用，其中产生一自感电动势阻碍电流的增加，此时A、B二灯相当于串联，同时亮；之后线圈相当于一段导线，将A灯短路，A灯熄灭，因B灯所加电压增加而变得更亮．点评开关闭合时，线圈自感电动势与电源电动势方向相反，若自感系数足够大，瞬间可以认为断路，随即变缓直至消失．【例题3】【题干】(双选)在如图所示的电路中，带铁芯的、电阻较小的线圈L与灯A并联，当合上开关S后灯A正常发光．则下列说法中正确的是( )A．当断开S时，灯A立即熄灭B．当断开S时，灯A突然闪亮后熄灭C．用阻值与灯A相同的线圈取代L接入电路，当断开S时，灯A逐渐熄灭D．用阻值与线圈L相同的电阻取代L接入电路，当断开S时，灯A突然闪亮后熄灭【答案】BC【解析】在S断开的瞬间，L与A构成闭合回路，灯A不会立即熄灭．问题是“小灯泡在熄灭之前是否更亮一下”这一点如何确定．根据P＝I2R可知，灯A能否闪亮，取决于S断开的瞬间，流过A的电流是否更大一些．在断开S的瞬间，灯A中原来的电流I A立即消失．但灯A和线圈L组成一闭合回路，由于线圈L的自感作用，其中的电流I L不会立即消失，它还要通过回路维持短暂的时间．如果I L>I A，则灯A熄灭之前要闪亮一下；如果I L≤I A，则灯A是逐渐熄灭而不闪亮一下．至于I L和I A的大小关系，由R A和R L的大小关系决定：若R A>R L，则I A<I L，灯将闪亮一下；若R A≤R L，则I A≥I L，灯将逐渐熄灭．点评开关断开时，原电源不提供电流，若线圈形成回路，则自感电动势会通过回路形成电流，因此断电时线圈起到瞬间电源的作用．【例题4】【题干】(双选)在日光灯电路中接有启动器、镇流器和日光灯管，下列说法中正确的是( ) A．镇流器在点燃灯管时产生瞬时高压、点燃后起降压限流作用B．日光灯点燃后，镇流器、启动器都不能起作用C．日光灯点燃后，启动器不再起作用，可以将启动器去掉D．日光灯点燃后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光，并能降低电能的消耗【答案】AC【解析】镇流器在日光灯点燃时产生一个瞬时高压，点燃后起到降压限流作用，故A对；点燃后，镇流器仍有用，降压限流，而启动器就不起作用了，可以将启动器去掉，故B不对，C对；日光灯灯管电阻很小，电流不能太大，灯管发光后，由于通入了交流电，使线圈产生了自感作用，阻碍了电流的变化，镇流器起降压限流的作用，若使镇流器短路日光灯就不能正常工作了，故D不对．点评日光灯管在点燃和正常发光时的工作状态：日光灯管在点燃时需要500 V～700 V的瞬时高压，这个高压是由镇流器产生的自感电动势与电源电压叠加后产生的．当灯管点燃后，它的电阻变得很小，只允许通过较小的电流，需要加在它两端的电压变小，镇流器这时又起到给灯管降压限流的作用．【例题5】【题干】(双选)在图甲、乙电路中，电阻R和电感线圈L的电阻都很小．接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则( )A．在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗B．在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗C．在电路乙中，断开S，A将渐渐变暗D．在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗【答案】AD【解析】甲图中，灯泡A与电感线圈L在同一个支路中，流过的电流相同，断开开关S时，线圈L中的自感电动势要维持原电流不变，所以，开关断开的瞬间，灯泡A的电流不变，以后电流渐渐变小．因此，灯泡渐渐变暗．乙图中，灯泡A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小(因为电感线圈的电阻很小)，断开开关S时电感线圈的自感电动势要阻碍电流的变小，电感线圈相当于一个电源给灯A 供电，因此在这一短暂的时间内，反向流过A的电流是从IL开始逐渐变小的，所以灯泡要先亮一下，然后渐渐变暗，故选项A、D正确．方法总结在开关断开时，电感线圈的自感电动势要阻碍原电流的减小，此时电感线圈在电路中相当于一个电源，表现为两个方面：一是自感电动势所对应的电流方向与原电流方向一致；二是在断电瞬间，自感电动势所对应的电流大小与原电流的大小相等，以后电流开始缓慢减小到零，断开开关后，灯泡是否瞬间变得更亮，取决于当初两支路中电流大小的关系．【例题6】【题干】如图所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流2 A，流过灯泡的电流是1 A，将S 突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流I随时间t变化关系的图象是( )【答案】D【解析】开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为1 A．开关S断开瞬间，灯泡支路的电流立即减为零，但是自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势，使线圈中的电流从原来的2 A逐渐减小，方向不变，且同灯泡D构成回路，通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同，也应该是从2 A逐渐减小为零，但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反，D对．方法总结解图象问题时，先要搞清楚研究什么元件上的电流随时间的变化关系；其次要根据线圈的自感电动势引起的感应电流的方向与原来电流的方向是相同还是相反、大小如何变化等因素来确定图象．四、课程小结1、自感现象●自感：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：由于自感现象而产生的电动势．●自感电动势对电流的作用：电流增加时，感应电动势阻碍电流的增加；电流减小时，感应电动势阻碍电流的减小．2、自感系数●物理意义：描述线圈本身特性的物理量，简称自感或电感．●影响因素：线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯．线圈越粗、越长，匝数越多，其自感系数就越大；有铁芯时线圈的自感系数比没铁芯时大得多．单位：亨利，简称亨，符号是H.常用的较小单位有mH和μH . 1H=103 mH 1H=106μH3、日光灯●日光灯主要由灯管、镇流器、启动器、导线和开关组成．●灯管中气体在导电时主要发出紫外线，荧光粉受到紫外线的照射发出可见光．●启动器的作用为自动开关．●镇流器在启动器动静触片断开后，提供瞬时高压点燃灯管，之后起到降压限流的作用．。

应用：变压器、感应电机等。
变压器：利用自感和互感现 象改变电压
电磁炉：利用互感现象产生高 频磁场，使锅体产生涡流而发 热
感应电动机：利用互感现象产 生旋转磁场，使电动机运转
电磁铁：利用自感现象产生磁 场，用于电磁继电器、接触器
等
继电器：利用自感现象控制电流的通断 变压器：通过自感现象实现电压的变换 电磁炉：利用自感现象产生涡流加热食物 线圈电感：作为储能元件，实现能量的储存和释放
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法拉第电磁感应定律：当一个导体回路在磁场中作切割磁力线运动时，会在导体回路中产生 感应电动势。
楞次定律：感应电流的方向总是要使它的磁场阻碍原磁场的变化。
自感现象：当一个导体线圈中的电流发生变化时，它会产生自己的磁场，这个磁场又会反过 来影响线圈中的电流。
电磁炉：利用 自感现象产生 涡流加热食物
变压器：通过 自感现象实现
电压变换
交流电机：自 感现象是电机 正常工作的基
础之一
无线充电：利 用自感现象实 现电能的无线
传输
变压器的工作原 理：互感现象的 应用
变压器的作用： 电压变换、电流 变换和阻抗变换
变压器的种类：电 力变压器、音频变 压器、中周变压器 等
无线充电：利 用互感现象实 现无线充电，
方便快捷。
电力传输：通 过互感现象提 高电力传输的 效率，降低能
源损失。
传感器：互感 现象在传感器 技术中广泛应 用，如磁场传 感器、电流传
感器等。
磁悬浮技术： 互感现象在磁 悬浮技术中起 到关键作用， 实现无接触悬

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)

❖ 1、电磁感应现象发生的条件是什么？ ❖ -----磁通量发生变化。 ❖ 2、你能否举例说一说：各种发生电磁感应现象的形式？ ❖ -----磁场变化、面积变化、夹角变化。
❖ 问题提出：在电磁感应现象中，有一种叫做自感现象的特殊 情形，这又是一种什么样的电磁感应现象呢？
实验探究一、
L
L1
观察：闭合开关S瞬间，会有什么
2．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是 （ D ） A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大 B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零 C．线圈中电流变化越快，自感系数越大 D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定
3．如图所示的电路中，灯泡A1、A2的规格完全相同，自 感线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是 （ C ） A．当接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后A2比A1亮 B．当接通电路时，A1和A2始终一样亮 C．当断开电路时，A1和A2都过一会儿熄灭 D．当断开电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿熄灭
一、自感现象
课堂小结
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。
特点：自感电动势总是阻碍线圈中原来电流的变化的。
二、自感系数
1、理论分析表明：
ε=L△I/△t。
L称为线圈的自感系数，简称自感或电感。
2、单位：亨利 ，符号H，毫亨（mH）、微亨（μH）
A
实验探究二、
观察：S断开时，会有什么现象呢？
L
S 断开时，A 灯突然闪亮一下
S
才熄灭。
思考：如何解释这种现象？
在电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱，穿过线圈的磁 通量也就很快减少，因而在线圈中产生感应电动势。虽然这时 电源已经断开，但线圈 L 和灯泡 A 组成了闭合电路，在这个电 路中有感应电流通过，因为感应电流大于原电流，所以灯泡不 会立即熄灭，而是闪了一下再熄灭。

什么是电磁感应的自感现象如何应用它解决问题电磁感应是指当导线中的磁通量变化时，在导线中会产生感应电动势的现象。

而电磁感应的自感现象则是指当电流在导线中发生变化时，导线本身产生的感应电动势。

这种自感现象常常被应用于解决各种问题中。

本文将讨论电磁感应的自感现象及其应用。

自感现象是基于法拉第的感应定律发展起来的。

根据感应定律，当一个导体中的磁场变化时，导体中会出现感应电动势。

自感现象是指当电流变化时，导线中的磁场也会发生变化，从而产生感应电动势。

这种感应电动势的产生与导线本身的特性有关，包括导线的长度、截面积和材料等。

自感现象广泛应用于电路中，特别是交流电路中的电感元件。

电感元件是利用自感现象来储存和释放电能的设备。

通过改变电流的大小和方向，电感元件可以向电路提供稳定的电流。

在交流电路中，它还能起到滤波和隔离的作用。

除了在电路中应用外，自感现象也被广泛地应用于电机和变压器等电磁设备中。

在电机中，自感现象使得电流在绕组中形成磁场，从而产生转矩，驱动电机运转。

而在变压器中，自感现象则被用来改变电流的值和方向，实现电能的传输和变换。

此外，自感现象还可以用于测量和检测。

通过利用自感现象，可以设计出各种感应线圈和传感器来测量和检测物理量。

例如，利用自感现象可以制作出电感传感器，用来检测和测量接近物体的距离、金属探测、速度测量等。

自感现象也被应用于无线充电技术中，使得设备可以实现无线充电。

自感现象还在通信技术中起到重要的作用。

利用自感现象，可以设计出各种天线和信号处理设备，用来接收和发送电磁信号。

例如，无线电中的天线就利用了自感现象来接收无线电波，将其转化为电信号。

而在移动通信中，自感现象被用来设计出天线和无线电频率传输设备，实现无线通信。

总之，电磁感应的自感现象是一种重要的物理现象，广泛应用于各个领域。

通过自感现象，我们可以解决许多实际问题，如调节电流、储存电能、测量和检测物理量，以及实现无线通信等。

电磁感应的自感现象是电磁学的基础，掌握和应用它对于推动科技发展具有重要意义。

自感现象应用-日光灯原理
目 录
• 自感现象概述 • 日光灯的工作原理 • 自感现象在日光灯中的应用 • 日光灯的改进与发展 • 自感现象在其他领域的应用
1 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，线圈会产生 感应电动势，阻碍电流的变化。
自感现象的原理
感应电动势
详细描述
日光灯正常工作时，镇流器产生自感 电动势，起到限流的作用，保持灯管 电流稳定，使灯管能够持续发光。
镇流器自感现象的应用
总结词
镇流器利用自感现象产生高电压，同时起到限流的作用，控制日光灯的亮度。
详细描述
镇流器在日光灯电路中起到关键作用，它利用自感现象产生高电压，同时限制电流的幅度，控制日光灯的亮度。
当线圈中的电流发生变化时，根 据法拉第电磁感应定律，线圈中 会产生感应电动势。
阻碍电流变化
自感电动势的作用是阻碍线圈中 电流的变化，而不是阻止。
自感现象的应用
日光灯原理：日光灯利用自感现象启动，通过自感电动势与电源电压叠加，使灯 管中的气体导电并发光。
自感现象应用-日光灯原理
02 日光灯的工作原理
04 日光灯的改进与发展
高频日光灯的发展
高频日光灯
随着科技的发展，日光灯的频率从传统的低频转向高频，提高了发光效率和稳定性，减少了闪烁现象 ，为人们提供了更加舒适的光环境。
电子镇流器
高频日光灯通常采用电子镇流器来驱动，能够实现快速启动和智能控制，提高了日光灯的使用寿命和 能效。
节能日光灯的改进
要点二
详细描述
电磁炉中的线圈在通电时会产生磁场，当电流发生变化时 ，线圈会产生自感电动势，从而产生涡流，将电磁能转化 为热能。这种自感现象在电磁炉中起着重要的作用，如实 现快速、高效、安全、环保的加热方式。

动机的启动和正反转控制。
感应电动机中的自感现象
在感应电动机中，当转子导体切割定子磁场时，会产生感应电动势。由于转子导体的电阻和 电感的存在，会产生自感电动势，阻碍电流的变化。
自感电动势的大小与转子导体切割磁场的速率和转子导体的电感有关。在电动机启动时，自 感电动势会阻碍电流的增加，从而限制启动电流的大小。
自感现象在电磁炉中还表现在线圈与电源之间的互感作用，使得电源中 的高频谐波对电磁炉的工作产生影响。
电磁炉的优缺点
优点
节能、环保、安全、高效、易于 清洁和维护。
缺点
价格较高、不适合加热非铁磁性 材料、对锅具要求较高。
03
变压器
工作原理
变压器通过电磁感应原理，将一种电 压等级的交流电能转换成另一种电压 等级的交流电能。
的变化。
自感电动势的大小与电流变化的 快慢成正比，当电流变化越快，
自感电动势越大。
自感电动势的作用是保护电路， 防止电流突然变化对电路造成损
坏。
变压器的优缺点
优点
变压器能够实现不同电压等级的转换，使得不同电压等级的设备能够正常工作； 能够隔离电路，提高设备的安全性。
缺点
由于变压器的工作原理基于电磁感应，因此其转换效率会受到铁芯材料和工艺 的影响；同时，由于变压器的体积较大，重量较重，因此其安装和维护成本较 高。
电磁炉工作时，电流通过线圈产生磁场，当磁场极性改变时，会在铁质锅底内产生 感应涡旋电流，从而将电能转换成热能。
电磁炉的加热效率高，热能利用率可达80%以上，比传统的燃气灶更节能、环保。
电磁炉中的自感现象
当电源电压突然变化时，线圈中的电流会产生自感电动势，阻碍电流的 变化。
在电磁炉中，当锅具从加热状态切换到保温状态时，线圈中的电流会发 生变化，产生自感电动势，从而产生反向的感应电流，使线圈中的电流 减小，实现节能。

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

L A1 A2 R
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．

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

电磁感应理解互感和自感现象的应用在我们日常生活中，电磁感应是一种非常常见的物理现象，它是指导线中电流变化产生的磁场经过导线圈内、外环境产生的一种电动势。

通过对电磁感应的研究，我们可以更好地理解互感和自感现象，并将其应用于各个领域。

一、互感现象互感现象是指当两个电路存在磁耦合时，其中一个电路中的电流或电压的变化会引起另一个电路中的电流或电压的变化。

互感现象在电子通信、电力传输和电路设计中有着广泛的应用。

电子通信：互感现象在无线通信系统中起着重要的作用。

例如，手机中的天线将电信号作为电磁波发送出去，而天线接收到的电磁波也会通过互感现象转换成电信号。

同时，在通信线路中使用的变压器也利用了互感现象进行信号的传输和接收。

电力传输：变压器是电力传输系统中的重要设备，它利用了互感现象进行电能的传输。

变压器中的两个线圈通过磁耦合，通过改变输入线圈的电流来实现输出线圈电流和电压的变化。

这种方式可以实现电能从发电厂向用户的传输，提高了电力传输的效率。

电路设计：互感器在电路设计中也有着广泛的应用。

例如，互感输入电流传感器可以测量电路中的电流，并将其转换为与电流成正比的输出电压。

另外，交流耦合电感器可以将输入信号与输出信号在电路中进行耦合，以实现信号放大或滤波。

二、自感现象自感现象是指导线自身的电阻率变化引起的感应电动势。

自感现象在电子元件和电路设计中也有着重要的应用。

电子元件：电感器是利用自感现象制造的电子元件之一。

电感器通过将导线绕制成线圈，利用自感现象将变化的电流转换成感应电动势。

这种感应电动势可以用于各种电路中，例如滤波器、调谐电路和振荡电路。

电路设计：自感现象也广泛应用于电路设计中。

例如，为了抑制电路中的高频噪声，可以使用自感元件制造一个自感环，通过自感现象将高频噪声转变为热能。

另外，在配电线路中使用的电感线圈也可以通过自感现象过滤电路中的谐振电流。

三、电磁感应的其他应用除了互感和自感现象的应用之外，电磁感应还具有其他一些重要的应用。

自感电动势的大小可由公式
计算得出，自感电动势的大小与线圈中电 流的变化率成正比。在交流电路中，由于自 感电动势对交流成分起阻碍作用，使交流成 分受到很大的衰减，起到滤波的作用;但在直 流电路中，电流变化率为零，自感电动势也 为零，因此，线圈在直流电路中为短路状态。
在自感系数很大而电流又很强的电路中，在切断
M称为互感系数，简称互感，单位和自感一样。
在电子设备中，若线圈之间的位置安排不当， 则线圈之间会因为互感耦合而产生不必要的 干扰，影响各自的工作，为此常把线圈的距 离加大或垂直安放，以避免相互影响。 又比如，对电磁干扰比较敏感的电子设备， 常常制作屏蔽罩，以屏蔽外磁场的影响。屏 蔽原理是由铁磁材料制作的屏蔽罩其磁阻很 小，因而外磁场的绝大部分磁通沿罩壁通过， 进入罩内的磁通极少，起到了屏蔽作用。
点火系统
点火系统是在发动机各种工况和使用条件下，在气 缸内适时，准确，可靠地产生电火花，以点燃可燃混 合器，使发动机作功。
发动机点火系统，按照其组成和产生高压电 方式的不同，可分为传统点火系统和电子点 火系统。
(1)传统点火系统的组成 传统点火系统主要由电源、点火线圈、分电器、断 电器、配电器、电容器、点火提前装置、火花塞等 组成，如图4-33所示。
(2)传统点火系统的工作原理 发动机工作时，断电器轴连同凸轮一起在发动机
凸轮轴的驱动下旋转。凸轮转动时，断电器触点交 替地闭合和打开。当触点闭合时，接通点火线圈初 级绕组的电路;当触点分开时，切断初级绕组的电路， 使点火线圈的次级绕组中产生高压电;当火花塞极间 隙被击穿时，产生电火花，点燃混合气。其中点火 线圈的作用是将电源提供的低压电转变为高压电。
量变化的快慢有关系。线圈的磁场是由电流 产生的，所以穿过线圈的磁通量变化的快慢 跟电流变化的快慢有关系。对同线圈来说， 电流变化得快，线圈产生的自感电动势就大， 反之就小。对于不同的线圈，在电流变化快 慢相同的情况下，产生的自感电动势是不同 的，电学中用自感系数来表示线圈的这种特 征。自感系数称自感或电感。