第四章电磁感应第6节互感和自感

1、第四章第四章 电磁感应电磁感应第第6 6节节 互感和自感互感和自感 知识与技能知识与技能 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身特征的物理量，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防止。 4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。 过程与方法过程与方法 1通过对两个自感实验的观察和讨论，培养学生的观察能力和分析推理能力。教学目标教学目标 2通过自感现象的利弊学习，培养学生客观全面认识问题的能力。 情感、态度与价值观情感、态度与价值观 自感是电磁感应现象的特例，使学生初步形成特殊现象中有它的普遍规律，而普

2、遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点。 教学重点教学重点 1自感现象产生的原因及特点。 2自感系数的意义和决定因素。 教学难点教学难点 分析自感现象，运用自感知识解决实际问题。 教学目标教学目标新课引入新课引入前面我们已经深入探究了电磁感应现象、感前面我们已经深入探究了电磁感应现象、感应电流和感应电动势的产生条件，以及怎样计算应电流和感应电动势的产生条件，以及怎样计算感应电动势和感应电流，这节课我们将继续研究感应电动势和感应电流，这节课我们将继续研究与电场感应现象有关的两个现象与电场感应现象有关的两个现象互感和自感。互感和自感。 思考：思考：在法拉第的实验中两个线圈并没有用导在法拉第的实验

3、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？线圈中为什么会产生感应电动势呢？ 当线圈当线圈M的的开关开关S闭合或段断开瞬间，线圈闭合或段断开瞬间，线圈M中的电流突然发生变化，使其周围空间产生的磁中的电流突然发生变化，使其周围空间产生的磁场的磁感应强度发生变化，从而引起线圈场的磁感应强度发生变化，从而引起线圈N中的磁中的磁通量发生变化，使线圈通量发生变化，使线圈N产生感应电动势。产生感应电动势。1 1、互感：、互感：两个独立的线圈相互靠近两个独立的线圈相互靠近，当一个线圈，当一个线圈中电流变化时，它所产生

4、的变化的磁场会在另一中电流变化时，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的现象，叫做个线圈中产生感应电动势的现象，叫做互感互感。（互感现象中产生的感应电动势，称为（互感现象中产生的感应电动势，称为互感电动互感电动势势。）。）2 2、应用：、应用：利用互感现象可以把能量从一个线圈传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、收音机的磁性天线等就是有广泛应用。变压器、收音机的磁性天线等就是利用互感现象制成的。利用互感现象制成的。一、互感现象一、互感现象收音机的磁性天线收音机的磁性天线3 3、防

5、治：、防治：互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间两个线圈之间, ,且且可发生于任何两个相互靠近的电可发生于任何两个相互靠近的电路之间。路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有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，时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电路这时要设法减小电路间的互感。间的互感。二、自感现象二、自感现象自感自感自感电动自感电动势。势。 自感现象对电路有很大的影响，我们一起来自感现象对电路有很大的影响，我们一起来看一下有怎么样的影响：看一下有怎么样的影响：2 2、再调节变阻器、再调节变阻器R使两个灯泡都正常发光。使两个

6、灯泡都正常发光。3 3、然后断开开关、然后断开开关S。实验一：实验一：1 1、先合上开关、先合上开关S，调节变阻器，调节变阻器R的的电阻，使同样规格的两个灯泡电阻，使同样规格的两个灯泡A1和和A2的明亮程度的明亮程度相同。相同。观察：观察：重新接通电路时，两个灯泡亮度变化重新接通电路时，两个灯泡亮度变化情况。情况。? ?再看一遍再看一遍实验观察实验观察1现象分析现象分析实验观察实验观察1现象：现象：灯泡灯泡A2立刻正立刻正常发光常发光，跟线圈跟线圈L串联串联的灯泡的灯泡A1逐渐逐渐亮起来亮起来。A2A1分析分析A1灯灯S接通接通穿过线圈的电流穿过线圈的电流I 增大增大穿过线圈的磁通量增大穿过线

7、圈的磁通量增大线圈产生感应电动势线圈产生感应电动势B B灯逐渐亮灯逐渐亮流过流过A A1 1、A A2 2灯的电流随时间怎样变化？灯的电流随时间怎样变化？阻碍电流增大阻碍电流增大？I2I1It分析分析A1灯灯A1A2实验二：实验二：1 1、把灯泡和带铁芯的线圈、把灯泡和带铁芯的线圈L并联在并联在直流电路中。直流电路中。2 2、接通电路，待灯泡正常发光，断开电路。、接通电路，待灯泡正常发光，断开电路。观察：观察：当电路断开时，灯泡的亮度变化情况。当电路断开时，灯泡的亮度变化情况。实验观察实验观察2再看一遍再看一遍 为什么灯不是立即熄灭，而为什么灯不是立即熄灭，而要闪亮一下才熄灭要闪亮一下才熄灭？

8、现象分析现象分析实验观察实验观察2通过线圈的电流通过线圈的电流I 减小减小穿过圈的磁通量减小穿过圈的磁通量减小线圈产生感应电动势线圈产生感应电动势灯逐渐熄灭灯逐渐熄灭流减小流减小（补偿）（补偿）S断开断开？1 1、感应电流方向如何？、感应电流方向如何？2 2、原电流方向如何？、原电流方向如何？O Ot tI I3 3、通过灯的电流怎样化？、通过灯的电流怎样化？阻碍电阻碍电自感电动势的作用：自感电动势的作用：当原来电流在当原来电流在增大增大时，自感电动势阻碍原时，自感电动势阻碍原来电流增大；自感电动势形成的自感电流与原来来电流增大；自感电动势形成的自感电流与原来电流方向电流方向相反相反。当原来电

9、流在当原来电流在减小减小时，自感电动势阻碍原时，自感电动势阻碍原来电流减小；自感电动势形成的自感电流与原来来电流减小；自感电动势形成的自感电流与原来电流方向电流方向相同相同。自感电动势总是自感电动势总是阻碍阻碍导体中原来电流的导体中原来电流的变化变化减慢减慢电流变化电流变化的的“速度速度”注意：注意： “阻碍阻碍”不是不是“阻止阻止”，电流原来，电流原来怎么变化怎么变化还是怎么变还是怎么变，只是变化变慢了，即对电，只是变化变慢了，即对电流的变化起流的变化起延迟作用延迟作用。 如图所示，由于两如图所示，由于两根平行导线中的电流方根平行导线中的电流方向相反，它们的磁场可向相反，它们的磁场可以互相抵

10、消，从而可以以互相抵消，从而可以使自感现象的影响减弱使自感现象的影响减弱到可以忽略的程度。到可以忽略的程度。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、自感系数、自感系数L简称自感或电感简称自感或电感 （1 1）决定线圈自感系数的因素：）决定线圈自感系数的因素： （2 2）自感系数的单位：亨利，简称亨，符号是）自感系数的单位：亨利，简称亨，符号是 H。 常用单位：毫亨（常用单位：毫亨（mH） 微亨（微亨（H） 实验表明：实验表明：线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。另外，带有铁

11、芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。得多。3 3、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力tILEtI t EE 在前面的实验中，开关断开后，灯泡的发光还能维在前面的实验中，开关断开后，灯泡的发光还能维持一小段时间，有时甚至会比断开开关之前更亮，这时持一小段时间，有时甚至会比断开开关之前更亮，这时灯泡的能量从哪里来的？灯泡的能量从哪里来的？ 1 1、电源断开以后，线圈中的电路不会立即消失，这时、电源断开以后，线圈中的电路不会立即消失，这时的电流仍然可以做功，说明线圈储存了能量。的电流仍然可以做功，

12、说明线圈储存了能量。 2 2、线圈中有电流，有电流就有磁场，能量很可能储存、线圈中有电流，有电流就有磁场，能量很可能储存在磁场中。在磁场中。 3 3、当开关闭合时，线圈中的电流从无到有，其中的磁、当开关闭合时，线圈中的电流从无到有，其中的磁场也是从无到有，这可以看做电源把能量输送给磁场，场也是从无到有，这可以看做电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。储存在磁场中。这一切都只是猜测！这一切都只是猜测！四、磁场的能量四、磁场的能量互感现象；自感现象。互感现象；自感现象。自感电动势自感电动势E E作用：总是阻碍电流变化作用：总是阻碍电流变化自感系数自感系数L影响因素影响因素: :线圈的形状、长短、线圈

13、的形状、长短、匝数、有无铁芯等匝数、有无铁芯等单位：亨单位：亨H、毫亨、毫亨mH、微亨、微亨H自感现象的防治和利用；磁场的能量自感现象的防治和利用；磁场的能量大小大小:E=L:E=L（I/tI/t）互感和自感互感和自感例题例题1 1：如图所示，如图所示，L L为一个纯电感线圈（直流电阻为零），为一个纯电感线圈（直流电阻为零），A A为一个灯泡，下列说法正确的是：（为一个灯泡，下列说法正确的是：（ ）A A、开关、开关S S接通瞬间无电流通过灯泡接通瞬间无电流通过灯泡B B、开关、开关S S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡C C、开关、开关S S断开瞬间无电流

14、通过灯泡断开瞬间无电流通过灯泡D D、开关、开关S S接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由a a到到b b的电流，的电流，而在开关而在开关S S断开瞬间，灯泡中有从断开瞬间，灯泡中有从b b到到a a的电流的电流L La ab bA AL La ab b例题例题1 1：如图所示，如图所示，L L为一个纯电感线圈（直流电阻为零），为一个纯电感线圈（直流电阻为零），A A为一个灯泡，下列说法正确的是：（为一个灯泡，下列说法正确的是：（ ）A A、开关、开关S S接通瞬间无电流通过灯泡接通瞬间无电流通过灯泡B B、开关、开关S S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡接通后，电路

15、稳定时，无电流通过灯泡C C、开关、开关S S断开瞬间无电流通过灯泡断开瞬间无电流通过灯泡D D、开关、开关S S接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由a a到到b b的电流，的电流，而在开关而在开关S S断开瞬间，灯泡中有从断开瞬间，灯泡中有从b b到到a a的电流的电流L La ab bA AB例题例题2 2：如图所示，线圈的直流电阻为如图所示，线圈的直流电阻为1010, ,灯泡电阻灯泡电阻R=20R=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6V6V，内阻不，内阻不计计, ,则在闭合则在闭合S S的瞬间，通过的瞬间，通过L L的电流为的电流为 A A，通过灯，通过灯的电流为的电流为 A;SA;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 S的的瞬间瞬间, ,通过灯的电流为通过灯的电流为 A A，方向与原电流方，方向与原电流方向向 。 L00.30.6相反相反i i1 1i i2 2-i -i1 1-i -i2 2i iO Ot tt t1 1A Ai i1 1i i2 2-i -i1 1-i -i2 2i iO Ot tt t1 1B Bt ti i1 1i i2 2-i -i1 1-i -i2 2i iO Ot t1 1