电磁学基础自感与涡流

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一、自感现象

1.自感

由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象叫作自感现象。产生的电动势叫作自感电动势。电流I变化时,自感电动势阻碍电流的变化。(当I增加,自感电动势反抗I的增加;当I减小,自感电动势补充I的减小)

自感实验实物图

2.原因

导体本身的电流变化,引起磁通量的变化。

3.自感电动势与自感系数

①.自感电动势E=LΔI/Δt反映电流变化的快慢

②.自感系数L决定于线圈的自身(长度、截面积、匝数、铁芯)。

③.自感电动势由L和I的变化率共同决定。

④.单位:亨利(H)。1H=mH,1mH=μH。

4.对自感现象的理解

①.自感线圈的作用

自感实验电路间图

a.使线圈中的电流渐变而不突变,即电流从一个值变化到另一个值需要一定的时间。

b.在阻碍电流增大的过程中本身储存了磁场能,而在阻碍电流减小的过程中,又把储存的磁场能释放出来。

c.当流过自感线圈的电流不变时,线圈仅起导线(或电阻)的作用。

②.自感电动势的方向

a.如果导体中原来的电流是增大的,自感电动势就要阻碍原来电流的增大,即感应电流的方向与原电流方向相反。

b.如果导体中原来的电流是减小的,自感电动势就要阻碍原来电流的减小,即感应电流的方向与原电流的方向相同。

③.通电自感和断电自感的对比

自感实验规律总结

5.日光灯

日光灯是家庭、企事业单位最常见的照明灯具之一,它以节能、亮度高、光线柔和而深受人们的喜爱。日光灯主要由灯管、镇流器、启动器三部分组成。灯管用于发光,启动器用于自动通断电路,镇流器用于产生瞬间高压(自感电动势)点燃灯管以及电路稳定后起到降压限流的作用。当开关闭合后,启动器动静触片间发出辉光,使得动触片上的双金属片膨胀伸长,当和静触片接触接通电路后辉光消失,动静触片断开,镇流器由于电流急剧减小而产生瞬间高压使灯管中气体放电而发光。

二、涡流

涡流简图

1涡流

块状金属放在变化的磁场中,或让它在磁场中运动,金属块内有感应电场产生,从而形成闭合回路,这时感生电场力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流,所以叫作涡电流。“涡电流”简称涡流。

2涡流的热效应

当变压器的线圈通过交变电流时,在铁芯内部有变化的磁场,因而产生感生电场,引起涡流。涡流在通过电阻时要放出焦耳热。

①.应用:利用热效应进行加热的方法称为感应加热。实际上,一般使用高频交流电激发涡流。如高频焊接和高频感应炉。

电磁炉——涡流的热效应

②.控制:导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时,因涡流而导致的能量损耗称为涡流损耗。涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。为减少涡流,变压器、电机中的铁芯都是用很薄的硅钢片叠压而成。

3涡流的磁效应

①.电磁阻尼现象把铜板做成的摆放到电磁铁的磁场中,当电磁铁未通电时,摆要往复多次,才能停止下来。如果电磁铁通电,磁场在摆动的铜板中产生涡流。涡流受磁场作用力的方向与摆动方向相反,因而增大了摆的阻尼,摆很快就能停止下来。这种现象称为电磁阻尼。

②.应用电磁仪表中的电磁阻尼器就是根据涡流磁效应制作的。




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