物理选修3-2知识点.doc

物理选修3-2知识点
互感和自感
1、互感、互感电动势
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,这种现象叫做互感,这种感应电动势叫做互感电动势。
如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,在另一个线圈中会产生感应电动势。
互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,且可发生于任何两个相互靠近的电路之间.
2、利用互感现象,可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈,变压器就是利用互感现象制成的。
互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用,如收音机里的“磁性天线”利用互感现象可以把广播电台的信号从一个线圈传送到另一个线圈。
3、互感现象是电磁感应现象中的一种,同样遵守法拉第电磁感应定律。
知识点二、自感现象
1、自感电动势
当导体中的电流发生变化时,它周围的磁场就随着变化,并由此产生磁通量的变化,因而在导体中就产生感应电动势,这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化,此电动势即自感电动势。
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。
2、自感现象
由于导体本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。
3、自感电动势的大小
(1)自感电动势的大小由法拉第电磁感应定律计算,它正比于通电线圈中磁通量的变化率。具体地说:自感电动势正比于自身电流的变化,即,同时还与线圈的自感系数L有关,
(2)自感系数
。
自感系数 L由线圈本身的特性决定,线圈越长、单位长度上的匝数越多,横截面积越大,它的自感系数就越大。线圈增加了铁芯,自感系数就增大。
自感系数的单位:亨利,简称亨,符号是 H。常用单位还有:毫亨(m H) 微亨(μH)
4、自感电动势的作用
根据楞次定律知,当线圈中的电流增加时,线圈中的自感电动势与电流方向相反,阻碍电流的增加,如图甲所示;当线圈中的电流减小时,线圈中的自感电动势与电流方向相同,阻碍电流减小(图乙)。
概而言之,自感电动势总是阻碍线圈自身电流的变化。
5、自感现象及其应用
①大的通电线圈在断电时,会产生高压放电现象,此现象得到了很多应用,如日光灯启动、汽油机点火等,但高压放电现象也会造成仪器、设备的破坏,危及人身安全必须引起注意。
②由于自感的作用,通电线圈中的电流不能发生突变,也就是说自感使得线圈中的电流变大或减小用的时间变长,起到“延时”作用,此现象在延时继电器中得到应用。.如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈
L的电阻可以忽略,下列说法中正确的是:( )
A、合上开关K接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮。
B、合上开关K接通电路时,A1和A2始终一样亮。
C、断开开关K切断电路时,A2立刻熄灭,A1过一会儿才熄灭。
D、断开开关K切断电路时,A1和A2都要过一会儿才熄灭
解析:K接通电路瞬间,穿过L的磁通量也随着增加,因而L中产生一个与电流相反的自感电动势。这个自感电动势的作用是阻碍电流的增加(或者说让电流慢慢增大),直到稳定。所以与L串联的灯A1是慢慢亮起来的。而灯A2中的电流是发生突变,所以A2先亮。当电路稳定时,电流中的电流不再变化,因而L中没有感应电动势。又L电阻忽略不计,所以A1A2两端电压相等,一样亮。故A正确,B错误。
K断开瞬间,通过L的电流突然变小,磁通量也减小,因而L中产生一个与电流方向一致的自感电动势。这个自感电动势的作用是让电流逐渐变为零,所以原电流在A1、L、A2组成的串联电路沿逆时针方向通过,最后变为零。所以D正确,C错误。
要注意当电路突然断开时,自感电动势产生的感应电流只是在原电流的大小的基础上逐渐变小到零,决不会超过原电流的大小。因此本题中,当 K断开瞬间,A、B灯的亮度不会超过稳定时的亮度。
而在下图所示电路中,当 K断开瞬间,灯C却更亮一下再熄灭,这是因为线圈L的电阻小于灯C的电阻,电路稳定时有IL>IC,当K断开时,自感电流由右向左通过灯C,瞬间电流超过灯C原先稳定时的电流,所以灯C先亮一下再熄灭。
思考:在断电自感中,为什么开关断开后,灯泡的发光会持续一段时间?甚至会比原来更亮?试从能量的角度加以讨论。
开关闭合时线圈中有电流,电流产生磁场,能量储存在磁场中,开关断开时,线圈作用相当于电源,把磁场中的能量转化成电能。
知识点三、涡流电磁阻尼和电磁驱动
:
穿过金属块的磁通量发生变化时,在金属块中产生的旋涡式的电流叫做涡流。
涡流现象是电磁感应现象的一种情况,是由于穿过金属块的磁通量发生变化,在金属块内产生感应电动势,从而使金属块内自成闭合回路中有电流产