互感和自感 课件【教材精讲精研】高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

2.4

互感和自感【学习目标】(1)通过实验了解互感与自感现象，会用自感与互感解释简单的电磁现象；知道互感现象与自感现象是磁场能变化的一种表现。(2)会从法拉第电磁感应定律的视角认识自感现象，了解自感系数，体会推理分析的科学思维方法。(3)知道互感现象与自感现象的防止和应用。AB

两个线圈A、B之间并没有导线相连，线圈A与手机（或MP3等）的音频输出端连接，线圈B与扩音器的输入端连接。把线圈A插入线圈B时能否在扩音器上听见由手机输出的声音？你猜想的依据是什么？思考与猜想AB①什么是音频信号？②为什么能在扩音器上听见由手机输出的声音？①音频信号：频率变化的电流信号②A线圈中变化的电流（音频信号）—→变化的磁场—→B线圈磁通量变化—→产生感应电流。划时代的发现1831年，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上。

法拉第：历经10年，“痴”心不改他在1831年8月29日的日记中写下了首次成功的记录。一个线圈接电源G电源法拉第用过的线圈另一个线圈接“电流表”当给一个线圈通电或断电的瞬间，在另一个线圈上出现了电流。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。两个不相连的电路，

当一个线圈中的电流变化时，

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。1、互感互感电动势：互感现象中产生的感应电动势。一、互感现象2、互感的应用无线充电技术原理电力输入线圈电力接收线圈输出感应电流输入交流电一、互感现象2、互感的应用变压器◎传递能量◎传递信息一、互感现象演示实验：跳环

收音机里的“磁性天线”利用互感现象，把广播电台的信号从一个线圈传递到另一个线圈传递信息2、互感的应用一、互感现象3、互感的危害与防止

实际上互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，也可以发生在任何两个相互靠近的电路之间。会影响电路的正常工作。双线绕法互感的防止电路板磁环，防止互感一、互感现象演示实验：请3位同学手拉手，两边同学分别用手直接抓住A和B的金属部分，请同学们猜想当开关闭合和断开时候通过3位同学们的电流大小如何？感受如何？请试着说出你猜想的依据。思考与猜想：当开关闭合和断开时两灯泡的亮度有什么特点？请说出你猜想的依据。观察两个灯泡的发光情况A1、A2使用规格完全一样的灯泡。闭合开关S，调节变阻器R

和

R1

，使A1、A2亮度相同且正常发光.

然后断开开关S。重新闭合S，猜测观察到什么现象？思考：当一个线圈中的电流变化时，它是否也能在它本身激发出感应电动势呢？B原B感E感观察两个灯泡的发光情况现象：在闭合开关Ｓ瞬间，灯A2立刻正常发光，A1却缓慢发光，比A2迟一会儿才正常发光。电流I增大磁通量Φ增大I感与原电流I反向电流I缓慢增大

如图，A1、A2

是规格完全一样的灯泡。线圈

L的阻值为RL，调节变阻器

R，使R=RL。闭合开关S后，试画出电流通过A1、A2灯泡电流IA1、IA2随时间变化的图像？自感现象ItIA2IA1对比两次图像的不同流过R的电流流过L的电流

当一个线圈中的电流变化时，1、自感自感电动势：自感现象中产生的感应电动势。

它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势的现象。通电自感二、自感现象二、自感现象观察开关断开时灯泡是否立即熄灭？灯泡的亮度有何变化？现象：开关断开时灯泡没有立即熄灭，小灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭。电流I减小磁通量Φ减小I感与原电流I相同电流I缓慢减小二、自感现象思考：1.开关断开时灯泡为什么没有立即熄灭？IAILASELRL＜RAIL＞IA二、自感现象思考：2.小灯泡为什么先闪亮一下再逐渐熄灭？IAILASELRL≥RAIL≤IA二、自感现象思考：3.小灯泡在什么情况下逐渐熄灭？思考：4.电源断开时，通过线圈L的电流减小，这时会出现感应电动势。感应电动势的作用是使线圈L中的电流减小得更快些还是更慢些？分析：通过电感线圈I↓⇒Φ↓⇒自感电动势，阻碍Φ减少⇒阻碍线圈中的电流减少。B原B感E感IAILASEL二、自感现象思考：5.产生感应电动势的线圈可以看作一个电源，它能向外供电。由于开关已经断开，线圈提供的感应电流将沿什么路径流动？这个电流只能通过A灯形成回路，所以A灯上的电流不是立刻变为零。通过灯泡的感应电流与原来电流方向相反OtI思考：6.通过灯的电流怎样变化？自感现象归纳ALS（1）当

IL

IA

时，会闪一下，再逐渐熄灭（2）当

IL

IA

时，逐渐熄灭

（1）I原增加，I原与I感方向

。

（2）I原减小，I原与I感方向

。

IAIL>≤相反相同阻碍电流（磁通量）变化：“增反减同”线圈L电流变化磁通量变化自身产生自感电动势感应电流

如图用电流传感器收集开关断开前后通过灯泡A、线圈L的电流IA、IL随时间变化的数据：（1）若RL=RA相等，请定性作出电脑上显示的IA、IL时间变化图像？（2）若

RL

远小于RA，请定性作出电脑上显示的IA、IL时间变化图像？自感现象电流传感器ALSIAILRL=RAIAILItRL

远小于RAIAILIt通电自感：A2立刻就正常发光，A1逐渐变亮。断电自感：A1和A2缓慢熄灭当IL>IA2则，A2就会闪亮一下再熄灭当IL≤IA2则，A2就会缓慢的熄灭通电自感：A灯立刻就正常发光，随后缓慢变暗，甚至熄灭断电自感：A灯缓慢熄灭当IL>IA则，灯泡就会闪亮一下再熄灭当IL≤IA则，灯泡就会缓慢的熄灭通电自感断电自感用电流传感器显示自感对电流的影响开关闭合时电流是逐渐增大的去掉电感线圈开关闭合时电流是瞬间增大思考与猜想：当开关闭合和断开时通过两个电流表的示数大小和方向有什么特点？请说出你猜想的依据。3.自感的应用与防止（1）应用感应圈日光灯镇流器震荡电流——发射电波二、自感现象3、自感的应用与防止大型电动机（3）防止油浸开关电弧火花——烧蚀开关。（2）危害二、自感现象电动机等大功率用电器的开关应该装在金属壳中。最好使用油浸开关，即把开关的接触点浸在绝缘油中，避免出现电火花。自感现象的利用和防止L很大啊！?李辉刘伟刘伟为什么会有电击的感觉？自感电动势因为所以对于一个特定的线圈，n、S是定值所以三

、自感系数三

、自感系数1.自感电动势的大小：

4.自感系数的大小因素：2.L：

，简称

或

。用来描述电感线圈对其中电流的

作用。L越大，E越大，对电流阻碍越

。3.单位是：

，简称

，

1H=

mH=

μH自感系数自感电感阻碍大亨利亨103106由线圈本身特点（大小、形状、圈数、是否有铁芯等因素）决定。自感系数电流变化率与电流的变化率成

比。正自感系数由线圈本身的性质决定，与线圈是否通电无关。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。L

小L

大约瑟夫·亨利HenryJoseph1797-1878美国著名物理学家，1867年起，任美国科学院第一任院长;1829年制成了能提起一吨重铁块的电磁铁；1830年发现电磁感应现象，比法拉第早一年；1832年发现了电流的自感现象；……从来不申请专利无偿贡献给社会断电自感：开关断开后，灯泡的发光还能维持一小段时间，能量是从哪里来的？自感线圈电流磁场磁场能1.磁场能：储存在磁场中的能量2.电的“惯性”四、磁场的能量互感发生于任何两个相互靠近的电路之间。①变压器；②无线充电；③电磁炉；④探雷器；⑤手持安检仪。自感在线圈本身激发出感应电动势。通电自感；断电自感；其它应用……弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是因此而得名的。（1）请解释：当开关S断开后，为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一小段时间？（2）如果线圈B不闭合，是否会对延时效果产生影响？为什么？如图所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，练习与应用解析：【例题】L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。(1)当开关S由断开变为闭合时，A、B两个灯泡的亮度将如何变化?2)当开关S由闭合变为断开时，A、B两个灯泡的亮度又将如何变化?1、当开关由断开变为闭合时，两灯立即有电压，同时发光，由于线圈的电阻很小，B灯被线圈短路，由亮变暗直到不亮；A灯由亮变为更亮。2、当开关断开时，A灯没有了电压立即熄灭；线圈中电流减少时，线圈产生自感电动势，相当于电源，给B灯提供短暂的电流使B灯缓慢熄灭。一、互感现象二、自感现象1.通电自感产生的感应电动势阻碍自身电流的增大2.

断电自感产生的感应电动势阻碍自身电流的减小三、自感系数课堂小结1、如图所示，是一种延时开关的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放．则(

)A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用C．如果断开B线圈的开关S2，无延时作用D．如果断开B线圈的开关S2，延时将变长S2闭合，S1断开时，线圈B中有感应电流，产生电磁感应作用若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用BC解析：2、在如图所示的甲、乙电路中，电阻R和灯泡电阻值相等，自感线圈L的电阻值可认为是零．在接通开关S时，则(

)A．在电路甲中，A将渐渐变亮B．在电路甲中，A将先变亮，后渐渐变暗C．在电路乙中，A将渐渐变亮D．在电路乙中，A将由亮渐渐变暗，后熄灭在电路甲中,通过灯泡的电流只能慢慢增加。在电路乙中,通过自感线圈的电流逐渐增加,而通过灯泡的电流逐渐减小,流过线圈的电流最大时，通过灯泡的电流可以认为是零自感线圈产生自感电动势来阻碍电流的流入。AD解析：3、如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感线圈L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值。在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是（）B4(多选)如图所