2.4 互感和自感 課件 高二物理人教版（2019）選擇性必修二

第4節(jié)

互感和自感第二章電磁感應(yīng)這就是我們今天將要學(xué)習(xí)的互感現(xiàn)象。你知道出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因嗎？1.了解互感和自感現(xiàn)象，會(huì)用自感和互感解釋簡(jiǎn)單的電磁現(xiàn)象。2.會(huì)從法拉第電磁感應(yīng)的視角認(rèn)識(shí)自感現(xiàn)象，了解自感系數(shù)。3.知道互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象的防止和應(yīng)用。知識(shí)點(diǎn)一：互感現(xiàn)象1.定義兩個(gè)相互靠近的線圈，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫作互感電動(dòng)勢(shì)。變化的電流變化的磁場(chǎng)變化的磁通量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2.應(yīng)用互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈，變壓器、收音機(jī)的“磁性天線”就是利用互感現(xiàn)象制成的。無線充電變壓器能量轉(zhuǎn)化電能磁場(chǎng)能電能內(nèi)能3.危害互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個(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)影響電路正常工作?；ジ械姆乐闺娐钒寰€圈的雙線繞法1.如圖甲所示，A、B兩絕緣金屬環(huán)套在同一鐵芯上，A環(huán)中電流

iA隨時(shí)間

t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法中正確的是(

)A．t1時(shí)刻，兩環(huán)作用力最大B．t2和

t3時(shí)刻，兩環(huán)相互吸引C．t2時(shí)刻兩環(huán)相互吸引，t3時(shí)刻兩環(huán)相互排斥D．t3和

t4時(shí)刻，兩環(huán)相互吸引B練一練知識(shí)點(diǎn)二：自感現(xiàn)象1.自感：當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)在線圈本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象稱為自感。2.自感電動(dòng)勢(shì)自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。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。演示實(shí)驗(yàn)：通電自感現(xiàn)象1.實(shí)驗(yàn)器材規(guī)格相同的兩個(gè)燈泡、線圈一個(gè)、可調(diào)電阻兩個(gè)、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線。RA1。A2R1ESL2.實(shí)驗(yàn)步驟（1）如圖所示的電路中，兩個(gè)燈泡A1

和A2

的規(guī)格相同，A1

與線圈L串聯(lián)后接到電源上，A2

與可調(diào)電阻R串聯(lián)后接到電源上。開關(guān)閉合時(shí)觀察燈泡的發(fā)光情況（2）先閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻R，使兩個(gè)燈泡的亮度相同，再調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R1

，使它們都正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)S。（3）重新接通電路。注意觀察，在開關(guān)閉合的時(shí)候兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況。（4）拆去一部分鐵芯，接通電路，注意觀察，在開關(guān)閉合的時(shí)候兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況。（5）重新裝上鐵芯，增加線圈的匝數(shù)，注意觀察，在開關(guān)閉合的時(shí)候兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況。視頻：通電自感現(xiàn)象3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象接通電源的瞬間，A2立刻正常發(fā)光；A1過一會(huì)兒才亮起來，最終與A2亮度相同。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論電流增大時(shí)，線圈的自感電動(dòng)勢(shì)RA1。A2R1ESL“阻礙”原電流的增大，方向與線圈中原電流方向相反，匝數(shù)越多，安裝上鐵芯自感現(xiàn)象越明顯。演示實(shí)驗(yàn)：斷電自感現(xiàn)象1.實(shí)驗(yàn)器材一個(gè)燈泡、線圈一個(gè)、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線。A。ESL開關(guān)斷開時(shí)觀察燈泡的亮度2.實(shí)驗(yàn)步驟（1）如圖所示的電路中，A與線圈L并聯(lián)后接到電源上。（2）先閉合開關(guān)使燈泡發(fā)光，然后斷開開關(guān)。注意觀察開關(guān)斷開時(shí)燈泡的亮度。（3）拆去一部分鐵芯，接通電路，注意觀察，在開關(guān)斷開的時(shí)候兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況。（4）重新裝上鐵芯，注意觀察，在開關(guān)斷開的時(shí)候兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況。視頻：斷電自感現(xiàn)象3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象S斷開時(shí)，A燈突然閃亮一下才熄滅。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論電流減小時(shí)，線圈的自感電動(dòng)勢(shì)A。ESL“阻礙”原電流的減小，方向與線圈中原電流方向相同，匝數(shù)越多，安裝上鐵芯自感現(xiàn)象越明顯。1.有關(guān)自感現(xiàn)象,下列敘述中正確的是：（）A、有鐵芯的多匝金屬線圈中,通過的電流強(qiáng)度不變時(shí),無自感現(xiàn)象發(fā)生,線圈的自感系數(shù)為零B、導(dǎo)體中所通電流發(fā)生變化時(shí),產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化C、線圈中所通電流越大,產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)也越大D、線圈中所通電流變化越大,產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)也越大B練一練1.自感電動(dòng)勢(shì)也是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同樣遵從法拉第電磁感應(yīng)定律，實(shí)驗(yàn)表明，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱正比于電流的強(qiáng)弱，也就是說，磁通量的變化正比于電流的變化。因此，自感電動(dòng)勢(shì)正比于電流的變化率知識(shí)點(diǎn)三：自感系數(shù)L：

自感系數(shù)簡(jiǎn)稱自感或電感2.單位：亨利H，常用的單位還有毫亨（mH）、微亨（μH）。3.不同的線圈，電感L大小不同。L小L大線圈長(zhǎng)度越長(zhǎng)、線圈越大、匝數(shù)越多，它的自感系數(shù)越大，給線圈中加入鐵芯，自感系數(shù)比沒有鐵芯大得多。A練一練1.如圖所示的電路中，A1和A2是兩個(gè)相同的燈泡，線圈L自感系數(shù)足夠大，電阻可以忽略不計(jì)。下列說法中正確的是（）A．合上開關(guān)S時(shí)，A2先亮，A1后亮，最后一樣亮B．合上開關(guān)S時(shí)，A1和A2同時(shí)亮C．?dāng)嚅_開關(guān)S時(shí)，A2閃亮一下再熄滅D．?dāng)嚅_開關(guān)S時(shí)，

流過A2的電流方向向右2.某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象，自己找來帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E，用導(dǎo)線將它們連接成如圖所示的電路。檢查電路后，閉合開關(guān)S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關(guān)S，小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象。雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因。你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是(

)A．電源的內(nèi)阻較大 B．小燈泡電阻偏大C．線圈電阻偏大 D．線圈的自感系數(shù)較大C3.圖中的小燈泡A、B完全相同，帶鐵心的線圈自感系數(shù)很大、電阻忽略不計(jì)，則（）A．S閉合瞬間，A燈不亮，B燈立即亮B．S閉合瞬間，B燈不亮，A燈立即亮C．S閉合瞬間，A、B燈同時(shí)亮，以后B燈更亮，A燈熄滅D．穩(wěn)定后再斷開S的瞬間，A、B燈立即熄滅C3.圖中的小燈泡A、B完全相同，帶鐵心的線圈自感系數(shù)很大、電阻忽略不計(jì)，則（）A．S閉合瞬間，A燈不亮，B燈立即亮B．S閉合瞬間，B燈不亮，A燈立即亮C．S閉合瞬間，A、B燈同時(shí)亮，以后B燈更亮，A燈熄滅D．穩(wěn)定后再斷開S的瞬間，A、B燈立即熄滅C4.如圖甲所示，某同學(xué)做自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)。自感線圈L的直流電阻為RL，A1和A2是完全相同的兩個(gè)小燈泡，R為滑動(dòng)變阻器，現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值大于R-L的阻值。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，先閉合開關(guān)S，待穩(wěn)定狀態(tài)后又突然斷開S，下列說法正確的是（）A.在閉合S瞬間，因?yàn)镽的阻值大于R-L的阻值，所以A1燈先亮B.在突然斷開S瞬間，A1先熄滅，A2會(huì)閃亮一下再熄滅C.在突然斷開S瞬間，A2燈會(huì)閃亮一下，然后與A1燈一起熄滅D.若將自感線圈L換成如圖乙的雙線繞法線圈，則觀察到的自感現(xiàn)象會(huì)更明顯C5.用電流傳感器(電流傳感器相當(dāng)于電流表，其電阻可以忽略不計(jì))研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，自感線圈L的自感系數(shù)足夠大，其直流電阻值大于燈泡D的阻值，在t=0時(shí)刻閉合開關(guān)S，經(jīng)過一段時(shí)間后，在t=t1時(shí)刻斷開開關(guān)S。下列關(guān)于燈泡D中的電流隨時(shí)間變化情況的圖像可能正確的是()正確選項(xiàng)是(B)AD、閉合開關(guān)的瞬間，電感的電阻很大，燈泡中有一定的電流通過，過一段時(shí)間，電感的電阻減小，電感與燈泡并聯(lián)的兩端電壓減小，故燈泡中的電流變小，選項(xiàng)AD錯(cuò)誤；BC、當(dāng)時(shí)間再延長(zhǎng)，燈泡的電流穩(wěn)定在某一值上；當(dāng)斷開開關(guān)時(shí)，電感產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，電感中的電流與原來的電流方向相同，它與燈泡組成的電路中，感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，而燈泡中原來的電流沿順時(shí)針方向，因?yàn)樽愿芯€圈直流電阻值大于燈泡D的阻值，故燈泡中的電流比穩(wěn)定時(shí)要小一些，然后電流隨自感電動(dòng)勢(shì)的減小而慢慢減小到0，故B正確，C錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)四：磁場(chǎng)的能量1.自感現(xiàn)象中的磁場(chǎng)能量（1）線圈中電流從無到有時(shí)：磁場(chǎng)從無到有，電源的能量輸送給磁場(chǎng)，儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中。（2）線圈中電流減小時(shí)：磁場(chǎng)中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為電能。

2.電的“慣性”理解