用一个电路演示通、断电自感现象值得商榷83
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用同一电路演示通、断电自感现象值得商榷；唐柏忠；（浙江省余姚市第二中学浙江余姚３１５４００）自感；图１图２图３；一、问题的提出；夏老师采用图３所示的电路进行实验；“A1和A2的瞬间闪亮”是人们的肉眼不易察觉到，；二、实验原理；１、通电自感现象；演示通电自感现象的实验电路如图1所示；线圈中的电流从无到有时，要产生自感电动势阻碍其电；R?RL?rtL?E(1?e
用同一电路演示通、断电自感现象值得商榷唐柏忠（浙江省余姚市第二中学
浙江 余姚 ３１５４００） 自感现象是一种特殊的电磁感应现象。自感现象比较抽象，学生对自感现象缺乏感性的认识，为此，教材先通过演示实验来介绍自感现象，然后再分析这一现象，所以这节课的关键在于做好演示实验。现行高中物理教材通过图１和 图２来演示通电和断电自感现象。为了改善实验效果，许多物理教师提出了不同的改进方法，但采用同一个电路来演示通电和断电自感现象[注]，笔者认为值得商榷。现以《教学仪器与实验》２００６年第４期夏老师的电路设计为例进行分析。图１
图３一、 问题的提出夏老师采用图３所示的电路进行实验。采用器材：A1、A2为规格相同的小灯泡(6．2V
0．5A)；L为J2423的可拆变压器，用红色的800匝线圈； D1、D2为高亮度发光二极管； E为6V稳压电源。得到的实验现象及分析：(1)通电自感现象演示。调节好电路，接通电路时可以看到，小灯泡A1比发光二极管D1、小灯泡A2滞后发光。这一过程说明S接通后，在L中产生了感应电动势，感应电动势阻碍L中的电流增大，所以跟L串联的小灯泡A1最后亮。(2)断电自感现象演示。断开S，A1、A2、D1立即熄灭，D2闪亮一下。这一过程说明S断开时，L中电流减小，产生了感应电动势， D2中有感应电流流过，所以D2闪亮一下。A1和A2中也有较小的感应电流流过，只不过人们的肉眼不易察觉出A1和A2的瞬间闪亮。“A1和A2的瞬间闪亮”是人们的肉眼不易察觉到，还是A1和A2根本没有闪亮？笔者认为这种用同一电路来演示通电和断电自感现象值得商议。自感现象是一种复杂的电磁感应现象，灯泡的电阻、线圈的自感系数和直流电阻等电路参数，都影响着电路中的自感电动势和电流的变化，不可能用同一电路器材来完美地演示通电和断电自感现象两个实验。二、 实验原理１、通电自感现象演示通电自感现象的实验电路如图1所示。当电路接通的瞬间，因A2与R串联的电路是纯电阻电路，可以认为A2的发光与开关S合上是同步的。但A1与线圈L串联，线圈中的电流从无到有时，要产生自感电动势阻碍其电流的增强，使灯泡A1“滞后发光”。为了便于说明问题，我们用图4所示的电路来分析，在开关接通后的任一时刻，由欧姆定律可得： E?Ldi?i(R?RL?r) dtR?RL?rtL?E(1?e积分，处理后可得i?R?RL?r)
（１） ?di自感电动势eL??L??EedtR?RL?rtL图４
图6由(1)式可知，由于线圈的自感作用，电路中的电流i是由0逐渐增大到稳定值IO?E，图5为用图象表示电流随时间的变化曲线，这就是通电自感实验中，灯R?RL?rL来衡量自感电路中电流变R?RL?r泡A１“滞后发光”的原因。在电磁学中，通常用??化的快慢程度，称为回路的时间常数或驰豫时间。可以看出，L越大，R+RＬ+r越小，时间常数就越大，这种“滞后发光”的效应就越显著。2、 断电自感现象断电自感现象的实验电路如图２所示，当线圈中电流达以稳定时，其值为IO?E(为RL计算方便设r=O)， 将开关Ｓ突然断开，这时电路中已经没有外电源，由自感电动势维持电路中的电流，线圈L与灯泡A组成回路，由欧姆定律可得：?L积分，处理后可得：i?IOe自感电动势 ?R?RLtLdi?i(RL?R) ds（２）diE(RL?R)el??L?edtRL?R?RLtL?IO(RL?R)e?R?RltL （３） 灯泡Ａ上的的感应电压u?IORe?R?RLtL（４）由(２)式可知，切断电源后，由于电感线圈的存在，电路中的电流是由IO?E逐渐减小RL的，图6为用图象表示电流随时间的变化曲线，这就是灯泡A会“延迟发光”的原因。 由于缺少了对比实验，时间上的“延迟发光” 用肉眼很难判断，演示的重点放在灯泡的“闪亮”上。从(４)式可看出，灯泡Ａ上的的感应电压最大值Ｕo＝ＩoＲ，只要Ｒ足够大，灯泡Ａ的感应电压会超过原有电压，就会出现闪亮。如果从灯泡的电流考虑更为简便，当Ｒ&ＲＬ时，流过线圈L的原电流Ｉo大于灯泡Ａ的电流；当断电自感时，线圈中的电流Ｉo不能突变，此电流会流过小灯泡Ａ慢慢减小，有一小段时间内小灯泡的感应电流大于了原电流，这时小灯泡Ａ就会闪亮。三、实验器材优化与实验拓展从上面的实验原理可以看出，在通电自感现象中，为了“滞后发光”的效应显著，尽量使自感系数L大，总电阻R+RＬ+r小。但L越大,要求线圈匝数多，必然导致RＬ大，所以可以考虑采用小阻值的小灯泡。综合各种因素，L可采用J2425型可拆变压器中红色的１６００匝的线圈，并加上闭合铁芯增加自感系数，A1、A2采用2.5V、0.3A的小灯泡，这样的器材组合，在通电实验中可以明显观察到A1比A2“滞后发光”。在断电自感现象中，为了能观察到闪亮，必须使Ｒ＞ＲＬ，这里要采用直流电阻较小的的线圈，所以选用的线圈导线要粗；另外，考虑到线圈储存的能量W=LＩo/2，与L成正比，所以L值又不能太小。综合各种因素，可采用变压器中绿色的４００匝的线圈，它的直流电阻仅为5Ω左右。采用的灯泡电阻要大些，可选用6.２V、0.3A的小灯泡。这样的器材组合，在断电自感中可以明显地观察到小灯泡闪亮后再熄灭。另外从上面分析也可看出，按图３电路演示断电自感现象时，经过两灯泡的感应电流没有比原电流大，所以A1和A2根本不会出现夏文所说的“闪亮”。总之，采用同一电路来演示通电和断电自感现象无法做到实验仪器的优化，大大影响了实验效果。为了使实验结果更直观，可以尝试应用DIS（数字化信息系统）技术来辅助演示实验。利用电流传感器、数据采集器采集小灯炮的电流信号，并运用计算机系统进行数据处理分析。如图7和图8分别为用电流传感器采集到的通电和断电自感时通过小灯泡的电流信号。从显示的图象中可以直观地看出，在通电自感现中，小灯泡的电流慢慢增大。在断电自感中，小灯泡的电流先反向，然后再慢慢减小；另外，通过小灯泡的电流有一小段时间比原电流更大，所以小灯泡会闪亮一下。为了增进实验的趣味性，我们还可以让学生直接感受感应电压。图２中用人体直接替代灯泡，由于选用的线圈直流电阻很小,原线圈中电流相对较大，断开开关，由于自感作用，此电流只能通过人体慢慢减小，这样在人体两端产生的高电压使人感受到电击感。如果让多人串接在电路中，也能产生同样的效果。如果改用整流器，加上１２伏电压，可以使全班同学体验到电击感。另外，如果没有任何旁路，当电键打开时，可以观察到明亮的电火 2 图7
图8花。亨利就是这样发现自感现象的，现在被广泛应用于电子打火技术。这些有趣的、感性的实验给学生一种奇妙的感觉，引起他们强烈的好奇心，激发他们探索兴趣和求知欲，同时给学生留下深刻的印象。 [注]1、齐国东
《自感现象演示实验的改进》 《物理通报》2001年第12期2、夏彪
《通断、电自感现象演示实验的改进》 《教学仪器与实验》2006年第4期3、勒广珍
《自感现象演示仪的改进》 《物理教学》2006年第8期参考文献：赵凯华
北京 高等教育出版社
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有人修理一台220V的变压器，装铁芯时没有装好，留下一个空隙，若把它接到220V交流电源后，会出现什么现象
试从电流、磁感应强度、发热、电感等方面来分析。
100VA的EI铁芯中柱截面积：S＝1.25×根号P＝1.25×根号100＝12.5(c㎡)每伏匝数(铁芯导磁率取10000高斯时)：N＝45/12.5＝3.6(匝)初级220V匝数：N＝3.6×220＝792(匝)次级双12V以12V匝数计算：(考虑到漏感和铜损，次级绕组须增加5%余量)N＝3.6×12×1.05≈45(匝)初级电流：I＝P/U＝100/220≈0.455(A)次级电流：I＝P/U＝100/24≈4.17(A)初级线径：(电流密度取2.5A)D＝1.13×根号(I/δ)＝1.13×根号(0.455/2.5)≈0.48(mm)次级线径：＝1.13×根号(4.17/2.5)≈1.46(mm)
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由于空隙的存在，铁芯的磁通量降低。变压器的额定功率会下降，在空载的时候基本没什么影响，达到满载的时候，由于铁芯磁通癣宦观街攥嘉硅隙亥虏量饱和，初级电流会异常上升，次级负载能力下降，长期使用将烧变压器
首先你肯定会听到他通电时会发出嗡嗡的噪音。磁通量会下降，功率也会降低，额定电流肯定会变小，带负载的能力下降，电感量会降低，空载电流会增大。至于发热嘛，和之前相比初级应该比较容易热。
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出门在外也不愁你好 我有一个环形变压器铁芯 想做一个500瓦的变压器 14000高斯 高80 外径115 内径60 初级用多大的线_百度知道
你好 我有一个环形变压器铁芯 想做一个500瓦的变压器 14000高斯 高80 外径115 内径60 初级用多大的线
需要已知初级输入的电压,你这个思路不对,由初级电流决定。2楼,初级用多大的线径, 500W&#47,初级电压=初级电流。 根据初级电流取值 初级线径。如果还有问题请到大比特论坛问我,如果帮上了你的忙还望采纳答案,,1楼,
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mm2,如果是铜线,mm2 如果是铝线,电密一般不超过2A&#47,电密一般不超过3A&#47,
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