大学物理之83自感和互感(1)
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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:3.规律:自感电动势大小 tI L E ∆∆= 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tI L E ∆∆=中的L 叫做自感系数,简称自感或电感。
自感系数与线圈的大小、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.在如图所示的电路中,a 、b 为两个完全相同的灯泡,L 为自感线圈,E 为电源,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,bC .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2.在如图所示电路中。
互感系数本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目审核。
互感系数(coefficient of mutual induction)是互感现象中在一个电路中所感生的磁通除以在另一个电路中产生该磁通的电流,互感系数的公式为ε1=M×ΔI2/Δt。
一个线圈中的互感电动势不仅与另一线圈中电流改变的快慢有关,而且也与两个线圈的结构以及它们之间的相对位置有关。
由毕奥—萨伐尔定律,电流产生的磁场大小与电流成正比中文名互感系数外文名coefficient of mutual induction所属学科电磁学公式ε1=M×ΔI2/Δt符号M单位亨利(H)物理意义互感器产生互感电动势能力大小目录1.1定义2.2推导定义编辑当线圈1中的电流变化时所激发的变化磁场,会在它相邻的另一线圈2中产生感应电动势;同样,线圈2中上的电流变化时,也会在线圈1中产生感应电动势。
这种现象称为互感现象,所产生的感应电动势称为互感电动势。
推导编辑设线圈1所激发的磁场通过线圈2的磁通匝链数,按照毕奥-萨伐尔定与线圈1中的电流12成正比(2.10);同理,设线圈2激发的磁场通过线圈1的磁通匝链数为,有(2.11);式(2.10)和(2.11)中的是比例系数,它们由线圈的几何形状、大小、匝数以及线圈之间的相对位置所决定,而与线圈中的电流无关。
当线圈1中的电流强度12 改变时,通过线圈2的磁通匝链数将发生变化。
按照法拉第定律,在线圈2中产生的感应电动势为:(2.12);同理线圈2中的电流强度21 改变时,线圈1中产生的感应电动势为:(2.13);由此两式可以看出,比例系数越大,互感电动势则越大,互感现象越强。
称为互感系数,简称互感。
理论上和实验中都证明M12和M21 相等,一般用M来表示,而不再去区分它是哪一个线圈对哪一个线圈的互感系数。
因此,在两个具有互感的线圈中。
若线圈中的电流变化率相同,则分别在另一线圈中产生相等的感应电动势。
高考物理必考知识点详解—互感和自感互感和自感是电工学中非常重要的概念,它们是电子电路中起着关键作用的基本参数。
它们共同决定了电子电路中电压、电流和功率的响应,并控制着电子电路性能。
一般来说,互感是英文Inductance的缩写,它含义是一个电路中能够诱发一个激励电场产生一个电磁感应电场的电气特性,它表示传递电路的感应性。
通常情况下,互感也称作电感,它通常是一个电感器,有一个线圈和一个电子器件,其受到的外部电源的影响,产生一个感应电流和电压,这与环的匝数有关。
电感的表示一般使用L开头的单位:感度(Henry,H)或纳秒(Nano,Ln)。
自感是英文Capacitance的缩写,它是电路中能够出现电容性现象的特殊性质。
它表示电路中一个电容器的容量大小,也可以表示一个电容器部分或全部电路分立元件彼此之间的电容量。
自感作为一个电路参数,可以提供一种方式来应用电容到电路中,它根据电路中两个相距较近的电极之间的距离而不同。
电容的表示一般使用C开头的单位:法拉(farad, F)或皮法拉(pF)。
实际上,互感和自感通常是必需的,它们是两个重要的概念,任何电子电路都需要这两个参数,以保证其功能正常。
互感和自感电路参数具有高度的易变性,能够根据电路中电磁场的变化而变化。
电容和电感的当量(i.e.对于电路的同等影响)是一种重要的参数,它通常表示电路中电感和电容的综合,能够提供一种计算电路参数的捷径。
高考考试中常考互感和自感的内容涉及到电容和电感的定义、共振、交流电路的参数等。
其中,电容和电感线圈的定义在于电路中介绍使用了大量的电感和电容参数;电路中电感和电容的共振说明了电路可以实现自动激励,从而提高频率增益;电路参数是指电路由电容、电感和参考阻塞电路构成的参数,它们可以有效地控制着信号的强度和方向。
高考中使用此种参数,以显示某一特定电路中电容和电感的关系,也显示了微弱的利用参数,以实现特殊的功能,如减小噪音等。
总之,互感和自感是高考物理中的重要内容,考生在备考高考时,应了解电容和电感的概念、特性以及其在电子电路中的作用,从而及时掌握考试的知识点和考点,取得理想的考试成绩。
互感与自感的关系互感和自感是两个物理概念,它们在电磁学和电路理论中起着重要的作用。
本文将探讨互感和自感之间的关系及其在电路中的应用。
一、互感和自感的定义互感是指两个或多个线圈或导体之间由于磁场的相互作用而产生的感应电势。
当电流通过一个线圈时,其磁场会影响附近的其他线圈,从而使其他线圈中有感应电势的产生。
这种现象称为互感。
自感是指电流通过一个线圈时,该线圈自身所产生的磁场对自身感应电势的影响。
当电流变化时,线圈中的磁场也会发生变化,从而在线圈中引起感应电势,这种现象称为自感。
二、互感和自感的关系互感和自感都是由于磁场变化而引起的感应电势,它们之间存在着密切的关系。
在电路中,互感和自感可以相互转换。
当两个线圈互相靠近时,它们之间会产生互感。
互感的大小与线圈的匝数、线圈之间的距离以及磁性材料的性质有关。
互感可以用数学公式表示为:M = k√(L1L2)其中,M表示互感系数,L1和L2分别表示两个线圈的自感系数,k表示两个线圈之间的耦合系数。
自感可以看作是互感的特殊情况,即只有一个线圈时的互感。
自感的大小与线圈的匝数、线圈的形状以及线圈中的电流有关。
自感可以用数学公式表示为:L = μ0μrN²A/l其中,L表示自感系数,μ0表示真空中的磁导率,μr表示线圈中的相对磁导率,N表示线圈的匝数,A表示线圈的横截面积,l表示线圈的长度。
互感和自感之间的关系可以通过互感和自感之比来描述,这个比值称为耦合系数。
耦合系数是一个介于0和1之间的数,表示互感和自感之间的相对强度。
当耦合系数等于1时,表示互感和自感完全一致;当耦合系数等于0时,表示互感和自感完全独立。
三、互感和自感的应用互感和自感在电路中有着广泛的应用。
它们可以实现信号的耦合、变压器的工作以及电路的滤波等功能。
1. 信号耦合:互感可用于将一个电路的信号传递到另一个电路中。
通过合适选择互感系数和耦合方式,可以实现信号的耦合和传输。
2. 变压器:变压器是基于互感的原理工作的。
第八章 电磁感应一、简答题1、简述电磁感应定律答:当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时,不论这种变化是什么原因引起的,回路中都会建立起感应电动势,且此感应电动势等于磁通量对时间变化率的负值,即dtd i φε-=。
2、简述动生电动势和感生电动势答:由于回路所围面积的变化或面积取向变化而引起的感应电动势称为动生电动势。
由于磁感强度变化而引起的感应电动势称为感生电动势。
3、简述自感和互感答:某回路的自感在数值上等于回路中的电流为一个单位时,穿过此回路所围成面积的磁通量,即LI LI =Φ=Φ。
两个线圈的互感M M 值在数值上等于其中一个线圈中的电流为一单位时,穿过另一个线圈所围成面积的磁通量,即212121MI MI ==φφ或。
4、简述感应电场与静电场的区别? 答:感生电场和静电场的区别5、写出麦克斯韦电磁场方程的积分形式。
答:⎰⎰==⋅svqdv ds D ρdS tB l E sL⋅∂∂-=⋅⎰⎰d0d =⋅⎰S S B dS t D j l H s l ⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=⋅⎰⎰d6、简述产生动生电动势物理本质答:在磁场中导体作切割磁力线运动时,其自由电子受洛仑滋力的作用,从而在导体两端产生电势差7、 简述何谓楞次定律答:闭合的导线回路中所出现的感应电流,总是使它自己所激发的磁场反抗任何引发电磁感应的原因(反抗相对运动、磁场变化或线圈变形等).这个规律就叫做楞次定律。
二、选择题1、有一圆形线圈在均匀磁场中做下列几种运动,那种情况在线圈中会产生感应电流 ( D )A 、线圈平面法线沿磁场方向平移B 、线圈平面法线沿垂直于磁场方向平移C 、线圈以自身的直径为轴转动,轴与磁场方向平行D 、线圈以自身的直径为轴转动,轴与磁场方向垂直2、对于位移电流,下列四种说法中哪一种说法是正确的 ( A ) A 、位移电流的实质是变化的电场 B 、位移电流和传导电流一样是定向运动的电荷 C 、位移电流服从传导电流遵循的所有规律 D 、位移电流的磁效应不服从安培环路定理3、下列概念正确的是 ( B )。