高二物理 4.6互感和自感课件选修3.ppt

4 6互感和自感 物理选修3 2第四章电磁感应 4 6互感和自感 4 6互感和自感 问题 在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接 当一个线圈中的电流变化时 在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢 互感现象 发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间或两个互相靠近的电路之间的电磁感应现象 互感电动势 这种由互感现象产生的感应电动势叫做互感电动势 互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间 而且可以发生于任何相互靠近的电路之间 1 互感 一 互感现象 4 6互感和自感 一 互感现象 2 互感的应用和防止 应用 变压器 收音机的 磁性天线 就是利用互感现象制成 防止 在电力工程和电子电路中 互感现象有时会影响电路正常工作 4 6互感和自感 4 6互感和自感 实验一 2 再调节变阻器r1使两个灯泡都正常发光 3 然后断开开关s 1 先合上开关s 调节变阻器r的电阻 使同样规格的两个灯泡a1和a2的明亮程度相同 4 6互感和自感 观察 重新接通电路时 两个灯泡亮度变化情况 灯泡a2立刻正常发光 跟线圈l串联的灯泡a1逐渐亮起来 现象 4 6互感和自感 解释 在接通电路的瞬间 电路中的电流增大 穿过线圈l的磁通量也随着增大 因而线圈中必然会产生感应电动势 这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大 所以通过a1的电流只能逐渐增大 灯泡a1只能逐渐亮起来 问题 与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮 4 6互感和自感 反馈训练1 实验一中 当电键闭合后 通过灯泡a1的电流随时间变化的图像为图 通过灯泡a2的电流随时间变化的图像为图 abcd c a 4 6互感和自感 实验二 1 把灯泡a和带铁芯的线圈l并联在直流电路中 2 接通电路 待灯泡正常发光 断开电路 4 6互感和自感 观察 当电路断开时 灯泡a的亮度变化情况 现象 s断开时 a灯突然闪亮一下才熄灭 4 6互感和自感 解释 在电路断开的瞬间 通过线圈的电流突然减弱 穿过线圈的磁通量也就很快减少 因而在线圈中产生感应电动势 虽然这时电源已经断开 但线圈l和灯泡a组成了闭合电路 在这个电路中有感应电流通过 所以灯泡不会立即熄灭 4 6互感和自感 二 自感现象 1 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 叫自感现象 2 自感现象中产生的电动势叫自感电动势 自感电动势的作用 阻碍导体中原来的电流变化 注意 阻碍 不是 阻止 电流原来怎么变化还是怎么变 只是变化变慢了 即对电流的变化起延迟作用 4 6互感和自感 慢一些 沿已有的闭合回路流动 不一致 线圈插铁芯 4 6互感和自感 三 自感系数 1 自感电动势的大小 与电流的变化率成正比 2 自感系数l 简称自感或电感 1 决定线圈自感系数的因素 2 自感系数的单位 亨利 简称亨 符号是h 常用单位 毫亨 mh 微亨 h 实验表明 线圈越大 越粗 匝数越多 自感系数越大 另外 带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多 3 自感物理意义 描述线圈产生自感电动势的能力 4 6互感和自感 插入铁芯线圈的自感系数变大 4 6互感和自感 变压器 电动机等器材都有很大的线圈 当电路中的开关断开时 会产生很大的自感电动势 使得开关的金属片之间产生电火花 烧蚀接触点 甚至引起人身伤害 4 6互感和自感 因此 电动机等大功率用电器的开关应该装在金属壳中 最好使用油浸开关 即把开关的接触点浸在绝缘油中 避免出现电火花 4 6互感和自感 四 磁场的能量 问题 在断电自感的实验中 为什么开关断开后 灯泡的发光会持续一段时间 甚至会比原来更亮 试从能量的角度加以讨论 开关闭合时线圈中有电流 电流产生磁场 能量储存在磁场中 开关断开时 线圈作用相当于电源 把磁场中的能量转化成电能 4 6互感和自感 课堂训练1 演示自感的实验电路图如右图所示 l是电感线圈 a1 a2是规格相同的灯泡 r的阻值与l的直流电阻值相同 当开关由断开到合上时 观察到的自感现象是比先亮 最后达到同样亮 a2a1 la1 sr1 4 6互感和自感 课堂训练3 如图所示的电路中 d1和d2是两个相同的小灯泡 l是一个自感系数相当大的线圈 其阻值与r相同 在电键接通和断开时 灯泡d1和d2亮暗的顺序是 a 接通时d1先达最亮 断开时d1后灭b 接通时d2先达最亮 断开时d2后灭c 接通时d1先达最亮 断开时d2后灭d 接通时d2先达最亮 断开时d1后灭 a 4 6互感和自感 课堂训练4 如图所示 l为自感系数较大的线圈 电路稳定后小灯泡正常发光 当断开电键的瞬间会有a 灯a立即熄灭b 灯a慢慢熄灭c 灯a突然闪亮一下再慢慢熄灭d 灯a突然闪亮一下再突然熄灭 a 4 6互感和自感 5 如图所示的电路中 l为电阻很小的线圈 g1和g2为零点在表盘中央的相同的电流表 当开关s闭合时 电流表g1指针偏向右方 那么当开关s断开时 将出现的现象是 a g1和g2指针都立刻回到零点b g1指针立刻回到零点 而g2指针缓慢地回到零点c g1指针立刻回到零点 而g2指针先立即偏向左方 然后缓慢地回到零点d g1指针先立即偏向左方 然后缓慢地回到零点 而g2指针缓慢地回到零点 4 6自感和互感 d 课堂训练 4 6自感和互感 6 如图 电阻r和自感线圈l的电阻值相等 接通s 使电路达到稳定状态 灯泡d发光 则 在电路 a 中 断开s d将渐变暗 在电路 a 中 断开s d将先变得更亮 然后渐渐变暗 在电路 b 中 断开s d将渐变暗 在电路 b 中 断开s d将先变得更亮 然后渐渐变暗a b c d 课堂训练 d 小结 1 当一个线圈中电流变化 在另一个线圈中产生感应电动势的现象 称为互感 互感现象产生的感应电动势 称为互感电动势 2 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 叫自感现象 3 自感现象中产生的电动势叫自感电动势 1 自感电动势的作用