电磁感应(Electromagnetic induction)现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流(感生电流)。迈克尔·法拉第是一般被, 以下是为大家整理的关于电磁感应线圈抽头4篇 , 供大家参考选择。
电磁感应线圈抽头4篇
第一篇: 电磁感应线圈抽头
电磁感应现象
【教学目标】
一、知识与技能
1、知道电磁感应现象的发现相关的物理学史;
2、能根据实验事实归纳产生感应电流的条件.
二、过程与方法
1、体会科学探索的过程特征,领悟科学思维方法;
2、通过演示和学生设计实验,培植学生的科学兴趣,培养学生的创新意识和创新能力,实验动手能力以及对现象的概括归纳能力. 领会合作的乐趣.
3、领悟科学探究中提出问题、观察实验、得出结论、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。
三、情感、态度与价值观
1、通过对物理学中对称美、简洁美的介绍赏析,培养学生欣赏物理学中美的情怀。
2、经历科学探究的过程,培养学生的科学态度和科学精神。
3、以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。
【教学重点和难点】
教学重点:电磁感应的内涵以及探索电磁感应现象的科学思想和方法.
教学难点:教师对学生探究式学习的操控及学生对实验现象的分析总结──磁通量的变化。
【教学方法和手段】
本课以探究式教学模式为主,结合问题法、演示法、启发法、归纳法、多媒体辅助法等教学方法。
【教学准备】
演示实验:灵敏电流计,条形磁铁,线圈
学生分组实验:灵敏电流计,滑动变阻器,条形磁铁,原副线圈一套,干电池2节,开关一只,导线若干.
【教学过程】
物理学史引入——问题提出
1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了――电流的磁效应,揭示了电和磁之间存在着联系,这一惊人发现使当时整个科学界受到很大的震动,受到了这一发现的启发,人们由物理学中的“对称”思想开始考虑这样一个问题:既然“电能生磁”,那“磁能不能生电”呢?
法拉第实验——问题解决
在1822年, 法拉第在笔记本中就记下了这样的信念: “一定要转磁为电”,人们最容易想到的就是把导线绕在磁铁上来实现磁生电,起初,法拉第也试图用强磁铁靠近闭合导线或用强电流使邻近的闭合导线中产生出稳定的电流,但都一次次地失败了。他泡在实验室里,进行各种磁电试验,试验、失败、再试验,功夫不负有心人,法拉第坚韧不拔的精神终于迎来了电学史上最辉煌的一天,1831年8月29日,经过大量实验后,他终于实现了“磁生电”的夙愿,宣告了电气时代的到来。
演示实验——证实“磁能生电”
同学们如果你们是当时的法拉第,你们会如何从实验中去找到这种前所未有的感应现象呢?
在这个实验中,磁场是由条形磁体提供的。是不是只有条形磁铁才能提供磁场呢?
生:不,电流也能产生磁场,通电电螺线管也能产生磁场。
学生实验——探究产生感应电流的条件
总结结论,产生感应电流的条件:只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流产生。
规律应用——发电机的产生
“电生磁”现象的发现为人们梦寐以求的“磁生电”点燃了希望之光。由于法拉第对当时产生电的方法(伏打电池既昂贵产生的电流很小)不满意,在发现电磁感应现象之后,同年10月28日,法拉第还进行了最早的发电机实验.制作了圆盘发电机这台实验装置是人类历史上第一台发电机.人们利用风力、水力、火力等带动发电机,得到源源不断的廉价的电能,使人类走进了电气时代.
第二篇: 电磁感应线圈抽头
理解电磁感应现象的本质是磁通量的变化
掌握产生感应电流的条件
教学难点:理解产生感应电流的条件
考试要求:高考Ⅱ(磁通量,电磁感应现象)
课堂设计:本节教学对磁通量的定义、放置角度影响大小来得到计算式和最大值的条件,考虑到学生对平面和立体图的转化困难,需要通过空间的模拟来辅助。电磁感应现象的本身并不复杂,只是磁与电、电与磁都一起出现会有所混淆。电磁感应现象的产生是初中知识,而用高中磁通量的观点来表述是一个高层次的要求。由于要求学生由初中的“切割”上升到“磁通量变化”会有一定的困难,允许学生有一定的适应时间。
解决难点:磁通量作为一个本章常用的概念是十分重要的。做好电磁感应的演示实验,认识到由切割到磁通量的变化是必要的,并严密注意学生的发言,引导学生自己概括和总结用磁通量的变化来叙述。从熟悉的切割类引申到磁通量的变化类——切割不明显,让学生注意到判断方法的修正是一种适应范围更广的判断。
培养能力:理解能力,分析综合能力,逻辑推理能力,空间想象能力
思想教育:尊重科学、尊重事实和精确细心的科学态度
学生现状:磁通量的新概念能听懂但理解不到位;
知道电磁感应现象,但根因没有达到用磁通量描述的要求;
用磁通量的观点来表示感应电流的条件有困难。
课堂教具:线圈模型,灵敏电流计,条形磁铁,螺线管(套),导线,直流电源,变阻器
一、磁通量
在本章的研究中我们经常要将线圈置入磁场中来分析问题,所以我们将关注一个还跟在磁场中的面积有关的物理量——磁通量
如果一个面积为S的面垂直一个磁感应强度为B的匀强磁场放置,我们定义把B与的乘积叫做穿过这个面的磁通量.
【板书】(一)磁通量(φ)
(1)定义:面积为S,垂直匀强磁场B放置,则B与S乘积,叫做穿过这个面的磁通量,用Φ表示.
(2)公式:φ=BS (B⊥S)
(3)单位:韦伯(Wb) 1Wb=1T·m2
我们又知道磁场的强弱(即磁感应强度)可以用磁感线的疏密来表示,磁感线越密的地方,穿过单位面积的磁感线条数越多;如果不垂直,可以作出它在垂直于磁场方向上的投影平面。(如图16-3)穿过两个平面的磁感线条数相等,所以磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数.
注意强调:
①公式φ=BS来计算磁通量,但是只适合于匀强磁场.
②如果B与S不垂直时,必须作出S在垂直于磁感线方向上的投影面S’ φ=BS
③B⊥S时,φmax=BS ;B1831年10月17日场是匀强磁场
b.磁感线要与平面相垂直
(二)电磁感应现象
(1)定义:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象。
(2)感应电流:在电磁感应现象中出现的电流叫做感应电流。
(3)感应电流的产生条件:a.回路闭合;b.穿过回路的磁通量发生变化
(三)电磁感应现象中的能量发生转化
(1)机械能(或其他形式的能)转化为电能
(2)电能(转化)磁场能(转化)电能
第三篇: 电磁感应线圈抽头
电磁感应应用题
1水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接;导轨上放一质量为m的金属杆(见下图),金属杆与导轨的电阻忽略不计;均匀磁场竖直向下。用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会变化,v与F的关系如右下图。(取重力加速度g=10m/s2)
(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动?
(2)若m=0.5kg, L=0.5m, R=0.5Ω;磁感应强度B为多大?
(3)由v—F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?
2.如图所示,在水平面上有一个固定的两根光滑金属杆制成的37°角的导轨AO和BO,在导轨上放置一根始终和OB垂直的金属杆CD,导轨和金属杆是用同种材料制成的,单位长度的电阻值均为,整个装置位于垂直纸面向里的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度随时间的变化关系为B=0.8T,现给棒CD一个水平向右的外力,使CD棒从t=0时刻由O点处开始向右做匀加速直线运动,加速度大小为,求:
(1)t=4s时,回路中的电流大小;(2)t=4s时,CD棒上安培力的功率是多少?
3. 两根金属导轨平行放置在倾角为的斜面上,导轨下端接有电阻,导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上,磁感强度B=0.5T。质量为,电阻可不计的金属棒ab静止释放,沿导轨下滑。如图所示,设导轨足够长,导轨宽度,金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好,当金属棒高度下降h=3m时,速度恰好达到最大速度2m/s,求此过程中电阻产生的热量?
4、如图,连接两个定值电阻的平行金属导轨与水平面成θ角,R1 = R2 = 2R,匀强磁场垂直
穿过导轨平面。有一导体棒ab质量为m,棒的电阻也为2R,棒与导轨之间的动摩擦因数为
μ。导体棒ab沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v时,定值电阻
R2消耗的电功率为P,下列正确的是( )
A.此时重力的功率为mg v cosθ
B.此装置消耗机械能的功率为 μ mg v cosθ
C.导体棒受到的安培力的大小为6 P / v
D.导体棒受到的安培力的大小为8 P / v
5. 图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨,间距为0.40m,电阻不计。导轨
所在平面与磁感应强度B为0.50T的匀强磁场垂直。质量m为、电阻为的
金属杆ab始终垂直于导轨,并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为
的电阻。当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑,整个电路消耗的电功率P为
0.27W,重力加速度取,试求速率v和滑动变阻器接入电路部分的阻值R2。
6.如图所示,MN、PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨,匀强磁场的磁感线垂直导轨平面,导轨左端接阻值的电阻,电阻两端并联一电压表,垂直导轨跨接一金属杆ab,ab的质量,电阻。ab与导轨间动摩擦因数,导轨电阻不计,现用的恒力水平向右拉ab,使之从静止开始运动,经时间t=2s后,ab开始做匀速运动,此时电压表示数U=0.3V。重力加速度g=10m/s2。求:
(1)ab匀速运动时,外力F的功率。
(2)ab杆加速过程中,通过R的电量。
(3)ab杆加速运动的距离。
7 如图所示,水平面上固定有平行导轨,磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。长度和导轨的宽均为L,ab的质量为m ,电阻为r,cd的质量为,电阻为2r。开始时ab、cd都垂直于导轨静止,不计摩擦。给ab一个向右的瞬时冲量I,在以后的运动中,求:cd的最大速度vm、最大加速度am、cd产生的电热Q是多少?(不计导轨电阻)
8.如图所示,电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上,两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好,匀强磁场垂直穿过导轨平面。现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点,使其向上运动。若b始终保持静止,则它所受摩擦力可能( )
A.变为0 B . 先减小后不变 C . 等于F D.先增大再减小
9.两根足够长的光滑金属导轨平行固定在倾角为θ的斜面上,它们的间距为d.磁感应强度
为B的匀强磁场充满整个空间、方向垂直于斜面向上.两根金属杆ab、cd的质量分别为m
和2m,垂直于导轨水平放置在导轨上,如图所示.设杆和导轨形成的回路总电阻为R而且
保持不变,重力加速度为g.
⑴给ab杆一个方向沿斜面向上的初速度,同时对ab杆施加
一平行于导轨方向的恒定拉力,结果cd杆恰好保持静止而ab杆
则保持匀速运动.求拉力做功的功率.
⑵若作用在ab杆的拉力与第(1)问相同,但两根杆都是
同时从静止开始运动,求两根杆达到稳定状态时的速度.
10. 两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为,导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,如图所示,两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为R,回路中其余部分的电阻可不计,在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B,设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行,开始时,棒cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度v0(见图)。若两导体棒在运动中始终不接触,求:
(1)在运动中产生的焦耳热量是多少。
(2)当ab棒的速度变为加速度的时,cd棒的加速度是多少?
11.如图11所示,在磁感应强度大小为B、方向垂直向上的匀强磁场中,有一上、下两层均
与水平面平行的“U”型光滑金属导轨,在导轨面上各放一根完全相同的质量为的匀质金属
杆和,开始时两根金属杆位于同一竖起面内且杆与轨道垂直。设两导轨面相距为H,
导轨宽为L,导轨足够长且电阻不计,金属杆单位长度的电阻为r。现有一质量为的不带
电小球以水平向右的速度撞击杆的中点,撞击后小球
反弹落到下层面上的C点。C点与杆初始位置相距为S。
求:(1)回路内感应电流的最大值;
(2)整个运动过程中感应电流最多产生了多少热量;
(3)当杆与杆的速度比为时,受到的
安培力大小。
12.如图所示,一边长L =0.2m,质量m1 =0.5kg,电阻R =0.1Ω的正方形导体线框abcd,
与一质量为m2 =2kg的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连。起初ad边距磁场下边界为
d1 =0.8m,磁感应强度B=2.5T,磁场宽度d2 =0.3m,物块放在倾角θ=53°的斜面上,物
word/media/image36_1.png块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。现将物块由静
止释放,经一段时间后发现当ad边从磁场上边
缘穿出时,线框恰好做匀速运动。(g取10m/s2,
sin53°=0.8,cos53°=0.6)求:
(1)线框ad边从磁场上边缘穿出时绳中拉力的功率;
(2)线框刚刚全部进入磁场时速度的大小;
(3)整个运动过程中线框产生的焦耳热。
电磁感应应用题答案
1 解析:(1)金属杆受力
2 解:(1)
(2)
3 解:当金属棒速度恰好达到最大速度时,受力分析,则 3分
据法拉第电磁感应定律:
据闭合电路欧姆定律: 2分
2分
下滑过程据动能定律得:
解得,
4(C)
5. 解:由能量守恒定律得: ①
代入数据得: ②
又 ③
设电阻的并联电阻为,ab棒的电阻为r,有:
④
⑤
⑥
代入数据得:
6 解:(1)设导轨间距为L,磁感应强度为B,ab杆匀速运动的速度为v,电流为I,此时ab杆受力如图所示:由平衡条件得: ①
由欧姆定律得: ②
由①②解得: ③
F的功率: ④
(2)设ab加速时间为t,加速过程的平均感应电流为,由动量定理得:
⑤
解得: ⑥
(3)设加速运动距离为s,由法拉第电磁感应定律得:
⑦
又 ⑧
由⑥⑦⑧解得:
7.解析:(1)ab在F安向右变减速运动,cd在F安’向右变加速运动,当vab=vcd=v时,即cd达到vm,I=0,F安=0
8.(AB)考点: 导体切割磁感线时的感应电动势,右手定则; 磁场对通电直导线的作用,
安培力、左手定则; 静摩擦,最大静摩擦力;共点力作用下的物体的平衡. 难度: 难
9 参考解答:⑴cd杆保持静止,则杆所受安培力 ①
设ab杆所受的拉力为F,则对ab杆,有 ②
设ab杆的速度为v0,则回路中的感应电流 ③
拉力做功的功率 ④
联立解得拉力做功的功率 ⑤
⑵开始时ab杆所受合力沿斜面向上,因此沿斜面向上运动,而cd杆所受合力沿斜面向下,因此沿斜面向下运动,随着速度的增大,安培力也逐渐增大,最后两杆同时达到匀速运动状态。
设ab杆和cd杆最后的速度大小分别为v1、v2,因为两杆组成的系统所受的外力合力为零,因此系统动量守恒,取沿斜面向上为正方向,则 ⑥
cd杆匀速运动,则杆所受安培力 ⑦
回路中的电流 ⑧
联立解得ab杆和cd杆达到稳定状态时的速度分别为
(方向沿斜面向上) ⑨
(方向沿斜面向下) ⑩
10 解:(1)从初始至两棒达到速度相同的过程中,两棒总动量守恒有
根据能量守恒,整个过程中产生的总热量:
(2)设ab棒的速度变为初速度的时,cd棒的速度为v’,则由动量守恒可知:
此时回路中的感应电动势和感应电流分别为:
此时cd棒所受的安培力: , ca棒的加速度:
由以上各式,可得:
11.解:(1).小球与杆A1碰撞过程动量守恒,之后小球作平抛运动。设小球碰撞后速度大小为,杆A1获得速度大小为,则 ①
②
③
杆在磁场中运动,其最大电动势为 ④
所以,最大电流 ⑤
(2).两金属杆在磁场中运动始终满足动量守恒,两杆最终速度相等,设为
⑥ ⑦
⑧
(3).设杆A2和A1的速度大小分别为和, ⑨
由法拉第电磁感应定律得: ⑩
,安培力 , ⑾( 2分)
12.解:(1)由于线框匀速出磁场,则对m2有:word/media/image126_1.png
得T=10N ……2分
对m1有:word/media/image127_1.png
又因为word/media/image128_1.png
联立可得:word/media/image129_1.png
所以绳中拉力的功率P=Tv=20W
(2)从线框刚刚全部进入磁场到线框ad边刚要离开磁场,由动能定理得
word/media/image130_1.png
且word/media/image131_1.png
解得v0=word/media/image132_1.png=1.9m/s
(3)从初状态到线框刚刚完全出磁场,由能的转化与守恒定律可得
word/media/image133_1.png
将数值代入,整理可得线框在整个运动过程中产生的焦耳热为: Q=1.5 J
第四篇: 电磁感应线圈抽头
电磁感应原理:
一、什么是电磁感应?
电生磁、磁生电,这就是电磁感应。
1、 电生磁:图1.1所示就是一个电生磁的实例
图1.1 图1.2
在一只铁钉上面用导线绕了一个线圈,当把线圈的两端分别连接在一个电池的正极和负极时,电流就会经由线圈流过,这时铁钉就具有了吸引铁屑的能力,铁钉就有了磁性,图1.1所示。此时把连接于电池的导线取消,流过线圈的电流被切断,铁屑有都离开铁钉,掉落下来,铁钉又失去了磁性,图1.2所示。因为线圈有电流流过而产生了磁性,因为线圈的电流被切断停止了电流的流过,又失去了磁性,这就是电生磁的现象。
图1.3 图1.4
既然导体流过电流就能产生磁,那么电流流动的方向和磁极(N极 S极)的方向有什么关系呢?。在电工原理的概念中,有一个着名的定则“右手螺旋定则”(也称“安培定则”),就是依据右手握拳,拇指伸直这种手的形态;来判断磁场的方向。也就是根据导体或者线圈内部电流的方向来判断磁场的方向:
图1.3所示;这是一个闭合的回路,图中电流由电池的正极经过线圈流向负极,线圈上箭头方向是电流的方向,线圈内部产生磁力线的方向是左边是S极、右边是N极,这正好和图1.4所示的右手握拳,拇指伸直这种手的形态相吻合,即;右手四指所指是电流的方向,伸直拇指所指是磁场N极的方向(也就是磁力线的指向)。
同样通电的直导线的周围也会产生以导线为圆心的同心圆磁场,图1.5所示。这个直导线流过电流的磁场和磁场的方向也可以采用右手握拳,拇指伸直这种手的形态来判断:
如图1.6所示;右手握通电的直导线,拇指是电流的方向,握拳的四指就是围绕直导线磁场的方向。
图1.5
图1.6
结论:导体通过电流就会产生磁场,并且磁场的方向和电流的方向有关。
2、 磁生电
图1.7是自行车发电机的构造原理图;
图1.7 图1.8
在图1.7中,中间有标有N S极的是一个圆形永久磁铁,其磁力线的分布是从N(北极)极指向S(南极)极,图中有箭头的虚线是磁场磁力线的分布图。在圆形永久磁铁的两边分别有两个串联在一起的线圈,由于线圈靠近永久磁铁,线圈也置身于磁场中;磁力线从线圈中穿过。线圈的两端连接一只灯泡,形成一个闭合的回路。圆形永久磁铁是可以旋转的,可以在自行车车轮的带动下旋转;图1.9所示。
当永久磁铁不旋转时;虽然线圈也作用于磁场之中,磁力线穿过了线圈,但是灯泡是不发光的,就好象自行车车轮不转动;车灯是不会亮的。
当自行车在骑行时;车轮带动永久磁铁旋转;永久磁铁磁场的磁力线也随之旋转,此时永久磁铁傍边的线圈等于在不停的切割磁力线,此时灯泡也开始点亮发光,图19所示;自行车骑的越快,永久磁铁也旋转的越快;灯泡也就越亮。
这个自行车发电机的工作原理说明了如下问题;
(1) 导体切割磁力线导体内部就会产生电势,如果导体是闭合回路;这个电势就会形成电流。
(2) 导体切割磁力线的速度越快(永久磁铁在车轮的带动下旋转越快);电势就越高,如果是闭合回路内部的电流也就越大(灯泡越亮)。
注:这个因为切割磁力线而产生的电势就叫:“感生电势”(感生电势就是因为电磁感应现象产生的电势)。
结论:导体切割磁力线就会产生感生电势,这就是磁生电的电磁感应现象。
磁力线和线圈相对的变化速度越快感生电势就越高,这就是着名的法拉第电磁感应定律。
法拉第电磁感应定律:感生电势与导体周围磁通的变化率成正比。
图1.9
通过前面的学习,引入两个名词:外加电势,感生电势(感应电势)。
外加电势:使导体或者线圈产生电流的外接电源就称为外加电势,例如图1.1中的电池产生的电压。
感生电势(感应电势):导体或者线圈和磁力线(磁场)相对(切割磁力线运动)运动产生的电势(因“磁”)而产生的电势,称为感生电势或感应电势。
3、左手定则:判定通电导体在磁场中偏移的方向。
前面已经讲到;导体在通电时,周边就会产生磁场。那么把这个通以电流具有磁场的导体,放置于另外一个恒定的磁场之中,由于两个磁场之间的吸引和排斥作用,就会带动这个导体的位置发生偏移(移动)。前面谈到由于磁场的方向和电流的方向有关,所以导体流过电流的方向,也决定了这个导体在磁场中偏移的方向,这个方向可以用伸直的左手的拇指和四指的方向来判断。
图1.10
方法如图1.10所示:
当通电导体置于磁场中时,把左手伸直,拇指和四指垂直,磁力线从掌心穿过(掌心向着磁场N极)四指所指是电流的方向,拇指就是通电导体作切割磁力线移动的方向,图1.10所示中虚线箭头方向就是导体移动的方向。
4、右手定则:判定导体在磁场中作切割磁力线移动时,产生的感生电势的方向。
图1.11
在磁场中导体作切割磁力线运动时,导体内部就会产生感生电势,如果导通的外部连接成为一个闭合回路,那么切割磁力线的导体内部就会形成电流,这个电流的方向与导体切割磁力线的方向有关。图1.11所示;在图1.11中磁力线从右手掌心穿过(手心面对N极),拇指的方向是导通切割磁力线移动的方向,四指的指向就是电流的方向(图中电流表指示为正)。
同样;如果导体向拇指相反的方向移动,那么;导体内部的电流方向则和四指所指向相反,图4.12所示(图中电流表的指示为负——指针反相偏转)。
图1.12
左手定则;是判断通电流的导体在磁场中作切割磁力线偏转的方向,右手定则是判断导体在磁场中作切割磁力线运动时,导体内部产生的感生电流(电势)的方向。
我们根据图1.10和图1.12思考一个问题:
如图1.10所示;当外加电源通过导体时导体向右边发生偏转并作切割磁力线的运动;电流和四指同方向,这个偏转是因为外加电势(电池)的电流引起的。
在这个偏转作切割磁力线移动的同时,显然导体(切割磁力线的运动)内部也会出现因切割磁力线运动而产生的感生电势,图1.12所示,显然这时感生电势的方向是和四指的方向相反的。通过图1.10和图1.12的显示结果得出一个结论:在同一个导体中,外加电势和感生电势是相对抗的。外加电势加强引起导体偏移的速度和距离增大,该导体产生对抗的感生电势也增大,对抗外加电势引起电流增大的能力越强。
在电感线圈中:外加电势和感生电势的关系;
当线圈不连接外加电势时;线圈的内部没有磁场,也没有感生电势,图1.13所示。
当外加电势的正极和负极连接于线圈上时:外加电势就会在线圈内部形成电流,由于电流的产生,线圈内就会产生磁场,磁场的产生(磁力线由外部一根一根的飞进线圈内部);等效于线圈在切割这一根一根飞入的磁力线,线圈内部就会因为切割磁力线而产生感生电势,这个感生电势和外加电势也是对抗的(根据前节左右手定则的结论),图1.14所示。此时外加电势引起电流的上升;受到内部产生的感生电势的对抗;减低了上升的速度(上升一点,对抗一点)呈锯齿波形逐步上升,图1.15所示,图中上部是接通外加电势的波形,下部是线圈内部电流波形。这也就是CRT电视机的行偏转线圈接在行输出管的集电极,行输出管工作在开关状态,加在行偏转线圈两端的是方形波电压,而行偏转线圈内部产生的是锯齿波的原因。
图1.13
图1.14
图1.15
当外加电势继续接在线圈上,线圈上的电流会继续逐步的上升,线圈内部的磁力线密度(磁通)即会达到最大值,进入磁饱和状态,由于磁力线进入饱和状态,即磁力线不再增加,图1.16所示,磁力线的不再增加也就没有了感生电势产生(此时的感生电势也就不再产生,对抗外加电势的力量也就失去,外加电势就会再没有任何对抗的情况下,引起的电流会急剧上升,出现危险的短路现象,这就是CRT电视机行频低要烧行管的原因)。
在电流接近最大值状态时;流过线圈的电流维持着磁力线此存在(有电流就有磁场)。这是如果立即切断外加电势,图1.17所示。
图1.16
图1.17
外加电势被切断,线圈的电流也被迫切断,此时赖以维持磁通密度的电流也失去了(没有电流就没有磁场),就好像一瞬间所有的磁力线都迅速的逃跑了,大量的磁力线在极短的时间飞出了线圈,线圈等于在极短时间切割了大量的磁力线,根据法拉第电磁感应定律,在线圈内部,就会产生极高的感生电势,此感生电势可以高出外加电势几倍几十倍,并且由于是磁力线的飞出(和原来磁力线飞入相反)感生电势方向是上负下正(和原来线圈电流增加时产生的感生电势极性相反),图1.18所示。这就是为什么在CRT电视机的行输出电路中,行供电只有100多伏特,而行管的耐压要选用1500伏特的原因(行管在截止的瞬间,行输出内部的磁通迅速消失,引起行输出的线圈短时间内切割大量磁力线产生极高的反向感生电势,加在行管的集电极)。
图1.18
结论:
在电感线圈中;外加电势和感生电势始终是对抗的,外加电势上升引起电流的上升,感生电势对抗它的上升;外加电势下降引起电流的下降,感生电势对抗它的下降(此时感生电势和外加电势同方向)——楞次定律
电磁感应有两大定律:
1. 法拉第电磁感应定律,是判断感生电势的强度的;磁通变化越快感生电势越高。
2 .楞次定律,是判断感生电势方向的,感生电势的方向与磁通的增加、减少,磁通方向的变化有密切关系。
我们的电视机就是一个电磁感应的设备,无时无刻不在进行着感生电势方向(极性)、大小(幅度)的变化,学好电磁感应原理(重点是:楞次定律),掌握独立分析电路原理、分析故障的本领。