[中學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)]2014中學(xué)數(shù)學(xué)必備知識(shí)點(diǎn):法拉第電磁感應(yīng)定理
1.自感現(xiàn)象
(1)當(dāng)閉合回路的導(dǎo)體中的電壓發(fā)生變化時(shí),導(dǎo)體本身就形成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總是制約導(dǎo)體中原來(lái)電壓的變化。這些因?yàn)閷?dǎo)體本身的電壓發(fā)生變化而形成的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,稱作自感現(xiàn)象。
通電自感和斷電自感
在課本中介紹通電過(guò)程形成的自感演示實(shí)驗(yàn)中(如圖所示),先閉合S,調(diào)節(jié)R1、R,使兩燈均正常發(fā)光。之后斷掉S。重新接通電路時(shí)可以看到電磁感應(yīng)定律,跟有鐵芯的線圈L串連的燈泡A1卻是漸漸亮上去的,"漸漸"并不是一個(gè)平緩的長(zhǎng)過(guò)程,"漸漸"的時(shí)間實(shí)際是很短的,只是相對(duì)同時(shí)變化而言。
介紹斷電過(guò)程形成的自感演示實(shí)驗(yàn)中(如圖所示),接通電路,燈泡A正常發(fā)光。斷掉電路,可以看見燈泡A沒有立刻熄滅,相反,它會(huì)很亮地閃一下。這兒很亮地閃一下是有條件的,即S接通時(shí),流過(guò)線圈中的電壓要小于流過(guò)燈泡中的電壓,由于S斷掉時(shí),燈泡和線圈組成的回路中的電壓,是以線圈中的原電壓為初始電壓,再減少到零的。
(2)實(shí)質(zhì):因?yàn)榛芈分辛鬟^(guò)導(dǎo)體自身的電壓發(fā)生變化而形成的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
(3)電壓變化特征:因?yàn)楦袘?yīng)電壓總是制約線圈中自身電壓的增大或減少,故其本身的電壓的減小或降低總表現(xiàn)為一種"減緩"效應(yīng)。即電壓變化的同時(shí)形成影響導(dǎo)體中電流變化的誘因,此瞬時(shí)電壓不會(huì)發(fā)生突變,而是較慢地達(dá)到那個(gè)變化。
2.自感電動(dòng)勢(shì)
(1)概念:在自感現(xiàn)象中形成的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。其療效表現(xiàn)為減緩導(dǎo)體中電流的變化。
(2)大小:
(3)方向:當(dāng)流過(guò)導(dǎo)體的電壓減小時(shí),E自的方向與原電壓的方向相同,當(dāng)流過(guò)導(dǎo)體的電壓提高時(shí),E自的方向與原電壓的方向相反。
3.自感系數(shù)
(1)不同的線圈在電壓變化快慢相同的情況下,形成的自感電動(dòng)勢(shì)不同;在熱學(xué)中,用自感系數(shù)來(lái)描述線圈的這些特點(diǎn)。用符號(hào)"L"表示。
(2)決定誘因:線圈的橫截面積越大、線圈越長(zhǎng)、單位寬度上的線圈阻值越多電磁感應(yīng)定律,自感系數(shù)越大;有鐵芯比無(wú)鐵芯時(shí)自感系數(shù)要大得多。
(3)單位:享利,簡(jiǎn)稱"享",符號(hào)"H"。常用的有毫享(mH)和微享(μH)。1H=103mH=106μH
(4)數(shù)學(xué)意義:表征線圈形成自感電動(dòng)勢(shì)本領(lǐng)的大小。數(shù)值上等于通過(guò)線圈的電壓在1s內(nèi)改變1A時(shí)形成的自感電動(dòng)勢(shì)的大小。
4.自感現(xiàn)象的應(yīng)用和避免
(1)應(yīng)用:如日光燈電路中的燈管,無(wú)線電設(shè)備中和電容器一起組成的振蕩電路等。借助自感現(xiàn)象,可以適當(dāng)?shù)販p小自感系數(shù)。
(2)害處及避免:在自感系數(shù)很大而電壓又很強(qiáng)的電路中,切斷電路的瞬時(shí),會(huì)因形成很高的自感電動(dòng)勢(shì)而出現(xiàn)電弧,因而殃及工作人員和設(shè)備的安全,此時(shí)可用特制的安全開關(guān)。制做精密內(nèi)阻時(shí),采用雙線繞法,避免自感現(xiàn)象的發(fā)生、減小因自感而導(dǎo)致的偏差。也可以通過(guò)阻斷產(chǎn)生自感所必需的通路或設(shè)法降低自感系數(shù)來(lái)降低自感的害處。