互感和自感 課件【教材精講精研】高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊

2.4

互感和自感【學(xué)習(xí)目標】(1)通過實驗了解互感與自感現(xiàn)象，會用自感與互感解釋簡單的電磁現(xiàn)象；知道互感現(xiàn)象與自感現(xiàn)象是磁場能變化的一種表現(xiàn)。(2)會從法拉第電磁感應(yīng)定律的視角認識自感現(xiàn)象，了解自感系數(shù)，體會推理分析的科學(xué)思維方法。(3)知道互感現(xiàn)象與自感現(xiàn)象的防止和應(yīng)用。AB

兩個線圈A、B之間并沒有導(dǎo)線相連，線圈A與手機（或MP3等）的音頻輸出端連接，線圈B與擴音器的輸入端連接。把線圈A插入線圈B時能否在擴音器上聽見由手機輸出的聲音？你猜想的依據(jù)是什么？思考與猜想AB①什么是音頻信號？②為什么能在擴音器上聽見由手機輸出的聲音？①音頻信號：頻率變化的電流信號②A線圈中變化的電流（音頻信號）—→變化的磁場—→B線圈磁通量變化—→產(chǎn)生感應(yīng)電流。劃時代的發(fā)現(xiàn)1831年，法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環(huán)上。

法拉第：歷經(jīng)10年，“癡”心不改他在1831年8月29日的日記中寫下了首次成功的記錄。一個線圈接電源G電源法拉第用過的線圈另一個線圈接“電流表”當(dāng)給一個線圈通電或斷電的瞬間，在另一個線圈上出現(xiàn)了電流。在法拉第的實驗中，兩個線圈之間并沒有導(dǎo)線相連，但當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。兩個不相連的電路，

當(dāng)一個線圈中的電流變化時，

它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。1、互感互感電動勢：互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。一、互感現(xiàn)象2、互感的應(yīng)用無線充電技術(shù)原理電力輸入線圈電力接收線圈輸出感應(yīng)電流輸入交流電一、互感現(xiàn)象2、互感的應(yīng)用變壓器◎傳遞能量◎傳遞信息一、互感現(xiàn)象演示實驗：跳環(huán)

收音機里的“磁性天線”利用互感現(xiàn)象，把廣播電臺的信號從一個線圈傳遞到另一個線圈傳遞信息2、互感的應(yīng)用一、互感現(xiàn)象3、互感的危害與防止

實際上互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間，也可以發(fā)生在任何兩個相互靠近的電路之間。會影響電路的正常工作。雙線繞法互感的防止電路板磁環(huán)，防止互感一、互感現(xiàn)象演示實驗：請3位同學(xué)手拉手，兩邊同學(xué)分別用手直接抓住A和B的金屬部分，請同學(xué)們猜想當(dāng)開關(guān)閉合和斷開時候通過3位同學(xué)們的電流大小如何？感受如何？請試著說出你猜想的依據(jù)。思考與猜想：當(dāng)開關(guān)閉合和斷開時兩燈泡的亮度有什么特點？請說出你猜想的依據(jù)。觀察兩個燈泡的發(fā)光情況A1、A2使用規(guī)格完全一樣的燈泡。閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器R

和

R1

，使A1、A2亮度相同且正常發(fā)光.

然后斷開開關(guān)S。重新閉合S，猜測觀察到什么現(xiàn)象？思考：當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它是否也能在它本身激發(fā)出感應(yīng)電動勢呢？B原B感E感觀察兩個燈泡的發(fā)光情況現(xiàn)象：在閉合開關(guān)Ｓ瞬間，燈A2立刻正常發(fā)光，A1卻緩慢發(fā)光，比A2遲一會兒才正常發(fā)光。電流I增大磁通量Φ增大I感與原電流I反向電流I緩慢增大

如圖，A1、A2

是規(guī)格完全一樣的燈泡。線圈

L的阻值為RL，調(diào)節(jié)變阻器

R，使R=RL。閉合開關(guān)S后，試畫出電流通過A1、A2燈泡電流IA1、IA2隨時間變化的圖像？自感現(xiàn)象ItIA2IA1對比兩次圖像的不同流過R的電流流過L的電流

當(dāng)一個線圈中的電流變化時，1、自感自感電動勢：自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。

它所產(chǎn)生的變化的磁場在線圈本身激發(fā)出感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。通電自感二、自感現(xiàn)象二、自感現(xiàn)象觀察開關(guān)斷開時燈泡是否立即熄滅？燈泡的亮度有何變化？現(xiàn)象：開關(guān)斷開時燈泡沒有立即熄滅，小燈泡先閃亮一下再逐漸熄滅。電流I減小磁通量Φ減小I感與原電流I相同電流I緩慢減小二、自感現(xiàn)象思考：1.開關(guān)斷開時燈泡為什么沒有立即熄滅？IAILASELRL＜RAIL＞IA二、自感現(xiàn)象思考：2.小燈泡為什么先閃亮一下再逐漸熄滅？IAILASELRL≥RAIL≤IA二、自感現(xiàn)象思考：3.小燈泡在什么情況下逐漸熄滅？思考：4.電源斷開時，通過線圈L的電流減小，這時會出現(xiàn)感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢的作用是使線圈L中的電流減小得更快些還是更慢些？分析：通過電感線圈I↓?Φ↓?自感電動勢，阻礙Φ減少?阻礙線圈中的電流減少。B原B感E感IAILASEL二、自感現(xiàn)象思考：5.產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈可以看作一個電源，它能向外供電。由于開關(guān)已經(jīng)斷開，線圈提供的感應(yīng)電流將沿什么路徑流動？這個電流只能通過A燈形成回路，所以A燈上的電流不是立刻變?yōu)榱?。通過燈泡的感應(yīng)電流與原來電流方向相反OtI思考：6.通過燈的電流怎樣變化？自感現(xiàn)象歸納ALS（1）當(dāng)

IL

IA

時，會閃一下，再逐漸熄滅（2）當(dāng)

IL

IA

時，逐漸熄滅

（1）I原增加，I原與I感方向

。

（2）I原減小，I原與I感方向

。

IAIL>≤相反相同阻礙電流（磁通量）變化：“增反減同”線圈L電流變化磁通量變化自身產(chǎn)生自感電動勢感應(yīng)電流

如圖用電流傳感器收集開關(guān)斷開前后通過燈泡A、線圈L的電流IA、IL隨時間變化的數(shù)據(jù)：（1）若RL=RA相等，請定性作出電腦上顯示的IA、IL時間變化圖像？（2）若

RL

遠小于RA，請定性作出電腦上顯示的IA、IL時間變化圖像？自感現(xiàn)象電流傳感器ALSIAILRL=RAIAILItRL

遠小于RAIAILIt通電自感：A2立刻就正常發(fā)光，A1逐漸變亮。斷電自感：A1和A2緩慢熄滅當(dāng)IL>IA2則，A2就會閃亮一下再熄滅當(dāng)IL≤IA2則，A2就會緩慢的熄滅通電自感：A燈立刻就正常發(fā)光，隨后緩慢變暗，甚至熄滅斷電自感：A燈緩慢熄滅當(dāng)IL>IA則，燈泡就會閃亮一下再熄滅當(dāng)IL≤IA則，燈泡就會緩慢的熄滅通電自感斷電自感用電流傳感器顯示自感對電流的影響開關(guān)閉合時電流是逐漸增大的去掉電感線圈開關(guān)閉合時電流是瞬間增大思考與猜想：當(dāng)開關(guān)閉合和斷開時通過兩個電流表的示數(shù)大小和方向有什么特點？請說出你猜想的依據(jù)。3.自感的應(yīng)用與防止（1）應(yīng)用感應(yīng)圈日光燈鎮(zhèn)流器震蕩電流——發(fā)射電波二、自感現(xiàn)象3、自感的應(yīng)用與防止大型電動機（3）防止油浸開關(guān)電弧火花——燒蝕開關(guān)。（2）危害二、自感現(xiàn)象電動機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)的接觸點浸在絕緣油中，避免出現(xiàn)電火花。自感現(xiàn)象的利用和防止L很大?。?李輝劉偉劉偉為什么會有電擊的感覺？自感電動勢因為所以對于一個特定的線圈，n、S是定值所以三

、自感系數(shù)三

、自感系數(shù)1.自感電動勢的大小：

4.自感系數(shù)的大小因素：2.L：

，簡稱

或

。用來描述電感線圈對其中電流的

作用。L越大，E越大，對電流阻礙越

。3.單位是：

，簡稱

，

1H=

mH=

μH自感系數(shù)自感電感阻礙大亨利亨103106由線圈本身特點（大小、形狀、圈數(shù)、是否有鐵芯等因素）決定。自感系數(shù)電流變化率與電流的變化率成

比。正自感系數(shù)由線圈本身的性質(zhì)決定，與線圈是否通電無關(guān)。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)比沒有鐵芯時大得多。L

小L

大約瑟夫·亨利HenryJoseph1797-1878美國著名物理學(xué)家，1867年起，任美國科學(xué)院第一任院長;1829年制成了能提起一噸重鐵塊的電磁鐵；1830年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，比法拉第早一年；1832年發(fā)現(xiàn)了電流的自感現(xiàn)象；……從來不申請專利無償貢獻給社會斷電自感：開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光還能維持一小段時間，能量是從哪里來的？自感線圈電流磁場磁場能1.磁場能：儲存在磁場中的能量2.電的“慣性”四、磁場的能量互感發(fā)生于任何兩個相互靠近的電路之間。①變壓器；②無線充電；③電磁爐；④探雷器；⑤手持安檢儀。自感在線圈本身激發(fā)出感應(yīng)電動勢。通電自感；斷電自感；其它應(yīng)用……彈簧K并不會立刻將銜鐵D拉起而使觸頭C（連接工作電路）離開，而是過一小段時間后才執(zhí)行這個動作。延時繼電器就是因此而得名的。（1）請解釋：當(dāng)開關(guān)S斷開后，為什么電磁鐵還會繼續(xù)吸住銜鐵一小段時間？（2）如果線圈B不閉合，是否會對延時效果產(chǎn)生影響？為什么？如圖所示是一種延時繼電器的示意圖。鐵芯上有兩個線圈A和B。線圈A跟電源連接，線圈B兩端連在一起，構(gòu)成一個閉合電路。在斷開開關(guān)S的時候，練習(xí)與應(yīng)用解析：【例題】L是自感系數(shù)很大的線圈，但其自身的電阻幾乎為0。A和B是兩個相同的小燈泡。(1)當(dāng)開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合時，A、B兩個燈泡的亮度將如何變化?2)當(dāng)開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_時，A、B兩個燈泡的亮度又將如何變化?1、當(dāng)開關(guān)由斷開變?yōu)殚]合時，兩燈立即有電壓，同時發(fā)光，由于線圈的電阻很小，B燈被線圈短路，由亮變暗直到不亮；A燈由亮變?yōu)楦痢?、當(dāng)開關(guān)斷開時，A燈沒有了電壓立即熄滅；線圈中電流減少時，線圈產(chǎn)生自感電動勢，相當(dāng)于電源，給B燈提供短暫的電流使B燈緩慢熄滅。一、互感現(xiàn)象二、自感現(xiàn)象1.通電自感產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢阻礙自身電流的增大2.

斷電自感產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢阻礙自身電流的減小三、自感系數(shù)課堂小結(jié)1、如圖所示，是一種延時開關(guān)的原理圖，當(dāng)S1閉合時，電磁鐵F將銜鐵D吸下，C線路接通；當(dāng)S1斷開時，由于電磁感應(yīng)作用，D將延遲一段時間才被釋放．則(

)A．由于A線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時釋放D的作用B．由于B線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時釋放D的作用C．如果斷開B線圈的開關(guān)S2，無延時作用D．如果斷開B線圈的開關(guān)S2，延時將變長S2閉合，S1斷開時，線圈B中有感應(yīng)電流，產(chǎn)生電磁感應(yīng)作用若S2斷開，線圈B中不產(chǎn)生感應(yīng)電流而起不到延時作用BC解析：2、在如圖所示的甲、乙電路中，電阻R和燈泡電阻值相等，自感線圈L的電阻值可認為是零．在接通開關(guān)S時，則(

)A．在電路甲中，A將漸漸變亮B．在電路甲中，A將先變亮，后漸漸變暗C．在電路乙中，A將漸漸變亮D．在電路乙中，A將由亮漸漸變暗，后熄滅在電路甲中,通過燈泡的電流只能慢慢增加。在電路乙中,通過自感線圈的電流逐漸增加,而通過燈泡的電流逐漸減小,流過線圈的電流最大時，通過燈泡的電流可以認為是零自感線圈產(chǎn)生自感電動勢來阻礙電流的流入。AD解析：3、如圖所示的電路中，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，電感線圈L的電阻不計，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值。在t＝0時刻閉合開關(guān)S，經(jīng)過一段時間后，在t＝t1時刻斷開S.下列表示A、B兩點間電壓UAB隨時間t變化的圖象中，正確的是（）B4(多選)如圖所