第四章電磁感應(yīng)互感和自感

第四章電磁感應(yīng)互感和自感第一頁，共三十六頁，2022年，8月28日法拉第和他的實(shí)驗(yàn)線圈第二頁，共三十六頁，2022年，8月28日

在法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，在另一個(gè)線圈中為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢？第三頁，共三十六頁，2022年，8月28日一、互感現(xiàn)象1、當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱為互感。互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱為互感電動(dòng)勢(shì)。2、應(yīng)用：變壓器、收音機(jī)的“磁性天線”就是利用互感現(xiàn)象制成。第四頁，共三十六頁，2022年，8月28日第五頁，共三十六頁，2022年，8月28日3、防止：在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作，這時(shí)要設(shè)法減小電路間的互感。互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間,且可發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間。第六頁，共三十六頁，2022年，8月28日1、由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象。2、自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。

二、自感現(xiàn)象第七頁，共三十六頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)一：通電自感2、再調(diào)節(jié)變阻器R1使兩個(gè)燈泡都正常發(fā)光。3、然后斷開開關(guān)S。1、先合上開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器R的電阻，使同樣規(guī)格的兩個(gè)燈泡A1和A2的明亮程度相同。

LA1RA2

S

R1第八頁，共三十六頁，2022年，8月28日觀察：重新接通電路時(shí)，兩個(gè)燈泡亮度變化情況。燈泡A2立刻正常發(fā)光，跟線圈L串聯(lián)的燈泡A1逐漸亮起來。現(xiàn)象：第九頁，共三十六頁，2022年，8月28日問題：與線圈相連的燈泡為什么要過一會(huì)才亮？第十頁，共三十六頁，2022年，8月28日例1.

實(shí)驗(yàn)一中，當(dāng)電鍵閉合后，通過燈泡A1的電流隨時(shí)間變化的圖像為圖；通過燈泡A2的電流隨時(shí)間變化的圖像為圖。ItItItItABCDCA

LA1RA2

S

R1第十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日1、把燈泡A和帶鐵芯的線圈L并聯(lián)在直流電路中。2、接通電路，待燈泡正常發(fā)光，斷開電路。ALS實(shí)驗(yàn)二：斷電自感第十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日觀察：當(dāng)電路斷開時(shí)，燈泡A的亮度變化情況?，F(xiàn)象：S斷開時(shí)，A燈突然閃亮一下才熄滅。第十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日第十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日3.自感電動(dòng)勢(shì)的作用：阻礙導(dǎo)體中原來的電流變化。注意：“阻礙”不是“阻止”，電流原來怎么變化還是怎么變，只是變化變慢了，即對(duì)電流的變化起延遲作用。4.自感電動(dòng)勢(shì)方向判定：第十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日什么情況下燈泡會(huì)閃亮一下再熄滅？解答：線圈電阻明顯小于燈泡電阻思考題：第十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日例2.在實(shí)驗(yàn)二中，若線圈L的電阻RL與燈泡A的電阻RA相等，則電鍵斷開前后通過線圈的電流隨時(shí)間的變化圖像為圖，通過燈泡的電流隨時(shí)間的變化圖像為圖；若RL遠(yuǎn)小于RA，則電鍵斷開前后通過線圈的電流隨時(shí)間的變化圖像為圖，通過燈泡的電流圖像為圖。It

ABCDItItItACBDALS第十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日線圈插鐵芯思考與討論：1、電源斷開時(shí)，通過線圈L的電流減小，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用是使線圈L中的電流減小得更快些還是更慢些？2、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈可以看做一個(gè)電源，它能向外供電，由于開關(guān)已經(jīng)斷開，線圈提供的感應(yīng)電流將沿什么途徑流動(dòng)？3、開關(guān)斷開后，通過燈泡的感應(yīng)電流與原來通過它的電流方向是否一致？4、開關(guān)斷開后，通過燈泡的感應(yīng)電流是否有可能比原來更大？為了使實(shí)驗(yàn)效果更明顯，對(duì)線圈L有什么要求？更慢些！沿線圈直接流過燈泡！不一致！有可能比原來大！第十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日自感電動(dòng)勢(shì)磁通量變化率正比關(guān)系電流變化率正比關(guān)系正比關(guān)系三、自感系數(shù)第十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日對(duì)同一線圈:電流變化快,穿過線圈的磁通量變化快線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)就大.電流變化慢,穿過線圈的磁通量變化慢線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)就小.對(duì)不同線圈:電流變化快慢一樣,自感電動(dòng)勢(shì)不同第二十頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、自感系數(shù)1、自感電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比即自感電動(dòng)勢(shì)與電流的變化率成正比第二十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日2、自感系數(shù)L－簡(jiǎn)稱自感或電感（2）決定因素：

（3）單位：亨利，簡(jiǎn)稱亨，符號(hào)是H。常用單位：毫亨（mH）微亨（μH）

實(shí)驗(yàn)表明，線圈越大，越粗，匝數(shù)越多，自感系數(shù)越大。另外，帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時(shí)大得多。(1)物理意義：描述線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的能力第二十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日插入鐵芯線圈的自感系數(shù)變大第二十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日變壓器、電動(dòng)機(jī)等器材都有很大的線圈，當(dāng)電路中的開關(guān)斷開時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，使得開關(guān)的金屬片之間產(chǎn)生電火花，燒蝕接觸點(diǎn)，甚至引起人身傷害。

第二十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日因此，電動(dòng)機(jī)等大功率用電器的開關(guān)應(yīng)該裝在金屬殼中。最好使用油浸開關(guān)，即把開關(guān)的接觸點(diǎn)浸在絕緣油中，避免出現(xiàn)電火花第二十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日四、磁場(chǎng)的能量

問題：在斷電自感的實(shí)驗(yàn)中，為什么開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光會(huì)持續(xù)一段時(shí)間？甚至?xí)仍瓉砀?？試從能量的角度加以討論?/p>

開關(guān)閉合時(shí)線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)的能量；

開關(guān)斷開時(shí)，線圈作用相當(dāng)于電源，把磁場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)化成電能。第二十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日

閱讀教材最后一段P24，回答問題：1、線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性”，應(yīng)該怎樣理解？2、電的“慣性”大小與什么有關(guān)？

當(dāng)線圈通電瞬間和斷電瞬間，自感電動(dòng)勢(shì)都要阻礙線圈中電流的變化，使線圈中的電流不能立即增大到最大值或不能立即減小為零電的“慣性”大小決定于線圈的自感系數(shù)第二十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日小結(jié)1、當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱為互感?；ジ鞋F(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱為互感電動(dòng)勢(shì)。2、由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象。3、自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。（1）自感電動(dòng)勢(shì)的作用：阻礙導(dǎo)體中原來的電流變化。（2）自感電動(dòng)勢(shì)大?。?、自感系數(shù)L：與線圈的大小、形狀、圈數(shù)及有無鐵心有關(guān)5、磁場(chǎng)具有能量第二十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日

課堂訓(xùn)練1、演示自感的實(shí)驗(yàn)電路圖如右圖所示，L是電感線圈，A1、A2是規(guī)格相同的燈泡，R的阻值與L的直流電阻值相同。當(dāng)開關(guān)由斷開到合上時(shí)，觀察到的自感現(xiàn)象是比先亮，最后達(dá)到同樣亮。

A2

A1

L

A1R

A2

S

R12、上圖中，電阻R的電阻值和電感L的自感系數(shù)都很大，但L的直流電阻值很小，A1、A2是兩個(gè)規(guī)格相同的燈泡。則當(dāng)電鍵S閉合瞬間，比先亮，最后比亮。

A1A2A2A1第二十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日3、如圖所示的電路中，D1和D2是兩個(gè)相同的小燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈，其阻值與R相同。在電鍵接通和斷開時(shí)，燈泡D1和D2亮暗的順序是A.接通時(shí)D1先達(dá)最亮，斷開時(shí)D1后滅B.接通時(shí)D2先達(dá)最亮，斷開時(shí)D2后滅C.接通時(shí)D1先達(dá)最亮，斷開時(shí)D2后滅D.接通時(shí)D2先達(dá)最亮，斷開時(shí)D1后滅D1D2LRSA第三十頁，共三十六頁，2022年，8月28日

4、如圖所示，L為自感系數(shù)較大的線圈，電路穩(wěn)定后小燈泡正常發(fā)光，當(dāng)斷開電鍵的瞬間會(huì)有A.燈A立即熄滅B.燈A慢慢熄滅C.燈A突然閃亮一下再慢慢熄滅D.燈A突然閃亮一下再突然熄滅LAA第三十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日五、自感現(xiàn)象應(yīng)用和防止日光燈原理日光燈結(jié)構(gòu)：應(yīng)用——第三十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日第三十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日1、日光燈啟動(dòng)時(shí)需要一個(gè)瞬時(shí)高壓，正常發(fā)光時(shí)又需