项目五 任务7 认识自感、互感和涡流现象（课件）- 高一《电工技术基础与技能》同步教学（哈工程·2020）

电磁应用技术 项目五 任务七 认识自感、互感和涡流现象 （1）了解自感、互感和涡流现象。 （2）能够根据电磁感应定律分析通电、断电时发生自感、互感现象的原因。 （3）了解自感、互感、涡流现象的应用和防止。 学习目标 当穿过线圈的磁通量发生变化时，会产生感应电动势。请思考一下，如何引起线圈中磁通量的变化呢？ 任务引入 一、自感 1. 自感现象 如图 5-40 所示的自感现象实验，A1、A2 是两只完全相同的灯泡，R 是滑线变阻器，L 是一个电感较大的铁心线圈。 知识点 调节滑线变阻器，使两个支路的电阻值相等。观察实验现象： （1）当开关 S 闭合时，A2 灯泡立即亮，而 A1 灯泡则是逐渐亮。 （2）当开关 S 闭合一段时间，两只灯泡一样亮以后，断开开关 S，A2 灯泡立即熄灭，而 A1 灯泡则是闪一下再熄灭。 这是什么原因呢？当开关 S 闭合时，线圈中的电流发生了由无到有的变化，电流产生的磁场的磁通由零变大，线圈中的磁通呈增加的趋势。根据楞次定律可知，线圈中的感应电动势要阻碍线圈中电流的变化，因此灯泡 A1 逐渐变亮。但与灯泡 A2 串联的是线性电阻，不会发生电磁感应现象，因而灯泡 A2 在接通电源后立即就亮。当开关 S 闭合一段时间后再断开，线圈中的电流发生了从有到无的变化，电流产生的磁场的磁通减小，线圈中的磁通呈减小的趋势。根据楞次定律可知，线圈中的感应电动势要阻碍线圈中电流的变化，因此 A2 灯泡闪一下再熄灭，A2 灯泡立即熄灭。 由上述实验可以看出，当线圈中的电流发生变化时，线圈本身就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化。 这种由于线圈自身电流发生变化而产生感应电动势的现象称为自感现象。在自感现象中产生的感应电动势称为自感电动势。 知识链接 自感电动势的方向 ●自感电动势总是阻碍引起它的电流的变化。 当I原增加时,I感方向和I原反向; 当I原减小时,I感方向和I原同向; ●自感电动势的大小:与电流的变化率成正比 E=L 不同的线圈，即使电流变化快慢相同，自感电动势也不相同。电学中用自感系数L来表示这种属性。 自感电动势 2. 自感系数 当空心线圈中通过电流后，这个电流产生的磁场使每匝线圈具有的磁通 Φ 称为自感磁通。使 N匝线圈具有的磁通称为自感磁链，用字母 ψ 表示。则 Ψ=NΦ （5-8） 我们把线圈中通过单位电流所产生的自感磁链称为自感系数，也称自感量，简称电感，用 L 表示，单位为亨利，简称亨，用字母 H 表示，即 L = （5-9） 式中，ψ 为由线圈自身的电流产生的自感磁链，Wb ；i 为通过线圈的电流，A ；L 为线圈的电感，H。 电感是衡量线圈电流产生自感磁链的能力的物理量。在实际使用中，电感的常用单位还有毫亨（mH）、微亨（μH），它们之间的换算关系是 1 H=103 mH=106 μH 电感 L 是由线圈本身的特性决定的，只与其大小、线圈的匝数、几何形状及线圈中媒介质的磁导率有关。一般情况下，匝数越多，L 越大。而线圈中是否有电流或电流的大小都不会影响线圈电感。对于铁心线圈，L 不是电感常数。对空心线圈，当其结构一定时，L 为常数。我们把线圈统称为电感线圈或电感器，简称电感。L 为常数的线圈称为线性电感，不是常数的线圈称为非线性电感。 3. 自感现象的应用 自感现象在各种电气设备和无线电技术中有广泛的应用。自感线圈是交流电流的重要元件，构成 RL 电路、RLC 电路。在无线电设备中，用它和电容组成振荡电路，来发生电磁波。 日光灯就是利用自感电动势产生瞬时高压来点亮灯管工作的。日光灯正常工作电压低于 220 V，启动电压高于 220 V，而电源电压却为 220 V。如图 5-41 所示，将镇流器（一个带铁心的线圈）与日光灯串联，在启辉器断电的瞬间，镇流器产生一个很高的自感电动势，与电源电压一起加在日光灯两端，使灯管内气体导通发光。日光灯正常工作时，镇流器又相当于一个电阻，起分压作用，使灯管的工作电压低于电源电压。 自感现象也有不利的一面。在一些电工设备中，自感现象的存在造成过电压、过电流，从而使电气设备受到危害。如大型电动机的定子绕组中，在切断电路的瞬间，由于电流急剧变化，会产生很高的自感电动势，形成电弧放电。这不仅会烧坏开关等电器，更甚者