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自感現(xiàn)象及其應用
自感現(xiàn)象:當線圈中的電流發(fā)生變化時,它所激發(fā)的磁場穿過該線圈自身的磁通量也隨之變化,從而在該線圈自身產(chǎn)生感應電動勢的現(xiàn)象,稱為自感現(xiàn)象,這樣產(chǎn)生的感應電動勢,稱之為自感電動勢,通常可用來表示。
自感系數(shù): 設閉合回路中的電流強度為i,依據(jù)畢奧-薩伐爾定律,空間任意一點的磁感強度B的大小都和回路中的電流強度i成正比,因此穿過該回路所包圍面積內的磁通量也和i成正比,即:,比例系數(shù)L叫做回路的自感系數(shù),簡稱自感。
自感系數(shù)L的單位:H,稱為亨利,簡稱亨。從上式可見,某回路的自感系數(shù)L在數(shù)值上等于這回路中的電流強度為1安培時,穿過這回路
2、所包圍面積的磁通量。
留意:依據(jù)法拉第電磁感應定律可得,回路中所產(chǎn)生的自感電動勢可用自感系數(shù)L表示為:,
由此可知:自感系數(shù)與回路電流的大小無關,打算線圈回路自感系數(shù)的因素是:線圈回路的幾何外形、大小及四周介質的磁導率。自感系數(shù)表征了回路本身的一種電磁屬性。
自感試驗演示: 關于自感現(xiàn)象,我們可以用下述兩個試驗的對比來觀看。在左圖所示的電路中,直流電路中只串接了一個白熾燈泡R。在右圖所示的電路中,直流電路中還多串接了一個自感系數(shù)L較大的線圈,這一電路稱為L-R電路。通過按下和打開電鍵,可以看到燈泡明、暗的變化,以及電流計G的指針所顯示的回路電流的變化。
自感電
3、路中電流的暫態(tài)過程: 在上述自感現(xiàn)象演示中看到,由于自感電動勢的存在,當接通電源時,電流由零增到穩(wěn)定值要有一個過程;同樣,切斷電源時,電流由穩(wěn)定值衰減到零,亦需一個過程。這些過程都稱為L-R電路的暫態(tài)過程。 由和歐姆定律可以計算出L-R 電路的電流變化規(guī)律。
1.按下電鍵,電路中電流i隨時間t增長的規(guī)律為:
2.打開電鍵,電路中電流i隨時間t衰減的規(guī)律為:
其中:稱為L-R 電路的時間恒量,其值打算電流衰減的快慢。
自感現(xiàn)象的防止和應用: 在很多電器設備中,常利用線圈的自感起穩(wěn)定電流的作用。例如,日光燈的鎮(zhèn)流器就是一個帶有鐵芯的自感線圈。此外,在電工設備中,常利用自感作用制成自耦變壓器或扼流圈。在電子技術中,利用自感器和電容器可以組成諧振電路或濾波電路等。 另一方面,通常在具有相當大的自感和通有較大電流的電路中,當扳斷開關的瞬時,在開關處將發(fā)生強大的火花,產(chǎn)生弧光放電現(xiàn)象,亦稱電弧。電弧發(fā)生的高溫,可用來冶煉、熔化、焊接和切割熔點高的金屬,溫度可達2000℃以上,有破壞開關、引起火災的危急。因此通常都用油開關,即把開關放在絕緣性能良好的油里,以防止發(fā)生電弧。
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