法拉第电流感应定律 自感

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1、法拉第电流感应定律自感【教学结构】一、感应电动势1.感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势。产生感应电动势的部分电路导体就相当于电源。例如切割磁感线的导体就相当于电源，回路的其它部分为外电路，在导体内部电流从低电势流向高电势，是克服电磁力做功的结果。在外电路电流由高电势流向低电势。2.感应电动势的大小(1)认真做好教材中的实验，从分析实验现象得出：无论电路是否闭合，磁通量变化都会产生感应电动势，其大小与磁通量变化快慢有关。磁通量变化越快，感应电动势越大。(2)法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比。即，即磁通量变化率，物理意义：穿

2、过电路的磁通量变化快慢,n为线圈的匝数，如果n匝数圈与电阻或用电器连接为回路，n匝线圈为电源，其余为外电路。此时注意比较，磁通量、磁通量变化量，磁通量变化率的物理意义，与感应电动势的关系，有无磁通量不影响是否产生感应电动势，是否产生感应电动势由磁通量变化决定，但磁通变化量大小不决定感应电动势的大小，而磁通量变化率才是决定感应电势大小的基本因素。(3)在导体切割磁感线情况下感应电动势大小如图图1所示，ce、df为两根平行金属导轨，金属棒ab至于水平导轨之上，以速度υ向右匀速运动，若匀强磁场磁感应强度为B，金属棒长度为L。设在t时间内金属ab运动到a’b’的位置。由abcd

3、组成的闭合回路，变成a’b’cd，面积增加了S=Lυt，磁道量变化量=BLυt，根据法拉第电磁感应定律可设：=BLυ。可见导体切割磁感线时感应电动势是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的特殊形式。比较与，①前者是以闭合回路为研究对象，后者以回路中一段导体为研究对象；②前者感应电动势为时间内的平均值，后者为某一时刻的瞬时值；③前者适用范围普遍，而后者只适用于导体切割磁感线，此时使用，比较方便。符合能量守恒规律。如图1所示的情况，设在回路中产生感应电动势为，感应电流为I，其方向如图2所示。感应电流在磁场中受力向左，且大小为BIL，为保证使金属棒向右匀速运动必须受向右的力F

4、，且F=BIL，力F对金属棒做功，把其它形式能转化为电能，做功功率为P=Fυ=BILυ6，也为把其它形式能转化为电能的功率，在闭合回路中电功率P电=I，所以应有：I=BILυ，=BLυ，可见它符合能量守恒规律。3.感应电动势的方向感应电动势的方向即是感应电流的方向，或日感应电流方向即为高电势的方向。如图2所示，感应电流由b流向a，则a为高电势，b为低电势。在全电路中，金属棒ab是电源，在电源内部电流从低电势流向高电势。如图3所示，条形磁铁N极向下运动，根据楞次定律可以判定线圈中感应电流应为如图所示方向，b点为高电势，a点为低电势。电流计部分电路为外电路，电流应从高电势流

5、向低电势，电流方向为由b向a。二、自感现象1.做好实验：按如图4所示电路图做实验。接通电键K，调整R的阻值使灯A1、A2亮度相同；调整R1，使A1、A2都正常发光。实验现象：关闭电键K时，A2马上正常发光，A1逐渐亮起来。如何解释这种现象。还可以做其它实验，观察现象，努力用电磁感应理论解释。2.自感现象如图5所示，当关闭电键K时，线圈B中有感应电流，是因为A线圈中电流从无到有，线圈A的磁场开始产生，使B线圈中磁通量发生变化，而产生感应电流，是电流感应现象，使滑动头P滑动也能使线圈B中产生感应电流，因为A线圈内电流变化引起B线圈中产生感应电流称之为互感。在此同时A线圈内磁

6、通量发生变化，因此A线圈内也会产生感应电动势。由于自身电流变化而产生感应电动势的现象称为自感现象。产生的感应电动势的自感电动势。自感现象实质也是电磁感应现象，可用楞次定律判断自感电动势的方向。适用自感现象理论解释前面的实验现象。3.自感系数自感现象是符合法拉第电磁感应定律的：，是与（电流变化率）成正比的，因此自感电动势应与成正比，可写成自=L，L为比例常数，在物理学中又称为自感系数，对于L的物理意义不要过多追求，只知道：(1)在相同的情况下，自感系数L越大，产生的自感电动势越大，反之越小；(2)自感系数是由线圈自身决定的，L与线圈的形状、大小、匝数、是否有铁心有关。匝数

7、越多，自感系数越大，有铁心比没有铁心自感系数大；(3)自感系数L又称之为电感。4.自感现象的应用6日光灯的镇流器就是利用自感现象的一个例子。如图6所示的电路图，日光灯主要由灯管M、起动器S、镇流器L组成。灯管工作原理：灯管内水银蒸气导电，发出紫外线，使管壁上荧光粉发出白光，要激发水银蒸气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。为满足这些要求设置了镇流器和起动器，起动器的作用是开关闭合后把电路接通，电路接通后又使电路自动断开。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