互感和自感课件.ppt

4 6互感和自感 在 探究感应电流的产生条件 的实验中 改变通过小线圈A的电流大小 我们会发现大线圈B就能产生感应电流 对这个现象我们是如何解释的 小线圈的电流变化 小线圈中电流激发的磁场变化 穿过大线圈的磁通量发生变化 闭合回路产生感应电流 一 互感现象 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 互感现象中产生的感应电动势 称为互感电动势 2 应用 变压器 3 互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间 且可发生于任何两个相互靠近的电路之间 在电力工程和电子电路中 互感现象有时会影响电路的正常工作 这时要设法减小电路间的互感 一 互感现象 现在 我们再来关注上述的电路 在A线圈中的电流变化时 B线圈会产生感应电流 是因为穿过B线圈的磁通量发生了变化 但我们发现 A线圈是插在B线圈中的 根据这个情况 你还能想到什么 在B线圈中产生电磁感应现象 那么在A线圈是否也会产生电磁感应现象呢 如图所示 闭合开关S瞬间 两个灯泡会有什么现象呢 二 自感现象 现象 在闭合开关S瞬间 灯A2立刻正常发光 A1却比A2迟一段时间才正常发光 原因 由于线圈L自身的磁通量增加 而产生了感应电动势 这个感应电动势总是阻碍磁通量的变化 即阻碍线圈中电流的变化 故通过A1的电流不能立即增大 灯A1的亮度只能慢慢增加 最终与A2相同 1 自感现象 如图所示 断开开关S瞬间 灯泡会有什么现象呢 二 自感现象 现象 在断开开关S瞬间 灯更亮一下 灯A过一段时间才熄灭 1 自感现象 原因 开关断开瞬间 由于通过L的磁通量减少 产生的感应电动势阻碍磁通量的减少 感应电流沿着L A流动 所以灯A会过一段时间才熄灭 二 自感现象 1 电源断开时 通过L的电流会减小 这时会出现感应电动势 感应电动势的作用是使L中的电流减小得更快些还是更慢些 2 产生感应电动势的线圈可以看做是一个电源 它能向外供电 由于开关已断开 线圈提供的感应电流将沿着什么途径流动 3 开关断开后通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向是否一致 1 自感现象 思考与讨论 4 开关断开后 通过灯泡的感应电流是否有可能比原来的电流更大 为了使实验的效果更明显 对线圈L应该有什么要求 二 自感现象 讨论 在如图所示的电路中 当开关S断开瞬间 灯泡A是否会更亮一下 更亮一下的条件是什么 设A L两端电压为U 若RA RL 有IA IL 在断开开关的瞬间 通过灯泡的电流会瞬时增大 灯泡会更亮一下 若RA RL 有IA IL 断开开关后 通过灯泡的电流减小 灯泡不会更亮一下 1 自感现象 二 自感现象 2 自感的应用和防止 1 应用 日光灯 2 防止 变压器 电动机 1 自感现象 自感现象 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 自感电动势 自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势 一 互感现象 二 自感现象 自感电动势的作用 阻碍导体中自身的电流变化 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 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 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 应用 变压器 一 互感现象 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 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 应用 变压器 2 通电自感产生的感应电动势阻碍自身电流的增大 断电自感产生的感应电动势阻碍自身电流的减小 一 互感现象 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 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 应用 变压器 2 通电自感产生的感应电动势阻碍自身电流的增大 断电自感产生的感应电动势阻碍自身电流的减小 三 自感系数 结合下列问题 自学课本P24自感系数部分内容 1 自感电动势的表达式如何 式中各符号的代表什么 2 自感系数的大小与什么因素有关 它的主单位是什么 常用单位还有哪些 各单位的符号怎么写 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 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 阅读教材最后一段P24 回答问题 1 线圈能够体现电的 惯性 应该怎样理解 2 电的 惯性 大小与什么有关 当线圈通电瞬间和断电瞬间 自感电动势都要阻碍线圈中电流的变化 使线圈中的电流不能立即增大到最大值或不能立即减小为零 电的 惯性 大小决定于线圈的自感系数 当线圈中的电流增加时 自感电流的方向与原电流方向相反 自感现象是指当线圈自身电流发生变化时 在线圈中引起的电磁感应现象 自感电动势的大小与电流的变化率成正比 自感系数L由线圈自身的性质决定 与线圈的大小 粗细 匝数 有无铁芯有关 自感现象 当线圈中的电流减小时 自感电流的方向与原电流的方向相同 自感现象只有在通过电路的电流发生变化时才会产生 在判断电路性质时 一般分析方法是 当流过线圈L的电流突然增大瞬间 我们可以把L看成一个阻值很大的电阻 当流经线圈L的电流突然减小瞬间 我们可以把L看作一个电源 它提供一个跟原电流同向的电流 自感现象 除线圈外 电路的其它部分是否存在自感现象 自感现象 当电路中的电流发生变化时 电路中每一个组成部分 甚至连导线 都会产生自感电动势去阻碍电流的变化 只不过是线圈中产生的自感电动势比较大 其它部分产生的自感电动势非常小而已 有关自感现象 下列叙述中正确的是 A 有铁芯的多匝金属线圈中 通过的电流强度不变时 无自感现象发生 线圈的自感系数为零B 导体中所通电流发生变化时 产生的自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化C 线圈中所通电流越大 产生的自感电动势也越大D 线圈中所通电流变化越大 产生的自感电动势也越大 课堂训练 B 如图所示的电路中 A1和A2是两个相同的小灯泡 线圈L的电阻可以忽略 下列说法正确的是 A 合上开关S接通电路时 A2先亮 A1后亮 最后一样亮B 合上开关S接通电路时 A2和A1始终一样亮C 断开开关S切断电路时 A2立刻熄灭 A1过一会儿才熄灭D 断开开关S切断电路时 A2和A1都要过一会儿才熄灭 AD 课堂训练 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 LA A 课堂训练 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 如图所示的电路中 电灯A和B与固定电阻的阻值均为R L是自感系数较大的线圈 当S1闭合 S2断开且电路稳定时 AB亮度相同 再闭合S2 待电路稳定后将S1断开时 下列说法正确的是 课堂训练 A 灯B立即熄灭B 灯A将比原来更亮一些后再熄灭C 有电流通过B灯 方向为c B dD 有电流通过A灯 方向为b A a AD 如图所示 当S闭合时 通过灯A的电流为I 通过线圈的电流为2I 在某时刻t0 S断开 则能正确反映灯A中电流变化的图是 课堂训练 L A 2I I S I i t to 0 I i t to 0 I I i t to 0 I 2I I i t to 0 2I A B C D C 学以致用 例1 关于自感现象 下列说法正确的是 A 感应电流一定和原电流方向相反B 线圈中产生的自感电动势较大时 其自感系数一定较大C 对于同一线圈 当电流变化较快时 线圈中的自感系数较大D 对于同一线圈 当电流变化较快时 线圈中的自感电动势也较大 D 例2 如图所示 两个电阻均为R 电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽略不计 S原来断开 电路中电流 现将S闭合 于是电路中产生了自感电动势 此自感电动势的作用是 使电路的电流减小 最后减小为零有阻碍电流增大的作用 最后电流小于有阻碍电流增大的作用 因而电流总保持不变有阻碍电流增大的作用 但电流最后还是变为 D 例3 如图所示 电路甲 乙中 电阻R和自感线圈L的电阻值都很小 接通S 使电路达到稳定 灯泡D发光 则 A 在电路甲中 断开S D将逐渐变暗B 在电路甲中 断开S D将先变得更亮 然后渐渐变暗C 在电路乙中 断开S D将渐渐变暗D 在电路乙中 断开S D将变得更亮 然后渐渐变暗 AD 例4 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自感和互感 练习 1 如图所示 两圆环A B置于同一水平面上 其中A为均匀带电绝缘环 B为导体环 当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时 B中产生如图所示方向的感应电流 则 A A可能带正电且转速减小B A可能带正电且转速增大C A可能带负电且转速减小D A可能带负电且转速增大 BC 4 6自感和互感 2 如图所示 水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ MN 当PQ在外力作用下运动时 MN在磁场力作用下向右运动 则PQ所做的运动可能是 A 向右匀加速运动B 向左匀加速运动C 向右匀减速运动D 向左匀减速运动 练习 BC 练习 3 如图所示的电路中 A1和A2是完全相同的灯泡 线圈L的电阻可以忽略 下列说法中正确的是 A 合上开关S接通电路时 A2先亮 A1后亮 最后一样亮B 合上开关S接通电路时 A1和A2始终一样亮C 断开开关S切断电路时 A2立刻熄灭 A1过 会儿熄灭D 断开开关S切断电路时 A1和A2都要过一会