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2.4 自感現象
知識回顧
產生電磁感應的條件是什么呢？
穿過閉合回路的磁通量發生變化，就會在回路中產生感應電動勢和感應電流。
邁克爾·法拉第
Michael Faraday( 1791—1867)
即使兩個線圈之間沒有任何接觸，其中一個線圈的電流變化導致的磁場變化會在另一個線圈中產生感應電動勢。
當只有一個線圈時
線圈自身電流的變化，是否也可以使得自身產生一個感應電動勢呢？
當電路中有兩個線圈時
問題提出
猜想一：線圈自身電流的變化是可以使自身激發產生感應電動勢；
實驗探究
猜想二：線圈自身電流的變化不可以使自身激發產生感應電動勢。
實驗探究
E
S
A2
A1
實驗探究
實驗探究
A1
A2
R1
R2
E
S
實驗操作 實驗現象
有線圈
無線圈
有線圈
無線圈
燈泡A2瞬間變亮
燈泡A1延遲變亮
通電瞬間
斷電瞬間
燈泡A2閃亮一下后熄滅
燈泡A1熄滅
概念表述
當一個線圈中的電流變化時，它產生的變化的磁場不僅在鄰近的電路中激發出感應電動勢，同樣也在它本身激發出感應電動勢。這種現象稱之為自感現象。
什么是自感現象？
理論分析
B
I
I
E感
E感
實驗分析
A1
A2
R1
R2
E
S
實驗操作 實驗現象
通電瞬間 有線圈 燈泡A1延遲變亮
無線圈 燈泡A2瞬間變亮
E感
阻礙電流的變化！
理論分析
B
I
I
E感
E感
實驗分析
A1
A2
R1
R2
E
S
實驗操作 實驗現象
斷電瞬間 有線圈 燈泡A1熄滅
無線圈 燈泡A2閃亮一下后熄滅
I1
I
I2
E’
I3
穩定發光時
I3=I
I1=I2， I> I1
斷開開關瞬間
I3>I2
即I> I2
危害——電車火花
拾電器
危害——電車火花
電車的電動機存在的大線圈，在行駛過程中，由于接觸不良，線圈將在電纜處產生高壓，電流擊穿空氣，產生電火花。
危害——開關火花
油浸開關
油浸式變壓器
應用——日光燈
啟動器
燈管
鎮流器
應用——日光燈
燈管工作時需要維持一定大小的電流與電壓，電壓大概維持在70-80V。
燈管發光主要靠其內部氣體電離導電，氣體電離所需電壓大概為500V；
應用——日光燈
啟動器內部的氖氣發光發熱使得兩觸片受熱接觸，電路接通；
電路接通后其電壓下降，氖氣停止放電，兩觸片冷卻收縮，兩級斷開。
應用——日光燈
鎮流器的主要構造為線圈
日光燈發光前，鎮流器內部的線圈因斷電產生非常大的自感電動勢，進而將燈管內部的氣體電離。
燈管正常發光時，由于流經鎮流器的電流為交變電流，鎮流器利用自感現象，起到降壓限流的作用。
應用——日光燈
電子鎮流器節能、穩定，具備啟動器的功能
電容器
電阻器
電感器
自感系數
實驗表明，磁場的強弱正比于電流的強弱，也就是說明：
磁通量的變化正比于電流的變化。因此，自感電動勢正比
于電流的變化率
L 自感系數簡稱自感或電感
單位：亨利 H
L：與線圈的大小、形狀、圈數及有無鐵芯有關
約瑟夫·亨利
Henry Joseph
1797-1878
美國著名物理學家
1867年起，任美國科學院第一任院長
1829年制成了能提起一噸重鐵塊的電磁鐵；
1830年發現電磁感應現象，
1832年發現了電流的自感現象；
……
自感系數
開關閉合時線圈中有電流，電流產生磁場，能量儲存在磁場中，開關斷開時，線圈作用相當于電源，把磁場中的能量轉化成電能。
磁場的能量
當線圈通電瞬間和斷電瞬間，自感電動勢都要阻礙線圈中電流的變化，使線圈中的電流不能立即增大到最大值或不能立即減小為零
電的“慣性”大小決定于線圈的自感系數
磁場的能量
1.自感：由于導體本身的電流發生變化而產生的電磁感應現象，叫自感現象。
① 通電自感 產生的感應電動勢阻礙自身電流的增大
② 斷電自感 產生的感應電動勢阻礙自身電流的減小
2.自感系數：描述線圈產生自感電動勢的能力，線圈越大，越粗，匝數越多，自感系數越大。帶有鐵芯的線圈的自感系數比沒鐵芯時大得多。
4.磁場的能量：磁場可以儲存能量，并可以和其他能量相互轉化。
小結
例1：關于自感現象，下列說法正確的是（ ）
A、感應電流一定和原電流方向相反
B、線圈中產生的自感電動勢較大時，其自感系數
一定較大
C、對于同一線圈，當電流變化較快時，線圈中的
自感系數較大
D、對于同一線圈，當電流變化較快時，線圈中的
自感電動勢也較大
D
學以致用
例2.如圖所示，兩個電阻均為R，電感線圈L的電阻及電池內阻均可忽略不計，S原來斷開，電路中流 ，
現將S閉合，于是電路中產生了自感電動勢，此自感電動勢的作用是（ ）
使電路的電流減小，最后 減小為零
有阻礙電流增大的作用，最后電流小于
有阻礙電流增大的作用，因而電流總保持不變
有阻礙電流增大的作用，但電流最后還是變為
D
練習1：如圖所示，電路甲、乙中，電阻R和自感線圈L的
電阻值都很小，接通S，使電路達到穩定，燈泡D
發光。則（ ）
A．在電路甲中，斷開S，D將逐漸變暗
B．在電路甲中，斷開S，D將先變得更亮，再漸漸變暗
C．在電路乙中，斷開S，D將漸漸變暗
D．在電路乙中，斷開S，D將變得更亮，再漸漸變暗
AD
例3．如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN，當PQ在外力作用下運動時，MN在磁場力作用下向右運動，則PQ所做的運動可能是（ ）
A．向右勻加速運動
B．向左勻加速運動
C．向右勻減速運動
D．向左勻減速運動
BC
1.有關自感現象,下列敘述中正確的是：（ ）
A、有鐵芯的多匝金屬線圈中,通過的電流強度 不變時,無自感現象發生,線圈的自感系數為零
B、導體中所通電流發生變化時,產生的自感電 動勢總是阻礙導體中原來電流的變化
C、線圈中所通電流越大,產生的自感電動勢也越大
D、線圈中所通電流變化越大,產生的自感電動勢也越大
B
2.如圖所示的電路中，A1和A2是兩個相同的小燈泡，線圈L的電阻可以忽略，下列說法正確的是( )
A.合上開關S接通電路時,A2先亮,A1后亮,最后一樣亮
B.合上開關S接通電路時,A2和A1始終一樣亮
C.斷開開關S切斷電路時,A2立刻熄滅,A1過一會兒才熄滅
D.斷開開關S切斷電路時,A2和A1都要過一會兒才熄滅
AD
S
A1
A2
L
A.燈A立即熄滅
B.燈A慢慢熄滅
C.燈A突然閃亮一下再慢慢熄滅
D.燈A突然閃亮一下再突然熄滅
L A
A
3.如圖所示，L為自感系數較大的線圈，電路穩定后小燈泡正常發光，當斷開電鍵的瞬間會有( )
4.如圖所示,當S閉合時,通過燈A的電流為I,通過線圈的電流為2I,在某時刻t0,S斷開,則能正確反映燈A中電流變化的圖是( )
L
A
2I
I
S
I
i
t
to
0
I
i
t
to
0
-I
I
i
t
to
0
-I
-2I
I
i
t
to
0
2I
A
B
C
D
C
5．如圖所示的電路中，L為電阻很小的線圈，G1和G2為零點在表盤中央的相同的電流表，當開關S閉合時，電流表G1指針偏向右方，那么當開關S斷開時，將出現的現象是（ ）
A．G1和G2指針都立刻回到零點
B．G1指針立刻回到零點，而G2指針緩
慢地回到零點
C．G1指針立刻回到零點，而G2指針先
　立即偏向左方，然后緩慢地回到零點
D．G1指針先立即偏向左方，然后緩慢
　地回到零點，而G2指針緩慢地回到零點
D
G1
G2
6.如圖所示，兩圓環A、B置于同一水平面上，其中A為均勻帶電絕緣環，B為導體環，當A以如圖所示的方向繞中心轉動的角速度發生變化時，B中產生如圖所示方向的感應電流，則（ ）
A ．A可能帶正電且轉速減小
B ．A可能帶正電且轉速增大
C ．A可能帶負電且轉速減小
D ．A可能帶負電且轉速增大
BC
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