第四章_电磁感应_6_互感和自感

1、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，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、应用： 变压器、收音机的“磁性天线”就是利用互感现象制成。,3、防止：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。,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。,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

2、的电动势叫自感电动势。,二、自感现象,实验一：通电自感,2、再调节变阻器R1使两个灯泡都正常发光。,3、然后断开开关S。,1、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。,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。,现象：,问题：与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？,例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。,A B C D,C,A,1、把灯泡A和带铁芯 的线圈L并联在直流电路中。 2、接通电路，待灯泡正常发光，断开电路。,

3、实验二：断电自感,观察：当电路断开时，灯泡A的亮度变化情况。,现象：S断开时，A 灯突然闪亮一下才熄灭。,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。,4.自感电动势方向判定：,什么情况下灯泡会闪亮一下再熄灭？,解答：,线圈电阻明显小于灯泡电阻,思考题：,例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

4、流图像为 图。,A,C,B,D,线圈插铁芯,思考与讨论：,1、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？,2、产生感应电动势的线圈可以看做一个电源，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？,4、开关断开后，通过灯泡的感应电流是否有可能比原来更大？为了使实验效果更明显，对线圈L有什么要求？,更慢些！,沿线圈直接流过灯泡！,不一致！,有可能比原来大！,自感电动势,磁通量变化率,正比关系,电流变化率,正比关系,正比关系,三、自感系数,

5、对同一线圈:,电流变化快,穿过线圈的磁通量变化快,线圈中产生的自感电动势就大.,电流变化慢,穿过线圈的磁通量变化慢,线圈中产生的自感电动势就小.,对不同线圈:,电流变化快慢一样,自感电动势不同,三、自感系数,1、自感电动势与磁通量的变化率成正比,即自感电动势与电流的变化率成正比,2、自感系数 L简称自感或电感,（2）决定因素：,（3）单位：亨利，简称亨，符号是 H。 常用单位：毫亨（m H） 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。,(1)物理意义：,描述线圈产生自感电动势的能力,插入铁芯线圈的自感系数变大,变压器、电动机

6、等器材都有很大的线圈，当电路中的开关断开时，会产生很大的自感电动势，使得开关的金属片之间产生电火花，烧蚀接触点，甚至引起人身伤害。,因此，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,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，电能转化为磁场的能量； 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

7、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

8、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 A1,3、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,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,五、自感现象应用和防止,日光灯原理,日光