人教版-物理选修3-2-4.6--互感和自感.ppt

第四章电磁感应 4 6互感和自感 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 产生感应电流的条件是什么 引起回路磁通量变化的原因有哪些 一 互感现象 1 在法拉第的实验中 两个线圈之间并没有导线相连 但当一个线圈中的电流发生变化时 它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势 这种现象叫做互感 这种感应电动势叫做互感电动势 问题情景 如图断开和闭合开关瞬间 CD中会有感应电流吗 这是互感现象吗 I 利用互感现象可把能量由一个线圈传到另一个线圈 2 利用互感现象 可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈 因此 互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用 互感现象是一种常见的电磁感应现象 它不仅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两个相互靠近的电路之间 在电力工程中和电子电路中 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中的互感 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 自我感应 2 自感现象中产生的电动势叫自感电动势 二 自感现象 看图回答以下问题 1 螺线管中有无磁场 磁场的强弱与电流有无关系 2 当电流变化时 螺线管中的磁场是否变化 3 当电流变化时 通过螺线管中的磁通量是否变化 4 当电流变化时 螺线管中是否产生电磁感应现象 5 当电流变化时 螺线管中是否产生感应电动势 思考与讨论 实验一 通电自感现象 在闭合开关 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 自身的磁通量增加而产生了感应电动势 这个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 A1的亮度只能慢慢增加 最终与A2相同 结论1 自感电动势的作用 阻碍 原电流的增加 但最终没有 阻止 其增加 实验二 断电自感 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 然后断开电路 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 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 结论2 自感电动势的作用 阻碍 原电流的减少 但最终没有 阻止 其减少 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 三 自感系数 1 决定线圈自感系数的因素 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 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 3 自感物理意义 描述线圈产生自感电动势的能力 自感系数很大有时会产生危害 什么情况下灯泡会闪亮一下再熄灭 原因 在自感系数很大的情况下 灯泡会闪亮一下 然后熄灭或正常发光 当自感系数很大时 在开关断开和闭合的瞬间 自感线圈会产生瞬时的很高的自感电动势 该电动势会补充A灯和A2灯中的电流 从而使A灯和A2灯中的电流突然变大 所以要闪亮一下 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 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 例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 C A 练习1 在实验二中 若线圈L的电阻RL与灯泡A的电阻RA相等 则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为 图 通过灯泡的电流随时间的变化图像为 图 A C 若RL远小于RA 则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为 图 通过灯泡的电流随时间的变化图像为 图 ABCD B 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 A 使电路的电流减小 最后减小为零B 有阻碍电流增大的作用 最后电流小于C 有阻碍电流增大的作用 因而电流总保持不变D 有阻碍电流增大的作用 但电流最后还是变为 D 练习2 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 使电流达到稳定 灯泡D正常发光 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 一 互感现象 1 当一个线圈中电流变化时 在另一个线圈中产生感应电动势的现象 称为互感 2 应用 变压器 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 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 二 自感现象 三 自感系数 1 自感电动势的大小 2 自感系数L 与线圈的大小 形状 圈数及有无铁芯有关 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 四 磁场的能量 1 知道什么是互感现象和自感现象 2 知道自感系数是表示线圈本