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电磁感应与电磁波
导入 神奇的电磁波
在我们周围，电磁波无处不在。虽然我们看不到、听不见电磁波，却能通过它进行语音或视频聊天，获取海量信息，远程遥控空调，指挥机器人上门服务，遥测人群体温，给交通工具导航等。 那么电磁波是怎样产生的？电磁波是怎样服务人类的呢？它围绕在我们周围会对健康造成影响吗？本章我们将通过学习电磁感应与电磁波来寻找答案。
在交流电路和无线电设备中，常可看到自感线圈元件。什么是自感线圈？它在电路中有什么作用？本节，我们将学习自感现象及其应用。
第三节 自感及其应用
什么是自感现象？下面，我们通过实验来认识它。
一、自感现象
第三节 自感及其应用
做中学
观察在开关闭合和断开时小灯泡的发光情况
将带铁芯的线圈 L、两个相同的小灯泡（a 和 b）、滑动变阻器 R，连接成 如图 9-14 所示的电路。闭合开关 S，调节电阻 R，使两只小灯泡的亮度相同，然后断开开关。再次闭合开关时，仔细观察两只小灯泡的发光情况，看看有什么不同，思考这是为什么。
按图 9-15 连接电路。先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关。你会观察到什么现象？为什么会出现这种现象？
由实验可知，图 9-14 中，再次闭合开关接通电路时，与滑动变阻器串联的小灯泡 立刻发光，而与线圈串联的小灯泡 却是逐渐亮起来。这是因为在通电瞬间，电流由零开始迅速增大，穿过线圈的磁通量也随之增大，线圈 中便产生感应电动势。根据楞次定律，这个感应电动势要阻碍线圈中的电流增大，导致小灯泡 只能逐渐亮起来，过一会才与小灯泡 达到相同亮度。
这种由线圈自身的电流变化所产生的电磁感应现象称为自感现象，所产生的感应电动势称为自感电动势。
一、自感现象
第三节 自感及其应用
图 9-15 中，断开开关 S 时，小灯泡 没有立刻熄灭，而 是过一会儿后才逐渐暗下来。这说明，在开关断开的瞬间，线圈 与小灯泡 所构成的回路中有自感电动势存在，它的作用是使线圈 中的电流减小得更慢些。
一、自感现象
第三节 自感及其应用
实验和研究表明：当线圈中的电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，自感电动势方向与原电流方向相反；当线圈中的电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小，自感电动势方向与原电流方向相同。因此，自感电动势总是要阻碍导体自身的电流发生变化。
研究发现，自感电动势的大小与线圈本身的一些特性密切相关，物理学中，用自感系数来表示线圈的这些特性。自感系数简称自感或电感，用 表示，是线圈的重要参数。
一、自感现象
第三节 自感及其应用
一、自感现象
第三节 自感及其应用
国际单位制中，电感的单位是亨利，简称亨，符号是 H。 常用的较小单位还有毫亨（mH）和微亨（ H），它们和亨 （H）的换算关系是
线圈的电感与线圈的形状、横截面积、长短、匝数等因素有关。线圈的横截面积越大，单位长度匝数越多，线圈越长，它的电感就越大。此外，将铁芯插入线圈，会使线圈的电感大大增加。
自感现象在生产生活中有着十分广泛的应用。下面再介绍两种应用。
二、自感现象的应用
第三节 自感及其应用
荧光灯
荧光灯是一种常见的灯具，也称为日光灯，主要由灯管、镇流器、启辉器组成。其中镇流器就是利用自感现象来工作的。荧光灯电路图如图 9-16 所示。当开关闭合时，220 V 交流电压加在启辉器的动静触片之间，使氖气管辉光放电而发热，动触片受热发生形变伸展后触及静触片，电路导通，于是有电流流过镇流器和灯丝。
这时，启辉器辉光放电停止，双金属片冷却缩回，两触片断开，使镇流器因突然断电产生较高自感电动势，与电源电压叠加在一起加在灯管的两端，使灯管内稀薄水银蒸气激发导通而发光。
正常发光后，灯管两端电压只有几十伏，多余的电压由镇流器分担。此时启辉器两极电压等于灯管两端电压，几十伏的电压不会使启辉器产生辉光放电。
二、自感现象的应用
第三节 自感及其应用
电焊
如图 9-17 所示，利用手工操纵焊条进行焊接时，焊条和金属工件分别用导线通过电焊机与电源连接。先把焊条与被焊的工件短暂接触，然后迅速将焊条提起，与工件保持 4～5 mm 的距离。在焊条突然被提起的瞬间，电流突然减小，电焊机内的大线圈自感产生高压，使焊条与工件之间的空隙产生电弧火花，电弧火花产生的高温将焊条和金属工件局部熔化，冷却后，焊接处就熔为一体了。
二、自感现象的应用
第三节 自感及其应用
作业与活动
第三节 自感及其应用
1. 选择多用电表电阻挡的“×1 Ω”挡，在暗室内用两表笔不断接触镇流器的线圈两端，会看见接触点产生电火花，这是为什么？
项目任务与实践活动
第三节 自感及其应用
2. 利用荧光灯灯管（或霓虹灯灯管）、镇流器、启辉器、开关、导线等材料组装荧光灯（霓虹灯）。
3. 拆解家里已经报废的电子设备，取下里面的电路板。如图所示的是电磁炉的电路板。仔细观察电路板上的元件，辨认其中的电感元件，并说明辨认的理由。

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