自感现象及其应用和涡流现象及其原理
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一、自感现象 当一个线圈中的电流变化时,它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势,同样也在它本身激发出感应电动势,这种现象称为自感.由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势.二、自感电动势与自感系数2.自感电动势(1)定义:在自感现象中产生的电动势;(2)表达式:E =L ΔI Δt ,其中ΔI Δt是电流的变化率;L 是自感系数,简称自感或电感.单位:亨利,符号:H.(3)方向:当导体中的电流增大时,自感电动势与原电流方向相反 ;当导体中的电流减小时,自感电动势与原电流方向相同;(4)作用:总是阻碍导体中原电流的变化,只是延缓了过程的进行,但不能使过程停止 ,其大小与电流的变化率成正比。
3.线圈的自感系数:线圈的自感系数跟线圈的横截面积、长度、匝数 等因素有关,线圈的横截面积越大、线圈越长、匝数越多,它的自感系数就越大,另外,有铁芯时线圈的自感系数要比没有铁芯时大得多。
4.自感现象的四大特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。
(2)通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化。
(3)电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体。
(4)线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向。
三、互感现象1.互感和互感电动势:两个相互靠近的线圈,当一个线圈中的电流变化时,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,这种现象叫互感,这种感应电动势叫做互感电动势.2.应用:利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈,如变压器、收音机的磁性天线就是利用互感现象制成的.3.危害:互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间.在电力工程和电子电路中,互感现象有时会影响电路的正常工作.例1.(多选)(2018·惠州市第一次调研)目前无线电力传输已经比较成熟,如图2所示为一种非接触式电源供应系统.这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力,两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置,原理示意图如图所示.利用这一原理,可以实现对手机进行无线充电.下列说法正确的是()图2A.若A线圈中输入电流,B线圈中就会产生感应电动势B.只有A线圈中输入变化的电流,B线圈中才会产生感应电动势C.A中电流越大,B中感应电动势越大D.A中电流变化越快,B中感应电动势越大考点一:通电自感现象如图3所示,先闭合S,调节R2使A1、A2的亮度相同,再调节R1,使A1、A2都正常发光,然后断开S.再次闭合S.图3现象:灯泡A2立即发光,灯泡A1逐渐亮起来.原因:电路接通时,电流由零开始增加,穿过线圈L的磁通量逐渐增加,为了阻碍磁通量的增加,感应电流产生的磁通量与原来电流产生的磁通量方向相反,则线圈中感应电动势的方向与原来的电流方向相反,阻碍了L中电流的增加,即推迟了电流达到稳定值的时间. 2.对通电自感的理解(1)通电瞬间自感线圈处相当于断路.(2)当线圈中的电流增大时,自感电动势的方向与原电流的方向相反,阻碍电流的增大,使电流从零逐渐增大到稳定值,但不能阻止电流的增大.(3)电流稳定时自感线圈相当于导体(若直流电阻为零,相当于导线).例2.如图4所示,电路中电源的内阻不能忽略,电阻R的阻值和线圈L的自感系数都很大,A、B为两个完全相同的灯泡,当S闭合时,下列说法正确的是(线圈L的直流电阻较小)()图4A.A比B先亮,然后A灭B.B比A先亮,然后B逐渐变暗C.A、B一起亮,然后A灭D.A、B一起亮,然后B灭考点二:断电自感现象如图5所示,L为自感系数较大的线圈,其直流电阻比灯泡的电阻小,先闭合开关使灯泡发光,然后断开开关.图5现象:灯泡A闪亮一下再熄灭解释:在开关断开后灯泡闪亮一下的原因是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比开关断开前流过灯泡的电流大.要想使灯泡闪亮一下再熄灭,就必须使自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡的电阻.而当线圈电阻大于或等于灯泡的电阻时,灯泡就会缓慢变暗直至熄灭.2.对断电自感的理解(1)当线圈中的电流减小时,自感电动势的方向与原电流方向相同;(2)断电自感中,由于自感电动势的作用,线圈中电流从原值逐渐减小.若断开开关瞬间通过灯泡的电流大于断开开关前的电流,灯泡会闪亮一下;若断开开关瞬间通过灯泡的电流小于或等于断开开关前的电流,灯泡不会闪亮一下,而是逐渐变暗直至熄灭.(3)自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化,但不能阻止线圈中电流的变化.例3.如图6所示,开关S处于闭合状态,小灯泡A和B均正常发光,小灯泡A的电阻大于线圈L的电阻,现断开开关S,以下说法正确的是()A.小灯泡A越来越暗,直到熄灭B.小灯泡B越来越暗,直到熄灭C.线圈L中的电流会立即消失D.线圈L中的电流过一会再消失,且方向向右考点三:自感中“闪亮”与“不闪亮”问题 电流逐渐增大,灯泡逐渐变亮电流突然增大,然后逐渐减小达到稳定 (1)通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且与电流方向相反,使电流相对缓慢地增加;(2)断电时线圈产生的自感电动势与原电流方向相同,在与线圈串联的回路中,线圈相当于电源,它提供的电流从原来的I L 逐渐变小;(3)自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向;(4)电流稳定时,若线圈有电阻时就相当于一个定值电阻,若不计线圈的电阻时就相当于一根导线。
《自感现象涡流》讲义一、自感现象在了解自感现象之前,我们先来看一个简单的电路实验。
假设我们有一个闭合回路,其中包含一个电源、一个开关、一个灯泡和一个电感线圈。
当我们闭合开关时,灯泡并不是瞬间达到最亮,而是逐渐变亮。
这是为什么呢?这就是自感现象在起作用。
自感现象是指由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象。
当通过线圈的电流发生变化时,线圈中就会产生感应电动势,这个感应电动势总是阻碍原电流的变化。
自感现象的产生是由于线圈中的电流变化导致磁场变化,而变化的磁场又会在线圈中产生感应电动势。
自感电动势的大小与哪些因素有关呢?它与线圈的自感系数和电流的变化率有关。
自感系数越大,自感电动势就越大;电流的变化率越大,自感电动势也越大。
自感系数又取决于线圈的匝数、线圈的长度、线圈的横截面积以及是否有铁芯等因素。
匝数越多、长度越长、横截面积越大,并且有铁芯时,自感系数通常会更大。
自感现象在生活中有很多应用。
比如日光灯中的镇流器,就是利用自感现象来产生瞬间高压,使灯管中的气体放电发光。
二、涡流说完自感现象,我们再来看看涡流。
涡流是指块状金属在变化的磁场中,或者在磁场中运动时,金属块内产生的自成闭合回路的感应电流。
涡流的产生是由于变化的磁场在金属块内产生了感应电动势,从而形成了闭合的电流回路。
涡流具有热效应和磁效应。
由于涡流的存在,在金属内部会产生焦耳热。
这在一些情况下是不利的,比如变压器的铁芯会因为涡流而发热,导致能量损耗。
为了减小这种损耗,通常会采用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯。
然而,涡流也有有利的一面。
例如,利用涡流的热效应可以制成高频感应炉来冶炼金属;利用涡流的磁效应可以制成电磁阻尼器和电磁驱动装置。
在电磁阻尼中,当导体在磁场中运动时,由于涡流的存在,会受到阻碍其运动的安培力,从而使运动很快停止。
例如,在电表的指针摆动过程中,就是利用电磁阻尼来使指针迅速稳定下来,以便准确读数。
在电磁驱动中,磁场相对于导体运动,在导体中产生涡流,涡流受到安培力的作用使导体跟着磁场运动。
高中物理自感现象涡流
自感现象是电流在电路中流动时产生的,它由磁场的变化引起。
当电流流经线圈时,线圈内部的磁场会发生变化,从而引起自感现象。
在电路中,自感现象会导致电流的变化,从而影响电路的稳定性和可靠性。
涡流是自感现象的一种表现形式,它指的是在电路中流动电流时,电流周围的磁场发生变化,从而引起电流的变化。
涡流的产生与电路中的电阻和电感量有关,当电路中的电阻和电感量发生变化时,涡流也会随之发生变化。
在实际应用中,自感现象常常被用于变压器、电感器、继电器等电路中。
变压器是一种常见的电路元件,它通过改变电流的电压和电流大小来实现电流的传输。
在变压器中,自感现象被用来控制电流的流动和稳定电流的电压。
电感器则是一种通过线圈和电容组成的电路元件,它可以通过自感现象来实现电流的储存和释放。
继电器则是一种利用自感现象来实现开关作用的电路元件。
自感现象是电流在电路中流动时产生的,它对于电路的稳定性和可靠性有着重要的影响。
在电路设计中,需要充分考虑自感现象的影响,以保证电路的正常工作。
《自感现象与涡流》讲义一、自感现象自感现象是一种特殊的电磁感应现象。
当通过导体自身的电流发生变化时,导体自身就会产生感应电动势,这个电动势会阻碍原电流的变化。
我们可以通过一个简单的实验来理解自感现象。
假设我们有一个线圈,当电路接通时,电流会逐渐增大。
但由于自感的存在,电流增大的过程并不是瞬间完成的,而是有一个逐渐上升的过程。
当电路断开时,电流瞬间减小,但自感电动势会试图维持原来的电流,从而在断开瞬间产生一个较高的电压。
自感现象的产生是由于线圈中电流变化时,其周围的磁场也随之变化。
根据电磁感应定律,变化的磁场会在线圈中产生感应电动势。
自感电动势的大小与线圈的自感系数以及电流的变化率有关。
自感系数越大,或者电流变化率越大,自感电动势也就越大。
自感系数取决于线圈的匝数、形状、大小以及是否有铁芯等因素。
匝数越多、形状越紧密、有铁芯的线圈,其自感系数通常越大。
自感现象在日常生活和实际应用中有很多例子。
比如,在日光灯中,镇流器就是利用自感现象来产生瞬间高电压,使灯管启动。
在变压器中,自感现象也起着重要的作用,它有助于实现电压的变换。
二、涡流涡流是另一种电磁感应现象。
当块状金属在变化的磁场中时,金属块内部会产生自成闭合回路的感应电流,这种电流就叫做涡流。
涡流的产生是由于磁场的变化导致金属内部的磁通量发生变化,从而产生感应电动势,进而形成电流。
涡流具有热效应和磁效应。
由于涡流在金属内部流动时会产生电阻,从而使电能转化为热能,这就是涡流的热效应。
例如,在电磁炉中,就是利用涡流的热效应来加热食物。
涡流的磁效应则在一些电磁设备中得到应用,比如电磁阻尼和电磁驱动。
电磁阻尼是指当导体在磁场中运动时,由于涡流的存在,导体受到的阻力会增大,从而使其运动减缓。
例如,在电表的指针摆动中,通过使用电磁阻尼可以使指针迅速稳定下来,方便读数。
电磁驱动则是利用涡流来实现物体的驱动。
当磁场相对于导体运动时,在导体中产生的涡流会使导体受到一个驱动力,从而跟着磁场运动。
3.6自感现象_涡流
1.导体中电流变化时,自身产生感应电动势,这个感应电动势阻碍原电流的变化.
2.自感现象:由于导体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.
3.自感电动势:在自感现象中产生的感应电动势,叫做自感电动势.注意:“阻碍”不是“阻止”,电流原来怎么变化还是怎么变,只是变化变慢了,即对电流的变化起延迟作用。
二、电感器自感系数
1.电感器:电路中的线圈又叫电感器。
2、自感系数L:
(1)描述电感器的性能,简称自感或电感。
(2)L大小影响因素:由线圈本身的特性所决定,与线圈是否通电无关.它跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯等因素有关,线圈
越长,单位长度上的匝数越多,截面积越大,自感系数就越大,有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时要大得多.
3、电感器的特性:阻碍电流的变化,对交流电有阻碍作用。
4、上节学到的变压器,实际上也是电感器。
三、自感现象的应用和防止
1.应用:在各种电器设备、电工技术和无线电技术中应用广泛。
如日光灯电子镇流器中,有电阻器、电容器、电感器件。
2.危害:在切断自感系数很大,电流很强的电路的瞬间,产生很高的自感电动势,形成电弧,在这类电路中应采用特制的开关,精密电阻可采用双线并绕来清除自感现象.
四、涡流及其应用
1.变压器在工作时,除了在原、副线圈产生感应电动势外,变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流。
一般来说,只要空间有变化的磁通量,其中的导体就会产生感应电流,我们把这种感应电流叫做涡流
2、应用:
(1)新型炉灶——电磁炉。
(2)金属探测器:飞机场、火车站安全检查、扫雷、探矿。
3、防止:铁芯都用电阻率很大的硅钢片叠成。
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.(海南)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,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2.(徐州三测)在如图所示电路中。
《自感现象涡流》讲义一、自感现象在了解自感现象之前,我们先来思考一个简单的电路。
假设有一个闭合回路,其中有一个电源、一个开关和一个电阻。
当我们闭合开关时,电流会瞬间通过电阻,电阻两端的电压也会立即达到稳定值。
现在,我们把电阻换成一个电感线圈。
当开关闭合的瞬间,会发生什么有趣的现象呢?这时,电流并不会像之前那样瞬间达到稳定值,而是会有一个逐渐增大的过程。
这就是自感现象。
那么,为什么会出现自感现象呢?这是因为当通过电感线圈的电流发生变化时,线圈中就会产生一个自感电动势,来阻碍电流的变化。
自感电动势的大小与通过线圈的电流变化率成正比,公式为:$E= L\frac{\Delta I}{\Delta t}$,其中$E$是自感电动势,$L$是电感系数,$\Delta I$是电流的变化量,$\Delta t$是时间的变化量。
自感现象在我们的日常生活中有很多应用。
比如,日光灯中的镇流器就是利用自感现象来产生瞬间的高电压,使灯管中的气体放电发光。
我们再来看一个实验。
准备一个电感线圈、一个灯泡、一个电源和一个开关。
将它们串联起来,然后闭合开关。
我们会发现,灯泡并不是瞬间变亮,而是逐渐变亮。
这就是因为自感电动势阻碍了电流的迅速增大。
自感现象也会带来一些问题。
在一些含有电感的电路中,当开关断开时,可能会产生很高的自感电动势,这可能会损坏电路中的元件,甚至可能会产生电火花,造成危险。
二、涡流说完了自感现象,我们再来了解一下涡流。
当一块金属处于变化的磁场中时,金属内部就会产生感应电流。
这些感应电流在金属内部自成闭合回路,就像水中的漩涡一样,所以我们把它叫做涡流。
涡流会使金属块发热。
比如,我们家里用的电磁炉,就是利用涡流的热效应来加热食物的。
电磁炉工作时,在炉面下产生高频交变磁场,使锅底产生涡流,从而产生热量来加热食物。
涡流在很多领域都有重要的应用。
在工业生产中,利用涡流可以对金属材料进行无损检测。
通过检测涡流的变化,可以判断金属材料内部是否存在缺陷。