寧夏回族自治區(qū)銀川市六盤山高級(jí)中學(xué)高中物理人教版選修3-2課件第四章電磁感應(yīng)第6節(jié)互感和自感（共28張）

物理選修3-2第四章

第6節(jié)互感和自感

在法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)線圈并沒(méi)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？一、互感現(xiàn)象1、定義：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、本質(zhì)：電磁感應(yīng)（感生電動(dòng)勢(shì)）3.應(yīng)用：目的是將能量從一個(gè)線圈傳遞到另一線圈。（2）電子設(shè)備的磁性天線：（1）變壓器：利用互感現(xiàn)象的原理制成的。4.防止：目的是防止電路中原件間的互相影響

互感現(xiàn)象可發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間。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。演示1：觀察通電瞬間A1、A2的亮度

LA1RA2

S

R11、A1、A2選用規(guī)格完全相同的燈泡。2、閉合電鍵S，調(diào)節(jié)變阻器R，使A1、A2亮度相同，再調(diào)節(jié)R1，使兩燈正常發(fā)光，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。3、重新閉合S，觀察A1、A2亮度變化，會(huì)有什么現(xiàn)象？現(xiàn)象：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(lái)，A1即總比A2

滯后一段時(shí)間。

解析：電路接通時(shí)，線圈中的電流由零開(kāi)始增加，穿過(guò)線圈L的磁通量逐漸增加，可知線圈L中要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。用楞次定律可判定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與原來(lái)的電流方向相反，阻礙L中電流增加。故通過(guò)燈A1的電流不能立即達(dá)到最大值，而是逐漸增強(qiáng)到最大值，即延遲了電流達(dá)到最大值的時(shí)間。

LA1RA2

S

R1結(jié)論：根據(jù)“增反減同”，感應(yīng)電流總是要阻礙原電流的變化。A1中的感應(yīng)電流I1從0逐漸增大到正常值。反饋訓(xùn)練1、實(shí)驗(yàn)一中，當(dāng)電鍵閉合后，通過(guò)燈泡A1的電流隨時(shí)間變化的圖像為_(kāi)___圖；通過(guò)燈泡A2的電流隨時(shí)間變化的圖像為_(kāi)____圖。ItItItIt

ABCDCA

LA1RA2

S

R1

LA1RA2

S

R1演示2：觀察斷電瞬間A1、A2的亮度1、A1、A2選用規(guī)格完全相同的燈泡。2、閉合電鍵S，調(diào)節(jié)變阻器R，使A1、A2亮度相同，再調(diào)節(jié)R1，使兩燈保持正常發(fā)光。3、斷開(kāi)S，觀察A1、A2亮度變化，會(huì)有什么現(xiàn)象？現(xiàn)象：S斷開(kāi)時(shí)，A燈突然閃亮一下才熄滅。解析：斷開(kāi)瞬間，通過(guò)線圈L的電流減弱，穿過(guò)線圈的磁通量減少，線圈中就要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。此時(shí)，電源雖已斷開(kāi)，但線圈L中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于新的電源，由于線圈L和燈泡A1、A2組成了閉合電路，感應(yīng)電流流經(jīng)燈泡A1、A2所在的回路，使得燈泡A1、A2不會(huì)逐漸熄滅。

LA1RA2

S

R1結(jié)論：根據(jù)“增反減同”，感應(yīng)電流總是要阻礙原電流的變化。A1、A2中的感應(yīng)電流從I1逐漸減小到0思考與討論：教材23頁(yè)1、電源斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)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(kāi)關(guān)已經(jīng)斷開(kāi)，線圈提供的感應(yīng)電流將沿什么途徑流動(dòng)？3、開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，通過(guò)燈泡的感應(yīng)電流與原來(lái)通過(guò)它的電流方向是否一致？4、開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，通過(guò)燈泡的感應(yīng)電流是否有可能比原來(lái)更大？為了使實(shí)驗(yàn)效果更明顯，對(duì)線圈L有什么要求？斷電時(shí)通過(guò)燈泡中的電流隨時(shí)間變化曲線(圖2)分析：設(shè)過(guò)線圈L與燈泡A的電流分別為IL和IA，方向均為從左往右。IAtO在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間，燈泡中的電流IA立即消失。但是燈泡A與線圈L構(gòu)成一閉合回路，由于L的自感作用，其電流IL不會(huì)立即消失，而是在回路中逐漸減弱。（1）如果IL﹥IA，即RL﹤RA，則在燈泡熄滅之前還要閃亮一下；，（2）如果IL≦IA，即RL≧RA，則燈泡會(huì)逐漸熄滅，而不會(huì)再閃亮一下。反饋訓(xùn)練2、如圖所示,當(dāng)S閉合時(shí),通過(guò)燈A的電流為I,通過(guò)線圈的電流為2I,在某時(shí)刻t0,S斷開(kāi),則能正確反映燈A中電流變化的圖是()LA2IISIitto0Iitto0-IIitto0-I-2IIitto02IABCDC二、自感現(xiàn)象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。自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。2、自感電動(dòng)勢(shì)的作用：阻礙導(dǎo)體中原來(lái)的電流變化。注意：“阻礙”不是“阻止”，電流原來(lái)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。三、自感系數(shù)L1、自感電動(dòng)勢(shì)的大小與電流的變化率成正比其中L-----自感系數(shù)簡(jiǎn)稱自感或電感（1）決定線圈自感系數(shù)大小的因素：

（2）自感系數(shù)的單位：亨利，簡(jiǎn)稱亨，符號(hào)是H。常用單位：毫亨（mH）微亨（μH）

與線圈越大，越粗，匝數(shù)越多，自感系數(shù)越大；帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵芯時(shí)大得多。自感系數(shù)很大有時(shí)會(huì)產(chǎn)生危害：

電動(dòng)機(jī)等大功率用電器的開(kāi)關(guān)應(yīng)該裝在金屬殼中。最好使用油浸開(kāi)關(guān)，即把開(kāi)關(guān)的接觸點(diǎn)浸在絕緣油中，避免斷電感應(yīng)的高壓出現(xiàn)電火花，甚至擊穿空氣出現(xiàn)電弧，導(dǎo)致觸電。雙線繞法消除自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象應(yīng)用——日光燈工作原理日光燈結(jié)構(gòu)：鎮(zhèn)流器的結(jié)構(gòu)：?jiǎn)?dòng)器的結(jié)構(gòu)：日光燈的工作原理鎮(zhèn)流器的作用1、點(diǎn)燃時(shí)產(chǎn)生瞬時(shí)高壓2、工作時(shí)降壓限流四、磁場(chǎng)的能量

問(wèn)題：在斷電自感的實(shí)驗(yàn)中，為什么開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，燈泡的發(fā)光會(huì)持續(xù)一段時(shí)間？甚至?xí)仍瓉?lái)更亮？試從能量的角度加以討論。

開(kāi)關(guān)閉合時(shí)線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，能量?jī)?chǔ)存在磁場(chǎng)中，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)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。

閱讀教材最后一段P24，回答問(wèn)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)一、互感現(xiàn)象二、自感現(xiàn)象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。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。2.應(yīng)用與防止：變壓器，屏蔽2、①通電自感產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙自身電流的增大

②斷電自感產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙自身電流的減小三、自感系數(shù)1、自感電動(dòng)勢(shì)的大小2、自感系數(shù)的大?。号c線圈的大小、形狀、匝數(shù)及有無(wú)鐵心有關(guān)2、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。

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(kāi)關(guān)由斷開(kāi)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

R1A1A2A2A1課堂訓(xùn)練

2、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(kāi)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課堂訓(xùn)練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(kāi)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(kāi)時(shí)D1后滅B.接通時(shí)D2先達(dá)最亮，斷開(kāi)時(shí)D2后滅C.接通時(shí)D1先達(dá)最亮，斷開(kāi)時(shí)D2后滅D.接通時(shí)D2先達(dá)最亮，斷開(kāi)時(shí)D1后滅D1

D2LRSA4.如圖所示的電路中，電燈