高中物理选修3-2：4-6互感和自感_LI

第四章电磁感应第六节互感和自感,法拉第和他的实验线圈,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？,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。互感现象中产生的感应电动势，称为互感电动势。,2.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.,3、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。,收音机里的磁性天线.,如：变压器,L,问题：K接通瞬间，线圈L本身中会不会产生感应电动势？,K,通电自感现象,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：,通电瞬间,演示1,电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍L中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。,分析：,断电自感现象,演示2,S断开时，A灯突然闪亮一下才熄灭。,现象：,思考与讨论：P23,断电瞬间,提示：断电前后情况比较,分析：断电前通过A灯的电流是由电源提供的，根据电路中并联规律可知，线圈L的电阻由于很小，故电路中的电流大部分流过线圈L，有ILIA，断电后，线圈L由于自感作用，将阻碍自身电流的减小，结果线圈中的电流IL反向流过灯A，然后逐渐减弱，所以有灯闪亮一下再熄灭的现象出现,结论2：当导体中原来的电流减小时，自感电动势阻碍其减小,讨论:小灯泡在熄灭之前是否要闪亮一下？,注意：,1.不能认为任何断电现象灯都会闪一下当ILIA时,会闪一下,再逐渐熄灭当ILIA或IL=IA时,不会闪,逐渐熄灭,2断电实验中，线圈的电流方向不变，而灯电流方向与原来方向相反,3.原来的IL和IA哪一个大，要由L的直流电阻RL与A的电阻RA的大小来决定。如果RLRA，则ILIA；如果RLIA。,b,1)为了使灯泡闪亮效果更明显对线圈L应该有什么样的要求?,讨论:,2)为了使灯泡持续更长时间对线圈L应该有什么样的要求?,2)自感电动势的作用：（延缓电流变化）,阻碍导体中原来电流的变化。,a.导体中原电流增大时，自感电动势阻碍它增大。b.导体中原电流减小时，自感电动势阻碍它减小。,“阻碍”不是“阻止”，电流还是变化的,自感电动势的方向：楞次定律（增反减同）,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.3.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。,自感电动势的方向,导体电流增加时，阻碍电流增加，此时自感电动势方向与原电流方向相反；导体电流减小时，阻碍电流减小，此时自感电动势方向与原电流方向相同.,4.自感电动势的大小：与电流的变化率成正比.,三、自感系数,三.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。,阅读教材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.,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。,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。,自感现象的应用和防止,1应用：在交流电路中、在各种用电设备和无线电技术中有着广泛的应用。如日光灯的镇流器等。,2防止：在切断自感系数很大、电流很强的电路的瞬间，产生很高的电动势，形成电弧，在这类电路中应采用特制的开关。,由于两根平行导线中的电流方向相反，它们的磁场可以互相抵消，从而可以使自感现象的影响减弱到可以忽略的程度。,双线绕法消除自感现象,自感防止,课堂训练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。,A2,A1,课堂练习：1、关于自感现象，正确的说法是：（）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的其自感系数一定较大；C、对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产生的自感电动势也越大；D、自感电动势总是阻碍原来电流变化的。,D,2.如图所示，多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽略不计，两个电阻的阻值都是R，电键S原来打开，电流为I0，今合上电键将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，这电动势（）A.有阻碍电流的作用，最后电流由I0减少到零B.有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0C.有阻碍电流增大的作用，因而电流I0保持不变D.有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2I0,D,提示：线圈中的电流不能突变,3、如图示电路，合上S时，发现电流表A1向左偏，则当断开S的瞬间，电流表A1、A2指针的偏转情况是：（）A.A1向左，A2向右B.A1向右，A2向左C.A1、A2都向右D.A1、A2都向左,L,解：合上S后稳定时，R2和L中电流方向向右，指针左偏,断开S的瞬间，L中电流不能突变，A2向左偏，,通过闭合回路中的电流为逆时针方向，A1中电流方向与原来相反，指针右偏。,所以A1向右，A2向左,B,4、同上题的电路中，L是一带铁芯的线圈，R为电阻。两条支路的直流电阻相等。那么在接通和断开电键的瞬间，两电流表的读数I1、I2的大小关系是（）A、接通时I1I2；B、接通时I2I2，断开时I1I2；D、接通时I1=I2，断开时I1I2。,B,5、如图AB是相同的小灯泡