《自感和互感》PPT课件

第六节：互感和自感,第四章电磁感应,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A线圈电路中的开关断开的瞬间，线圈B中的感应电流沿什么方向?那么为什么会产生感应电动势呢？,B原,同向,I感,“增反减同”,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、利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛应用。变压器就是利用互感现象制成的。,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。,实验一：通电自感,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。再调节变阻器R1使两个灯泡都正常发光，然后断开开关S。,二、自感现象,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，最后两灯泡一样亮。,现象：,试分析：与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？,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。,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,实验二：断电自感把氖管和带铁芯的线圈L并联在直流电路中，接通电路。,猜想：当电路断开时，氖管会产生什么现象？为什么？,现象：S断开时，氖管会闪亮一下，后逐渐熄灭。,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和氖管组成了闭合电路，在这个电路中有感应电流通过，所以氖管会闪亮一下。,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？,思考与讨论：,更慢,L-A-L逆时针,相反,例、在如图所示的电路中，当开关S断开瞬间，,若RARL，有IAIL，断开开关瞬间，L的感应电流和原来的电流相同，则通过灯泡的电流会瞬时增大，灯泡会闪亮一下。,若RARL,有IAIL，断开开关瞬间，L的感应电流和原来的电流相同，则通过灯泡的电流减小，灯泡不会更亮一下。,（1）若RARL，灯泡的明暗情况如何变化？,（2）若RARL，灯泡的明暗情况如何变化？,结论：在电流减小的瞬间，自感电流一定等于原来的电流，此后在此基础上逐渐减小。,反馈训练2、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；,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，通过灯泡的电流图像为图。,ABCD,A,C,B,D,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。,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,自感系数很大有时会产生危害：,课堂练习,如图示电路，合上S时，发现电流表A1向右偏，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,A,课堂练习,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,课堂练习,L1,如图所示的电路，L1和L2是两个相同的小电珠，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相同，由于存在自感现象，在电键S接通时，_灯先特别亮；S断开时，_灯先熄灭。,L2,课堂练习,AD,如图示a、b的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则（）A.在电路a中，断开S后，A将逐渐变暗B.在电路a中，断开S后，A将先变得更亮，然后渐暗C.在电路b中，断开S后，A将逐渐变暗D.在电路b中，断开S后，A将先变得更亮，然后渐暗,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,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：阻碍导体中原来的电流变化。（2）自感电动势大小：4、自感系数L：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关5、磁场具有能量,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,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,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,第四章电磁感应,第七节电磁阻尼和电磁驱动,一.电磁阻尼,1.当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动-电磁阻尼,2.讨论:(1)为什么用铝框做线圈骨架？,(2)、微安表的表头在运输时为何应该把两个接线柱连在一起？,二.电磁驱动,1、如磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来-电磁驱动。,2、交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。,课堂小结：,电磁阻尼的概念及应