互感和自感
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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。
自感与互感的概念及计算自感(Self-inductance)和互感(Mutual inductance)是电磁学中重要的概念,它们描述了电流和磁场之间的相互作用关系。
本文将对自感和互感的概念进行详细解析,并讨论其计算方法。
1. 自感的概念自感是指通过一根导线中的电流激发出的磁场引起的自身感应电动势。
当电流通过导线时,其周围会形成一个磁场,而这个磁场又会影响导线中的电流。
自感的大小取决于导线的几何形状和电流的变化速率。
自感可以用以下公式来表示:L = (μ0 * N^2 * A) / l其中,L代表自感的系数,单位为亨利(H);μ0是真空中的磁导率,约等于4π×10^(-7) H/m;N表示导线的匝数;A是导线截面积;l是导线的长度。
2. 互感的概念互感是指两根导线之间的电流激发出的磁场引起的互相感应电动势。
当两根导线靠近并且电流变化时,它们之间会产生互感现象。
互感的大小取决于导线之间的几何关系、电流的变化速率以及它们之间的距离。
互感可以用以下公式来表示:M = k * sqrt(L1 * L2)其中,M代表互感的系数,单位为亨利(H);k是一个比例常数,0 < k ≤ 1,表示两根导线之间的耦合系数;L1和L2分别代表两根导线的自感系数。
3. 计算示例假设有两根平行的长直导线,它们之间的距离为d,导线1的电流为I1,导线2的电流为I2。
现在我们来计算它们之间的互感系数M。
首先,我们需要计算导线1和导线2的自感系数L1和L2:L1 = (μ0 * N1^2 * A1) / l1L2 = (μ0 * N2^2 * A2) / l2其中,N1和N2分别代表两根导线的匝数,A1和A2分别代表导线1和导线2的截面积,l1和l2分别代表导线1和导线2的长度。
然后,根据互感的计算公式:M = k * sqrt(L1 * L2)通过以上计算,我们可以得到两根导线之间的互感系数M。
互感系数的大小反映了导线之间的电磁相互作用的强度。
互感与自感
1.关于某一线圈的自感系数,下列说法中正确的是()
A.线圈中电流变化越大,线圈的自感系数越大
B.线圈中电流变化得越快,线圈的自感系数越大
C.若线圈中通入恒定电流,线圈自感系数为零
D.不管电流如何变化,线圈的自感系数不变
2.下列关于自感现象的说法中,正确的是()
A.自感现象是由导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象
B.线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反
C.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
D.加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大
3.一个线圈中的电流均匀增大,这个线圈的()
A.磁通量均匀增大B.自感系数均匀增大
C.自感系数、自感电动势均匀增大D.自感系数、自感电动势、磁通量都不变
4.关于自感现象,下列说法正确的是()
A.感应电流一定和原电流方向相反
B.线圈中产生的自感电动势较大时,其自感系数一定较大
C.对于同一线圈,当电流变化较快时,线圈中的自感系数较大
D.对于同一线圈,当电流变化较快时,线圈中的自感电动势也较大
5.某线圈通有如右图所示的电流,则线圈中自感电动势改变方向的
时刻有()
A.第1 s末B.第2 s末
C.第3 s末D.第4 s末
6.如右图所示,L为一纯电感线圈(即电阻为零),A是一灯泡,下列说法正确的是()
A.开关S接通瞬间,无电流通过灯泡
B.开关S接通后,电路稳定时,无电流通过灯泡
C.开关S断开瞬间,无电流通过灯泡
D.开关S接通瞬间及接通稳定后,灯泡中均有从a到b的电流,
而在开关S断开瞬间,灯泡中有从b到a的电流
7.如右图所示电路,L是自感系数较大的线圈,在滑动变阻器的滑动片P从A端迅速滑向B端的过程中,经过AB中点C时通过线圈的电流为I1;P从B端迅速滑向A端的过程中,经过C点时通过线圈的电流为I2;P固定在C点不动,达到稳定时通过线圈的电流为I0,则()
A.I1=I2=I0B.I1>I0>I2
C.I1=I2>I0D.I1<I0<I2
8.(2010·北京高考)在如右图所示的电路中,两个相同的小灯
泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器
R.闭合开关S后,调整R,使L1和L2发光的亮度一样,此时流过
两个灯泡的电流为I.然后,断开S.若t′时刻再闭合S,则在t′前
后的一小段时间内,正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2
随时间t的变化的图象是()
9.在同一铁芯上绕着两个线圈,单刀双掷开关原来接在点“1”,
现把它从“1”扳向“2”,如右图所示.试判断在此过程中,在电阻R
上的电流方向是()
A.先由P→Q,再由Q→P
B.先由Q→P,再由P→Q
C.始终由Q→P
D.始终由P→Q
10.如右图所示电路中,S是闭合的,此时流过线圈L的电流为i
,流
过灯泡A的电流为i2,且i1>i2,在t1时刻将S断开,那么流过灯泡的电
流随时间变化的图象是()
11.如右图所示的电路,可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻,线圈两端并联一个电压表,用来测量自感线圈两端的直流电压,在实验完毕后,将电路拆去时应( )
A .先断开开关S 1
B .先断开开关S 2
C .先拆去电流表
D .先拆去电阻R
12.如图所示的是一种触电保护器,变压器A 处用双股线(火线和零线)平行绕制成线圈,然后接到用电器上,B 处有一个输出线圈,一旦有电流,经放大后便能立即推动继电器J 切断电源,下列情况下能起保护作用的是哪一种?说明理由.
(1)增加开灯的盏数,能否切断电源?
(2)人站在绝缘木板上双手分别接触相线和零线,能否切断电源? (3)单手接触相线,脚与地相接触而触电,能否切断电源?
13.如图所示的电路L 为自感线圈,R 是一个灯泡,E 是电源,在K 闭合瞬间,通过电灯的电流方向是______________,在K 切断瞬间,通过电灯的电流方向是______________.
14.如图所示,多匝线圈L 的电阻和电池内阻不计,两个电阻的阻值都是R ,电键S 原来是
断开的,电流I 0=
R
E
2,今合上电键S 将一电阻短路,于是线圈有自感电动势产生,此电动势( )
A .有阻碍电流的作用,最后电流由I 0减小到零
B .有阻碍电流的作用,最后电流总小于I 0
C .有阻碍电流增大的作用,因而电流将保持I 0不变
D .有阻碍电流增大的作用,但电流最后还是增大到2I 0
15.如图所示的电路中,电源电动势为E ,内阻r 不能忽略.R 1和R 2是两个定值电阻,L 是一个自感系数较大的线圈.开关S 原来是断开的.从闭合开关S 到电路中电流达到稳定为止的时间内,通过R 1的电流I 1和通过R 2的电流I 2的变化情况是( ) A .I 1开始较大而后逐渐变小 B .I 1开始很小而后逐渐变大
C .I 2开始很小而后逐渐变大
D .I 2开始较大而后逐渐变小
16.如图所示,电灯A 和B 与固定电阻的电阻均为R ,L 是自感系数很大线圈.当S 1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 1断开,下列说法正确的是( )
A .
B 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 →d
D .有电流通过A 灯,方向为b →a
17.在制作精密电阻时,为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象,采用双线并
绕的方法,如图所示.其道理是( )
A .当电路中的电流变化时,两股导线产生的自感电动势相互抵消
B .当电路中的电流变化时,两股导线产生的感应电流相互抵消
C .当电路中的电流变化时,两股导线中原电流的磁通量相互抵消
D .以上说法都不对
18.如图所示,线圈的直流电阻为10 Ω,R=20 Ω,线圈的自感系数
较大,电源的电动势为6 V ,内阻不计.则在闭合S 瞬间,通过L 的电流为__________A ,通过R 的电流为__________A ;S 闭合后电
路中的电流稳定时断开S 的瞬间,通过R 的电流为__________A ,方向与原电流方向__________.
19.如图所示,L 为自感线圈,A 是一个灯泡,当S 闭合瞬间,a 、b
两点电势相比,__________点电势较高,当S 切断瞬间a 、b 两点电势相比,_________________点电势较高.
20.如图所示,L 是自感系数较大的一个线圈,电源的电动势为6 V ,
开关S 已闭合,当S 断开时,在L 中出现的自感电动势E ′=100 V。
此时a 、b 两点间的电势差
21.如图所示的电路中,S 闭合时流过电感线圈的电流为2 A ,流过灯泡的电流是1 A ,将S
突然断开,则S 断开前后,能正确反映流过灯泡的电流I 随时间t 变化关系的图象是图中的( )
22.如图所示实验中,带铁芯的、电阻较小的线圈L 和灯泡L 1并联,当闭合开关S 后,灯
L 1正常发光,下列说法中正确的是( ) ①当断开S 时,灯L 1立即熄灭
②当断开S 时,灯L 1突然闪亮后熄灭
③若用阻值与线圈L 相同的电阻取代L 接入电路,当断开S 时,灯
L 1立即熄灭
④若用阻值与线圈L 相同的电阻取代L 接入电路,当断开S 时,灯
L 1突然闪亮后熄灭 A .①② B .③④ C .②③ D .①④
23.如图所示电路,L 是自感系数较大的线圈,在滑动变阻器的滑动片P 从A 端迅速滑向B
端的过程中,经过AB 中点C 时通过线圈的电流为I 1;P 从B 端迅速滑向A 端的过程中,经过C 点时通过线圈的电流为I 2;P 固定在C 点不动,达到稳定时通过线圈的电流为I 0,则( ) A .I 1=I 2=I 0 B .I 1>I 0>I 2 C .I 1=I 2> I 0
D .I 1<I 0<I 2
24、如图所示,线圈A 中接有如图所示电源,线圈B 有一半面积处在线圈A 中,两线圈平
行但不接触,则在电键S 闭合瞬间,线圈B 中的感应电流的方向为____________.(填“顺时针”或“逆时针”).
25、如图所示,L 是电感足够大的线圈,其直流电阻可忽略不计,D 1和D 2是两个相同的灯泡,
若将电键S 闭合,等灯泡亮度稳定后,再断开电键S ,则 ( ) A .电键S 闭合时,灯泡D 1、D2同时亮,然后D 1会变暗直到不亮,D 2更亮 B .电键S 闭合时,灯泡D 1很亮,D 2逐渐变亮,最后一样亮 C .电键S 断开时,灯泡D 2随之熄灭,而D 1会亮一下后才熄灭 D .电键S 断开时,灯泡D 1随之熄灭,而D 2会更亮后一下才熄灭。