自感现象的应用
自感现象的应用(15-2-4)
自感现象的应用（1）通电自感：通电瞬间自感线圈处相当于断路. （2）断电自感：断电时自感线圈处相当于电源. ○1当线圈中电阻≥灯丝电阻时，灯缓慢熄灭； ○2当线圈中电阻＜灯丝电阻时，灯闪亮后缓慢熄灭. 增大线圈自感系数的方法（1）增大线圈长度 （2）增多单位长度上匝数 （3）增大线圈截面积（口径） （4）线圈中插入铁芯 1、如图所示电路中，L 是一电阻可忽略不计的电感线圈，a 、b 为L 的左、右两端点，A 、B 、C 为完全相同的三个灯泡，原来电键K 是闭合的，三个灯泡均在发光．某时刻将电键K 断开，则下列说法正确的是( )A ．a 点电势高于b 点，A 灯闪亮后缓慢熄灭B ．b 点电势高于a 点，B 、C 灯闪亮后缓慢熄灭 C ．a 点电势高于b 点，B 、C 灯闪亮后缓慢熄灭D ．b 点电势高于a 点，B 、C 灯不会闪亮只是缓慢熄灭 答案 B解析 电键K 闭合稳定时，电感线圈支路的总电阻较B 、C 灯支路电阻小，故流过A 灯的电流I 1大于流过B 、C 灯的电流I 2，且电流方向由a 到b ，a 点电势高于b 点．当电键K 断开，由于与电源断开，电感线圈会产生自感现象，相当于电源，b 点电势高于a 点，阻碍流过A 灯的电流减小，瞬间流过B 、C 灯支路的电流比原来的大，故B 、C 灯闪亮后再缓慢熄灭，故B 正确2．湖南省雅礼2010届高三上学期如图所示，L 1、L 2、L 3是完全相同的灯泡，L 为直流电阻可忽略的自感线圈，开关S 原来接通，当开关S 断开时，下面说法正确的是(电源内阻不计) ( D )A ．L 1闪亮一下后熄灭B ．L 2闪亮一下后恢复原来的亮度C ．L 3变暗一下后恢复原来的亮度D ．L 3闪亮一下后恢复原来的亮度3.如图所示，A 、B 、C 是三个完全相同的灯泡，L 是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)．则( )A ．S 闭合时，A 灯立即亮，然后逐渐熄灭B ．S 闭合时，B 灯立即亮，然后逐渐熄灭C ．电路接通稳定后，三个灯亮度相同D ．电路接通稳定后，S 断开时，C 灯立即熄灭 答案 AS L 1 L 2 L 3L解析因线圈L的直流电阻可忽略不计，S闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭，A正确．S闭合时，B灯先不太亮，然后亮，B错误．电路接通稳定后，B、C灯亮度相同，A灯不亮，C错误．电路接通稳定后，S断开时，C灯逐渐熄灭，D错误．4、如图所示，多匝电感线圈L的电阻不计，两个电阻的阻值都是R，电键S原来打开，通过电源的电流I0＝E2R，合上电键，线圈中有自感电动势，这个电动势将()A．有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零B．有阻碍电流的作用，最后电流小于I0C．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，但最后电流还是增大到2I0答案：D5．如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源．在t＝0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S.规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过D1和D2的电流，则下列四个图象中能定性描述电流I1、I2随时间t变化关系的是()答案 C解析在闭合开关S时，流过D2的电流立即增大到稳定值I2′，流过D1的电流由于线圈的自感作用并不能立即增加，而是缓慢地增加到I1′，且I1′＝2I2′，在断开开关S时，线圈中产生自感电动势，D1、D2和D3组成回路，回路中有逆时针方向的电流，且电流从I1′逐渐减小，最后减为零，所以选项C正确．6、(多选)如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源．t＝0时刻，闭合开关S，经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S.I1、I2分别表示通过灯泡D1和D2的电流，规定图中箭头所示的方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是()解析当S闭合时，L的自感作用会阻碍其中的电流变大，电流从D1流过；当L的阻碍作用变小时，L中的电流变大，D1中的电流变小至零；D2中的电流为电路总电流，电流流过D1时，电路总电阻较大，电流较小，当D1中电流为零时，电流流过L与D2，总电阻变小，电流变大至稳定；当S再断开时，D2马上熄灭，D1与L组成回路，由于L的自感作用，D1慢慢熄灭，电流反向且减小；综上所述知选项A、C 正确．答案AC7、图中L是绕在铁芯上的线圈，它与电阻R、R0及开关和电池E构成闭合回路．开关S1和S2开始都处在断开状态．设在t＝0时刻，接通开关S1，经过一段时间，在t＝t1时刻，再接通开关S2，则能较准确表示电阻R两端的电势差U ab随时间t变化的图线是()解析闭合开关S1，线圈产生的自感电动势阻碍电流的变大，U ab不会突然变大，D项错误；电流达到稳定后，再闭合开关S2，由于线圈的作用，原有电流慢慢变小，U ab也从原来的数值慢慢减小，A项正确．答案 A8、（10江苏卷）4.如图所示的电路中，电源的电动势为E,内阻为r,电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1时刻断开S,下列表示A、B两点间电压U AB随时间t变化的图像中，正确的是(B)【解析】开关闭合时，线圈的自感阻碍作用，可看做电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减U逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡的电小。
自感现象及应用
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…
自感现象及其应用
2.日光灯的主要元件及作用 (1)灯管 日光灯灯管的两端各有一个灯丝,灯管内充有微量的 氩和稀薄的汞蒸气,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 出柔和的可见光．
(2)镇流器 ①构造 镇流器是一个带铁芯的线圈,自感系数很大． ②作用 起辉器接通再断开的瞬间,镇流器能产生瞬时高压,加 在灯管两端,使灯管中的气体导电,日光灯开始发光. 在日光灯正常发光时,由于交变电流通过镇流器的线 圈,线圈中产生自感电动势,总是阻碍电流的变化,这时镇 流器起着降压限流的作用,保证日光灯的正常工作．
通电自感现象
L
1 2
R
R1
问题1：开关接通时,可以看到什么现象?为什么?
灯2立即变亮, 灯1逐渐变亮
断电自感现象
现象?为什么? 灯2立即熄灭, 灯1先闪亮,后逐渐变暗 灯泡闪亮一下,说明了什么?后来为什 么会慢慢变暗?
自感现象
当导体中的电流发生变化时,导体本身就产生感 应电动势,这个电动势总是阻碍导体中原来电流 的变化。这种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。这种现象 中产生的感应电动势,叫做自感电动势。
通电自感现象分析 开关刚接通时, 灯2立即变亮, 灯1逐渐变亮
R
L
I1
1
I感
2
I2
I总
电路稳定后, L变成一个电 阻,灯1、灯2的 亮度基本相同
R1
断电自感现象分析
I1
1
开关断开时, I总 I1、I2均变为零
I感 LI 2
L
I总 R1
灯2立即熄灭, I感 与IL 方向相同, 灯1先闪亮,后逐渐变暗
自感系数
1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比 2、自感系数 L－简称自感或电感
自感现象的原理及应用
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。
2.2自感现象及其应用
2、日光灯镇流器的作用是（ BC ）
A．启动时限制灯管中电流； B．启动时产生瞬间高压，点燃灯管；
C．工作时降压限流，使灯管在较低电压下工
作； D．工作时维持灯管两端有高于电源的电压， 使灯管正常工作。
3、家用日光灯电路如图示，S为启动器，A为灯管， L为镇流器，关于日光灯的工作原理，下列说法正 BC ） 确的是（ A. 镇流器的作用是将交流电变为直流电 B. 在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时 高压，使灯管开始工作 C.日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分离的 D.日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直 接辐射的
L
I0
提示：线圈中的电流不能突变
R
பைடு நூலகம்
S R
3、如图示电路，合上S时，发现电流表A1向右 偏，则当断开S的瞬间，电流表A1 、 A2指针的 偏转情况是（ A ） A. B. C. D. A1向左，A2向右 A1向右，A2向左 A1 、A2都向右 A1 、A2都向左
L R2
S
R1
A1
A2
4、同上题的电路中，L是一带铁芯的线圈，R为 电阻。两条支路的直流电阻相等。那么在接通和 断开电键的瞬间，两电流表的读数I1、I2的大小 关系是（ B ） A、接通时I1<I2，断开时I1>I2； B、接通时I2<I1，断开时I1=I2； C、接通时I1>I2，断开时I1<I2； D、接通时I1=I2，断开时I1<I2。
S
R2 R1
A1
A2
L
二、自感系数
1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比
2、自感系数 L－简称自感或电感 （1）决定线圈自感系数的因素：
I EL t
电磁感应中的自感和互感的现象与应用
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
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
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03
04
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06
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
自感现象的应用
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)
什么是电磁感应的自感现象如何应用它解决问题
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。
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1）自感现象：
2）自感现象的应用
三、作业
试卷
教师讲授
提问
成品
板书
小组排代表展示、抽查学生展示
20分钟
当线圈中通有电流时，线圈中就要储存磁场能量，通过线圈的电流越大，储存的能量就越多；在通有相同电流的线圈中，电感越大的线圈，储存的能量越多，因此线圈的电感也反映了它储存磁场能量的能力。
与电场能量相比，磁场能量和电场能量有许多相同的特点：
(1)磁场能量和电场能量在电路中的转化都是可逆的。例如，随着电流的增大，线圈的磁场增强，储入的磁场能量增多；随着电流的减小，磁场减弱，磁场能量通过电磁感应的作用，又转化为电能。因此，线圈和电容器一样是储能元件，而不是电阻类的耗能元件。
二、自感的危害
自感现象也有不利的一面。在自感系数很大而电流又很强的电路中，在切断电源瞬间，由于电流在很短的时间内发生了很大变化，会产生很高的自感电动势，在断开处形成电弧，这不仅会烧坏开关，甚至会危及工作人员的安全。因此，切断这类电源必须采用特制的安全开关。
三、磁场能量
电感线圈也是一个储能元件。经过高等数学推导，线圈中储存的磁场能量为
平山县职业教育中心教案首页
编号：＿＿号授课教师：＿＿赵习文＿＿＿＿＿授课时间：11月＿10＿＿＿
课题
自感现象应用
课时
1课时
授课班级
电12-4班
上课地点
301教室
教学
目标
能力(技能)目标
知识目标
领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。
1．掌握自感现象的应用
2．掌握磁场能量
教学重点
自感现象的应用自感电动势
教学难点
磁场能量自感现象
教学方法
小组学习法、示范教学法、讲授、问题引导法等
教学反思
步骤
教学内容
教学
方法
教学
手段
学生
活动
时间
分配
明确目标
一、明确目标：
教师解读学习目标
二、复习提问：
自感现象名词解释
自感电动势的公式
三.引入
讲授(口述)
演示启发
提问
讨论
展示
实物展示
课件
板书
个别回答
小组讨论
代表发言
15分钟
操作示范
一、自感现象的应用
自感现象在各种电器设备和无线电技术中有着广泛的应用。日光灯的镇流器就是利用线圈自感的一个例子。如图是日光灯的电路图。
1．结构
日光灯主要由灯管、镇流器和起动器组成。镇流器是一个带铁心的线圈，起动器的结构如图所示。
起动器是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装有两个电极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的U形触片。
灯管内充有稀薄的水银蒸汽，当水银蒸汽导电时，就发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的光。由于激发水银蒸汽导电所需的电压比220 V的电源电压高得多，因此日光灯在开始点亮之前需要一个高出电源电压很多的瞬时电压。在日光灯正常发光时，灯管的电阻很小，只允许通过不大的电流，这时又要使加在灯管上的电压大大低于电源电压。这两方面的要求都是利用跟灯管串联的镇流器来达到的。
(2)磁场能量的计算公式，在形式上与电场能量的计算公式相同。
教师
示范
课件
演示
教师
提问
课件
板书
演示
学生抢答
小组抢答30分钟合 Nhomakorabea学习1、日光灯电路的组成
2、镇流器的作用、启辉器的作用
3、叙述日光灯电路的工作原理
启发诱导
重点讲解
个别指导
课件
板书
个人操作
小组操作
25分钟
展示评价
一、展示结果：
展示学生对上面任务的完成结果
2．工作原理
当开关闭合后，电源把电压加在起动器的两极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使U形片膨胀伸长，跟静触片接触而使电路接通，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过。电流接通后，启动器中的氖气停止放电，U形触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。在电路突然断开的瞬间，镇流器的两端产生一个瞬时高压，这个电压和电源电压都加在灯管两端，使灯管中的水银蒸汽开始导电，于是日光灯管成为电流的通路开始发光。在日光灯正常发光时，与灯管串联的镇流器就起着降压限流的作用，保证日光灯的正常工作。