第六節(jié) -互感和自感課件

章《電磁感應(yīng)》

節(jié)

《互感和自感》

2021/5/91復(fù)習(xí)回顧：下圖為法拉第實(shí)驗(yàn)中的原理圖，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)是什么？請(qǐng)以下圖為例說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生條件、方向如何判斷和大小如何計(jì)算？感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件？法拉第用過(guò)的線圈2021/5/92

問(wèn)題：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？2021/5/93一、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(chēng)為互感?；ジ鞋F(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)為互感電動(dòng)勢(shì)。2、本質(zhì)：一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象2021/5/943、應(yīng)用：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。2021/5/95收音機(jī)的“磁性天線”也是利用互感現(xiàn)象制成。

收音機(jī)里的磁性天線.2021/5/96街頭的變壓器是中型的互感器2021/5/97

變電站的大型變壓器是大型的互感器2021/5/98延時(shí)繼電器試說(shuō)明這種繼電器的工作原理。2021/5/994、互感現(xiàn)象的防止：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。2021/5/910L

問(wèn)題：K接通瞬間，線圈L本身中會(huì)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？K2021/5/911

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).現(xiàn)象：通電瞬間演示12021/5/912電路接通時(shí)，電流由零開(kāi)始增加，穿過(guò)線圈L的磁通量逐漸增加，L中產(chǎn)生的感應(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，即推遲了電流達(dá)到正常值的時(shí)間。分析：2021/5/913

為什么燈立即亮燈要過(guò)會(huì)兒亮呢AB,?BA再看一遍現(xiàn)象分析2021/5/914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)間變化的圖像為圖；通過(guò)燈泡A2的電流隨時(shí)間變化的圖像為圖。ItItItIt

ABCD

LA1RA2

S

R1CA2021/5/915演示2S斷開(kāi)時(shí)，A燈突然閃亮一下才熄滅?，F(xiàn)象：思考與討論：P23斷電瞬間2021/5/916線圈插鐵芯思考與討論：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？更慢些！沿線圈直接流過(guò)燈泡！不一致！有可能比原來(lái)大！2021/5/917

為什么燈不是立即熄滅，而要閃亮一下才熄滅.斷電自感再看一遍現(xiàn)象分析2021/5/918現(xiàn)象:S斷開(kāi)，A燈突然閃一下才熄滅?，F(xiàn)象分析:2021/5/919解釋?zhuān)涸陔娐窋嚅_(kāi)的瞬間，通過(guò)線圈的電流突然減弱，穿過(guò)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(shì)。雖然這時(shí)電源已經(jīng)斷開(kāi)，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(guò)，所以燈泡不會(huì)立即熄滅。問(wèn)題：與線圈并聯(lián)的燈泡為什么突然閃亮一下才熄滅？2021/5/920二、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。2.自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。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。2021/5/9213.自感電動(dòng)勢(shì)的方向增反減同

導(dǎo)體電流增加時(shí)，阻礙電流增加，此時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向相反；導(dǎo)體電流減小時(shí)，阻礙電流減小，此時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向相同。2021/5/922對(duì)同一線圈:電流變化快,穿過(guò)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(guò)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2021/5/923三、自感系數(shù)1、自感電動(dòng)勢(shì)的大小：與電流的變化率成正比2、自感系數(shù)L－簡(jiǎn)稱(chēng)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(jiǎn)稱(chēng)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(méi)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(shì)的能力2021/5/924插入鐵芯的線圈自感系數(shù)變大2021/5/925什么情況下燈泡會(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(kāi)關(guān)斷開(kāi)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(shì)，該電動(dòng)勢(shì)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。2021/5/9264、自感現(xiàn)象的應(yīng)用——日光燈在交流電路中、在各種用電設(shè)備和無(wú)線電技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。如日光燈的鎮(zhèn)流器等。2021/5/927自感系數(shù)很大有時(shí)會(huì)產(chǎn)生危害：5、自感現(xiàn)象的防止小明去斷開(kāi)正在工作的大功率電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)時(shí)，被突然產(chǎn)生的電火花擊中了，想一想，為什么？2021/5/928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(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，使得開(kāi)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。

2021/5/929

因此，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，避免出現(xiàn)電火花2021/5/930

由于兩根平行導(dǎo)線中的電流方向相反，它們的磁場(chǎng)可以互相抵消，從而可以使自感現(xiàn)象的影響減弱到可以忽略的程度。雙線繞法消除自感現(xiàn)象2021/5/931四、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。2021/5/932

閱讀教材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).2021/5/933

想一想我們本節(jié)所學(xué)習(xí)的互感和自感現(xiàn)象有那些不同點(diǎn)和共同點(diǎn)？2021/5/934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(chēng)為互感?；ジ鞋F(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)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(lái)的電流變化。（2）自感電動(dòng)勢(shì)大小：4、自感系數(shù)L：與線圈的大小、形狀、圈數(shù)及有無(wú)鐵心有關(guān)5、磁場(chǎng)具有能量2021/5/935

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(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LA(A)2021/5/9363、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)開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，比先亮，最后比亮。

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(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。

L

A1R

A2

S

R1A2A1A2A1A1A22021/5/937

課堂訓(xùn)練4、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D1D2LRS(A)2021/5/9385、如圖所示的電路中，電燈A和B與固定電阻的阻值均為R,L是自感系數(shù)較大的線圈.當(dāng)S1閉合、S2斷開(kāi)且電路穩(wěn)定時(shí),AB亮度相同,再閉合S2,待電路穩(wěn)定后將S1斷開(kāi)時(shí),下列說(shuō)法正確的是()課堂訓(xùn)練A.燈B立即熄滅B.燈A將比原來(lái)更亮一些后再熄滅C.有電流通過(guò)B燈,