高二物理選修3-2第四章4[1].6_互感和自感課件.ppt

1、第五章電磁感應(yīng),第六節(jié)互感和自感,法拉第和他的實(shí)驗(yàn)線圈,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)勢呢？,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)勢的現(xiàn)象，稱為互感?；ジ鞋F(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，稱為互感電動(dòng)勢。 2、利用互感現(xiàn)象可以把能量從一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈，因此在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛應(yīng)用。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。,3、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。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。

2、,實(shí)驗(yàn)一：,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。,觀察：重新接通電路時(shí)， 兩個(gè)燈泡亮度變化情況。,現(xiàn)象：重新接通電路 時(shí)，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。,B,A,解釋：在接通電路的瞬間，電路中的電流增大，穿過線圈L的磁通量也隨著增大，因而線圈中必然會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢阻礙線圈中電流的增大，所以通過A1的電流只能逐漸增大，燈泡A1只能逐漸亮起來。,問題：與線圈串聯(lián)的燈泡為什么要過一會(huì)才亮？,反饋訓(xùn)練 1、實(shí)驗(yàn)一中，當(dāng)電鍵閉合后，通過燈泡A1的

3、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。,A B C D,實(shí)驗(yàn)二： 1、把燈泡A和線圈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。,觀察：當(dāng)電路斷開時(shí)，燈 泡A的亮度變化情況。,現(xiàn)象：S斷開時(shí)，跟線圈L并聯(lián)的A 燈慢慢熄滅。,解釋：在電路斷開的瞬間，通過線圈的電流突然減弱，穿過線圈的磁通量也就很快減少，因而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。雖然這時(shí)電源已經(jīng)斷開，但線圈L和燈泡A組成了閉合電路，在這個(gè)電路中有感應(yīng)電流通過，所以燈泡不會(huì)立即熄滅。,問題：與線圈并聯(lián)的燈泡為什么不會(huì)立即熄滅？,慢一些,沿已有的閉合回路流動(dòng),不一致,有可能，線圈插鐵芯,實(shí)驗(yàn)二： 1

4、、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。,觀察：當(dāng)電路斷開時(shí)，燈 泡A的亮度變化情況。,現(xiàn)象：S斷開時(shí)，跟線圈L并聯(lián)的A 燈突然閃亮一下才熄滅。,為什么燈不是立即熄滅，而要閃亮一下才熄滅.,現(xiàn)象: S斷開時(shí)，A 燈突然閃亮一下才熄滅。,解釋：在電路斷開的瞬間，通過線圈的電流突然減弱，穿過線圈的磁通量也就很快減少，因而在帶鐵芯的線圈中產(chǎn)生較大感應(yīng)電動(dòng)勢。雖然這時(shí)電源已經(jīng)斷開，但線圈L和燈泡A組成了閉合電路，在這個(gè)電路中有感應(yīng)電流通過，所以燈泡不會(huì)立即熄滅。,問題：與線圈并聯(lián)的燈泡為什么突然閃亮一下才熄滅？,二、自感現(xiàn)象,1、由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變

5、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)勢叫自感電動(dòng)勢。 自感電動(dòng)勢的作用：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，即對電流的變化起延遲作用。,三、自感系數(shù),1、自感電動(dòng)勢的大?。号c電流的變化率成正比,2、自感系數(shù) L簡稱自感或電感,（1）決定線圈自感系數(shù)的因素：,（2）自感系數(shù)的單位：亨利，簡稱亨，符號是 H。 常用單位：毫亨（m H） 微亨（H）,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。,3、自感物理意義：描述線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢的能力,插入鐵芯線圈

6、的自感系數(shù)變大,什么情況下燈泡會(huì)閃亮一下再熄滅？,原因：,在自感系數(shù)很大的情況下，燈泡會(huì)閃亮 一下，然后熄滅。,當(dāng)自感系數(shù)很大時(shí)，在開關(guān)斷開的瞬間，自 感線圈會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)的很高的自感電動(dòng)勢，該電動(dòng)勢 會(huì)補(bǔ)充A燈或A2燈中的電流，從而使A燈或A2燈中 電流突然變大，所以要閃亮一下。,自感系數(shù)很大有時(shí)會(huì)產(chǎn)生危害：,四、磁場的能量,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粒吭噺哪芰康慕嵌燃右杂懻摗?開關(guān)閉合時(shí)線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁場，能量儲存在磁場中，開關(guān)斷開時(shí)，線圈作用相當(dāng)于電源，把磁場中的能量轉(zhuǎn)化成電能。,五、自感現(xiàn)象應(yīng)用,日光燈原理,日光燈結(jié)構(gòu)：,

7、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)又需要一個(gè)低于220V的工作電壓。,2、自感系數(shù)較大的線圈（鎮(zhèn)流器）在斷開時(shí)能產(chǎn)生瞬時(shí)高壓，可誰來充當(dāng)自動(dòng)開關(guān)？,啟動(dòng)器,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,1、為什么輸電線上有電能損失？,由于輸電線長，電阻大，當(dāng)電流通過輸電線時(shí)，產(chǎn)生熱量Q，損失一部分電能，同時(shí)輸電線上有電壓降，故又損失一部分電壓.,（1)減少導(dǎo)線電阻，由電阻定律知,六、輸電線上的功率損失,2、如何減少電能損失？,減小材料的電阻率.銀的電阻率最小，但價(jià)格昂貴，目前選用電阻率較小的銅或鋁作輸電線. 減小輸電線的長度L不可行，因?yàn)橐ＷC輸電距離.

8、 增加導(dǎo)線的橫截面積，可適當(dāng)增大橫截面積。太粗不可能，既不經(jīng)濟(jì)又架設(shè)困難。,（2）減小輸電線中的電流 思考與討論,練習(xí)： 輸送10kw的電功率，采用400V的電壓輸電，輸電線的總電阻為10，求（1）輸電線中的電流？輸電線中損失的電壓是多少？用戶得到的電壓是多少？（2）輸電線損失的功率是多少？用戶得到的功率是多少？（3）如果采用4000V電壓輸電，輸電線損失的功率是多少？,（1）25A 250V 150V,（2）6250W 3750W,（3） 62.50W,提高輸電電壓，是減少電能損失的行之有效的辦法,二、遠(yuǎn)距離輸電原理圖,升壓變壓器,降壓變壓器,遠(yuǎn)距離輸電示意圖,我國常用的遠(yuǎn)距離輸電采用的電壓

9、有 110 kV、220 kV、330 kV，輸電干線采用500 kV的超高壓，西北電網(wǎng)正在建設(shè)750kV的線路。,是不是輸電電壓越高越好？,電壓越高，對輸電線路和變壓器的要求越高，建設(shè)費(fèi)用越高。實(shí)際輸送電能時(shí)，要綜合考慮，如輸送功率的大小、距離的遠(yuǎn)近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求等，要依照不同情況選擇合適的輸電電壓。,例1、一小型發(fā)電站通過升壓，降壓變壓器把電能輸給用戶。已知發(fā)電機(jī)的輸出功率是500kW，端電壓為500V，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:5，兩變壓器間輸電線的總電阻為1.5，降壓變壓器的輸出電壓為220V，不計(jì)變壓器的損耗。求： （1）升壓變壓器的副線圈兩端電壓； （2）輸電導(dǎo)線上的功率

10、損失； （3）降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比； （4）用戶得到的功率。,（4）440kW,（1）2500V,（2）60kW,（3）10:1,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)勢的現(xiàn)象，稱為互感。互感現(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，稱為互感電動(dòng)勢。 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)勢叫自感電動(dòng)勢。 （1）自感電動(dòng)勢的作用：阻礙導(dǎo)體中原來的電流變化。 （2）自感電動(dòng)勢大?。?4、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、磁場具有能量,課堂訓(xùn)練 1、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,課堂訓(xùn)練 2、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