高二物理 选修3-2 4.6互感与自感

1、教学目标：教学目标：1知道什么是互感现象和自感现象；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身特征的物理知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的决定因素；量，知道它的单位及其大小的决定因素；3知道自感现象的利与弊及对它们的利用和知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止；防止；4能够通过电磁感应部分知识分析通电、断能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因及磁场的能量转化问题。电自感现象的原因及磁场的能量转化问题。 在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当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，在另一个线圈中产生感应

2、电一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中产生感应电流（说明产生了感应电动势）。流（说明产生了感应电动势）。思考思考1 1：A AB BS S 在图中接通，在图中接通，B B线圈会不会产生感应电动势？线圈会不会产生感应电动势？为什么为什么? ?开关开关S S一、互感现象一、互感现象1 1、互感：当一个线圈中电流变化，在另一个线圈、互感：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，称为中产生感应电动势的现象，称为互感互感。互感现象。互感现象中产生的感应电动势，称为中产生的感应电动势，称为互感电动势。互感电动势。2 2、利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另、利用互感现象可以把能量从

3、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。应用。变压器就是利用互感现象制成的。收音机里的磁性天线收音机里的磁性天线. . 3、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间、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两个相互靠近的电路之间。在电力工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程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，要设法减小互感。，要设法减小互感。如何减小？如何减小？S S接通瞬间，线圈接通瞬间

4、，线圈L L本身中会不会产生感应电动势？本身中会不会产生感应电动势？思考思考2 2：A AS S感应电流沿什么方向？感应电流沿什么方向？二、自感现象二、自感现象1 1、自感：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感、自感：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。应现象，叫自感现象。(“(“自我感应自我感应”)”)2 2、自感电动势：自感现象中产生的电动势叫自感电动势、自感电动势：自感现象中产生的电动势叫自感电动势, ,用用E E表示。表示。3 3、自感电动势作用：、自感电动势作用：阻碍原线圈中的电流变化。阻碍原线圈中的电流变化。现象：灯泡现象：灯泡A A2 2立刻正常发光立

5、刻正常发光, , 灯泡灯泡A A1 1逐渐亮起来。逐渐亮起来。分析分析: :电路接通时电路接通时, ,电流由零开始增加电流由零开始增加, ,穿过线圈穿过线圈L L的磁通量的磁通量逐渐增加逐渐增加,L,L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反相反, ,阻碍阻碍L L中电流增加中电流增加, ,即推迟了电流达到正常值的时间。即推迟了电流达到正常值的时间。演示实验演示实验1：A A1 1、A A2 2是规格完全一样的灯泡是规格完全一样的灯泡. .闭合电键闭合电键S,S,调调节变阻器节变阻器R R, ,使使A A1 1、A A2 2亮度相同亮度相同, ,再调

6、节再调节R R1 1, ,使两灯正常发光使两灯正常发光, ,然后断开开关然后断开开关S.S.重新闭合重新闭合S,S,观察到什么现象观察到什么现象? ? 通电自感通电自感电流分析：电流分析：i1i2i2 2i1 1I It t线圈中出现的感应电动势只是阻碍了原线圈中出现的感应电动势只是阻碍了原电流的的变化，而非阻止，所以虽延缓了电电流的的变化，而非阻止，所以虽延缓了电流变化的进程，但最终电流仍然达到最大值流变化的进程，但最终电流仍然达到最大值，A1最终会正常发光。最终会正常发光。通电瞬间，线圈相当于断路通电瞬间，线圈相当于断路分析：在电路断开的瞬间，通过线圈分析：在电路断开的瞬间，通过线圈L L

7、的电流突然减弱，的电流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就很快减少，因而在线圈穿过线圈的磁通量也就很快减少，因而在线圈L L中产生与中产生与原电流方向相同的感应电动势。虽然这时电源已经断开，原电流方向相同的感应电动势。虽然这时电源已经断开，但线圈但线圈L L和灯泡和灯泡A A组成了闭合电路，在这个电路中有感应电组成了闭合电路，在这个电路中有感应电流通过，所以灯泡不会立即熄灭。流通过，所以灯泡不会立即熄灭。现象现象: S: S断开时断开时, ,A A 灯突然闪亮一下才熄灭。灯突然闪亮一下才熄灭。演示实验演示实验2：接通电路：接通电路,待灯泡待灯泡A正常发光正常发光.然后然后断开电路断开电路,观察到什么

8、现象观察到什么现象?断电自感断电自感L La ab b分析分析：O Ot tiiAiL断电瞬间，线圈相当于电源断电瞬间，线圈相当于电源如果如果R RL LR RA A，则，则iL LiA A，iLiL任何断电现象时都会闪亮一下吗任何断电现象时都会闪亮一下吗? ?不会闪不会闪, ,逐渐熄灭逐渐熄灭会闪一下会闪一下, ,再逐渐熄灭再逐渐熄灭如果如果R RL LR iA A，若若RL=0，电路稳定后，线圈相当于，电路稳定后，线圈相当于若若RL0，电路稳定后，线圈相当于电阻，电路稳定后，线圈相当于电阻导线导线1.如图所示，如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小为自感系数较大的线圈，电路稳定后小

9、灯泡正常发光，当断开电键的瞬间会有灯泡正常发光，当断开电键的瞬间会有A、灯灯A立即熄灭立即熄灭B、灯灯A慢慢熄灭慢慢熄灭C、灯灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭突然闪亮一下再慢慢熄灭D、灯灯A突然闪亮一下再突然熄灭突然闪亮一下再突然熄灭L A2.如图所示，线圈的直流电阻为如图所示，线圈的直流电阻为10,灯泡电阻灯泡电阻R=20,线圈的自感系数很大线圈的自感系数很大,电源的电动势电源的电动势6V，内阻不计，内阻不计,则在则在闭合闭合S的瞬间的瞬间,通过通过L的电流为的电流为A,通过灯的电流为通过灯的电流为A;S闭合后电路中的电流稳定时断开闭合后电路中的电流稳定时断开S的瞬间的瞬间,通过灯的电通过灯的电流

10、为流为A，方向与原电流方向，方向与原电流方向，灯泡，灯泡（填会或（填会或不会）闪亮一下后熄灭。不会）闪亮一下后熄灭。00.30.6相反相反LS会会思考思考3 3：自感电动势与什么因素有关？为了使灯泡闪亮效果更自感电动势与什么因素有关？为了使灯泡闪亮效果更明显对线圈明显对线圈L应该有什么样的要求应该有什么样的要求?三、自感系数三、自感系数1 1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比2 2、 L L：自感系数：自感系数简称自感或电感简称自感或电感IELt三、自感系数三、自感系数1 1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比、自感电动势的大小：与电流的变化率

11、成正比2 2、 L L：自感系数：自感系数简称自感或电感简称自感或电感3 3、单位：亨利，简称：亨，符号：、单位：亨利，简称：亨，符号： H H。 常用单位：毫亨（常用单位：毫亨（m Hm H） 微亨（微亨（H H） IELt 实验表明，实验表明，线圈越大线圈越大，越粗越粗，匝数匝数越多，自感系越多，自感系数越大。另外，带有数越大。另外，带有铁芯铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。时大得多。由于两根平行导线中的电流由于两根平行导线中的电流方向方向相反相反，它们的磁场可以互，它们的磁场可以互相抵消，从而可以使自感现象相抵消，从而可以使自感现象的影响减弱到可以忽略的程

12、度。的影响减弱到可以忽略的程度。4. 4. 应用：应用： 在交流电路中、在各种用电设备和无线电技术在交流电路中、在各种用电设备和无线电技术中有着广泛的应用。中有着广泛的应用。(1)(1)双线绕法消除自感：双线绕法消除自感：日光灯结构：日光灯结构：（2 2）日光灯原理：）日光灯原理： 镇流器的作用镇流器的作用是自感系是自感系数很大的带铁心的线圈，启动数很大的带铁心的线圈，启动时，产生高电压，帮助点亮灯时，产生高电压，帮助点亮灯泡；泡； 正常工作时的线圈起降正常工作时的线圈起降压限制电流作用，保护灯管。压限制电流作用，保护灯管。 启动器的作用启动器的作用自动开关自动开关可用普通开关或短绝缘导线代可

13、用普通开关或短绝缘导线代替。正常工作时不起作用，可替。正常工作时不起作用，可以去掉。以去掉。 瞬时开关瞬时开关瞬时高压瞬时高压电源电源正常工作时降正常工作时降压限流压限流 3 3. .家用日光灯电路如图，家用日光灯电路如图，S S为启动器，为启动器，A A为灯管，为灯管，L L为镇流为镇流器，关于日光灯的工作原理，下列说法正确的是：（器，关于日光灯的工作原理，下列说法正确的是：（ ）A. A. 镇流器的作用是将交流电变为直流电镇流器的作用是将交流电变为直流电B. B. 在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，使灯管开始工作使灯管开始工作C.C

14、.日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分离的日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分离的D.D.日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直接辐射日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直接辐射的的220VALS4 4. .下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A A日光灯开始工作时，需要启动器日光灯开始工作时，需要启动器B B日光灯开始工作时，不需要镇流器日光灯开始工作时，不需要镇流器C C日光灯正常工作时，需要启动器日光灯正常工作时，需要启动器D D日光灯正常工作时，不需要镇流器日光灯正常工作时，不需要镇流器5.自感系数很大有时会产生危害：自感系数很大有时会产生危害：四、磁场的能量四、磁场的

15、能量1 1、通电自感：通电时，电能首先要转化为线圈磁场能，、通电自感：通电时，电能首先要转化为线圈磁场能，故灯故灯A A1 1过一会儿才亮。过一会儿才亮。2、断电自感：断电前，线圈中有电流，则线圈中有磁场、断电自感：断电前，线圈中有电流，则线圈中有磁场能，断电后，线圈存有的磁场能通过灯释放出来，使灯延能，断电后，线圈存有的磁场能通过灯释放出来，使灯延迟熄灭。迟熄灭。通电自感通电自感断电自感断电自感有人借用力学中的术语，说线圈能够体现电的有人借用力学中的术语，说线圈能够体现电的“惯性惯性”。1.1.关于自感现象，下列说法正确的是（关于自感现象，下列说法正确的是（ ）A A、感应电流一定和原电流方

16、向相反、感应电流一定和原电流方向相反B B、线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定、线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大较大C C、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感系数较大系数较大D D、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感、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电动势也较大 使电路的电流减小，最后使电路的电流减小，最后 减小为零减小为零 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，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，因而电流总保持不变 有阻

17、碍电流增大的作用，但电流最后还是变为有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为2.2.如图所示，两个电阻均为如图所示，两个电阻均为R R，电感，电感线圈线圈L L的电阻及电池内阻均可忽略不计，的电阻及电池内阻均可忽略不计，S S原来断开，电路中电流原来断开，电路中电流 ，现将现将S S闭合，于是电路中产生了自感电动势，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（此自感电动势的作用是（ ）02EIR0I0I02I3.L3.L是一带铁芯的线圈，是一带铁芯的线圈，R R为电阻。两条支路的直为电阻。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，两电流表的读数电流表的读数I1 1、I2 2的大小关系是（的大小关系是（ ）A A、接通时、接通时I1 1 I2 2；B B、接通时、接通时I2 2 I2 2，断开时，断开时I1 1 I2 2；D D、接通时、接通时I1 1= =I2 2，断开时，断开时I1 1 I2 2。R2LR1SA1A24.4.如图如图ABAB是相同的小灯泡，是相同的小