[中学数学知识点总结]2014中学数学必备知识点:法拉第电磁感应定理
1.自感现象
(1)当闭合回路的导体中的电压发生变化时,导体本身就形成感应电动势,这个电动势总是制约导体中原来电压的变化。这些因为导体本身的电压发生变化而形成的电磁感应现象,称作自感现象。
通电自感和断电自感
在课本中介绍通电过程形成的自感演示实验中(如图所示),先闭合S,调节R1、R,使两灯均正常发光。之后断掉S。重新接通电路时可以看到电磁感应定律,跟有铁芯的线圈L串连的灯泡A1却是渐渐亮上去的,"渐渐"并不是一个平缓的长过程,"渐渐"的时间实际是很短的,只是相对同时变化而言。
介绍断电过程形成的自感演示实验中(如图所示),接通电路,灯泡A正常发光。断掉电路,可以看见灯泡A没有立刻熄灭,相反,它会很亮地闪一下。这儿很亮地闪一下是有条件的,即S接通时,流过线圈中的电压要小于流过灯泡中的电压,由于S断掉时,灯泡和线圈组成的回路中的电压,是以线圈中的原电压为初始电压,再减少到零的。
(2)实质:因为回路中流过导体自身的电压发生变化而形成的电磁感应现象。
(3)电压变化特征:因为感应电压总是制约线圈中自身电压的增大或减少,故其本身的电压的减小或降低总表现为一种"减缓"效应。即电压变化的同时形成影响导体中电流变化的诱因,此瞬时电压不会发生突变,而是较慢地达到那个变化。
2.自感电动势
(1)概念:在自感现象中形成的感应电动势叫自感电动势。其疗效表现为减缓导体中电流的变化。
(2)大小:
(3)方向:当流过导体的电压减小时,E自的方向与原电压的方向相同,当流过导体的电压提高时,E自的方向与原电压的方向相反。
3.自感系数
(1)不同的线圈在电压变化快慢相同的情况下,形成的自感电动势不同;在热学中,用自感系数来描述线圈的这些特点。用符号"L"表示。
(2)决定诱因:线圈的横截面积越大、线圈越长、单位宽度上的线圈阻值越多电磁感应定律,自感系数越大;有铁芯比无铁芯时自感系数要大得多。
(3)单位:享利,简称"享",符号"H"。常用的有毫享(mH)和微享(μH)。1H=103mH=106μH
(4)数学意义:表征线圈形成自感电动势本领的大小。数值上等于通过线圈的电压在1s内改变1A时形成的自感电动势的大小。
4.自感现象的应用和避免
(1)应用:如日光灯电路中的灯管,无线电设备中和电容器一起组成的振荡电路等。借助自感现象,可以适当地减小自感系数。
(2)害处及避免:在自感系数很大而电压又很强的电路中,切断电路的瞬时,会因形成很高的自感电动势而出现电弧,因而殃及工作人员和设备的安全,此时可用特制的安全开关。制做精密内阻时,采用双线绕法,避免自感现象的发生、减小因自感而导致的偏差。也可以通过阻断产生自感所必需的通路或设法降低自感系数来降低自感的害处。