《互感和自感》課件(新人教版選修3-2)

第四章電磁感應第6節(jié)

互感和自感1.如圖4－6－1所示，導線ab和cd互相平行，則下列四種情況下，導線cd中無電流的是(

)A．開關(guān)S閉合或斷開的瞬間B．開關(guān)S是閉合的，但滑動觸頭向左滑C．開關(guān)S是閉合的，但滑動觸頭向右滑D．開關(guān)S始終閉合，滑動觸頭不動

在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導線連接，當一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產(chǎn)生感應電動勢呢？一、互感現(xiàn)象1.當一個線圈中電流變化，在另一個線圈中產(chǎn)生感應電動勢的現(xiàn)象，稱為互感?；ジ鞋F(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢，稱為互感電動勢。2.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,且可發(fā)生于任何兩個相互靠近的電路之間.3、利用互感現(xiàn)象，可以把能量從一個線圈傳遞到另一個線圈。因此，互感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛的應用。收音機里的磁性天線.L

問題：K接通瞬間，線圈L本身中會不會產(chǎn)生感應電動勢？K

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.現(xiàn)象：通電瞬間演示1電路接通時，電流由零開始增加，穿過線圈L的磁通量逐漸增加，L中產(chǎn)生的感應電動勢的方向與原來的電流方向相反，阻礙L中電流增加，即推遲了電流達到正常值的時間。分析：演示2S斷開時，A燈突然閃亮一下才熄滅?，F(xiàn)象：思考與討論：P23斷電瞬間二、自感現(xiàn)象1.由于導體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象。2.自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫自感電動勢.3.自感電動勢的作用：阻礙導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。自感電動勢的方向增反減同

導體電流增加時，阻礙電流增加，此時自感電動勢方向與原電流方向相反；導體電流減小時，阻礙電流減小，此時自感電動勢方向與原電流方向相同.

如圖4－6－6所示的電路可用來測定自感系數(shù)較大的線圈的直流電阻，線圈兩端并聯(lián)一個電壓表，用來測量自感線圈兩端的直流電壓，在實驗完畢后，將電路拆去時應(

)A．先斷開開關(guān)S1

B．先斷開開關(guān)S2C．先拆去電流表 D．先拆去電阻RB三、自感系數(shù)1.自感電動勢的大?。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mH微亨μH

實驗表明，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)比沒有鐵芯時大得多。一個線圈的電流在0.001s內(nèi)有0.02A的變化，產(chǎn)生50V的自感電動勢，求線圈的自感系數(shù)．如果這個電路中的電流的變化率變?yōu)?0A/s，自感電動勢又有多大？關(guān)于線圈自感系數(shù)的說法，錯誤的是()A．自感電動勢越大，自感系數(shù)也越大B．把線圈中的鐵芯抽出一些，自感系數(shù)減小C．把線圈匝數(shù)增加一些，自感系數(shù)變大D．線圈中的電流等于零時，自感系數(shù)也等于零

閱讀教材P24，回答問題：1、線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性”，應該怎樣理解？

2、電的“慣性”大小與什么有關(guān)？

當線圈通電瞬間和斷電瞬間，自感電動勢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).問題：在斷電自感的實驗中，為什么開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光會持續(xù)一段時間？甚至會比原來更亮？試從能量的角度加以討論。四、磁場的能量問題：在斷電自感的實驗中，為什么開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光會持續(xù)一段時間？甚至會比原來更亮？試從能量的角度加以討論。

開關(guān)閉合時線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁場，能量儲存在磁場中，開關(guān)斷開時，線圈作用相當于電源，把磁場中的能量轉(zhuǎn)化成電能。自感現(xiàn)象的應用和防止

1應用：在交流電路中、在各種用電設備和無線電技術(shù)中有著廣泛的應用。如日光燈的鎮(zhèn)流器等。

2防止：在切斷自感系數(shù)很大、電流很強的電路的瞬間，產(chǎn)生很高的電動勢，形成電弧，在這類電路中應采用特制的開關(guān)。

由于兩根平行導線中的電流方向相反，它們的磁場可以互相抵消，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

課堂訓練

演示自感的實驗電路圖如右圖所示，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。當開關(guān)由斷開到合上時，觀察到的自感現(xiàn)象是

比

先亮，最后達到同樣亮。

L

A1R

A2

SR1A2A1DA10.在如圖9所示的電路中，電流表的內(nèi)阻不計，電阻R1＝2.5Ω，R2＝7.5Ω，線圈的直流電阻可以忽略。閉合開關(guān)S的瞬間，電流表讀數(shù)I1＝0.2A，當線圈中的電流穩(wěn)定后，電流表的讀數(shù)I2＝0.4A。試求電池的電動勢和內(nèi)阻。

SA

LR1R2如圖所示，電源的電動勢E＝15V，內(nèi)阻忽略不計．R1＝5Ω，R2＝15Ω，電感線圈的電阻不計，求當開關(guān)S接通的瞬間，S接通達到穩(wěn)定時及S切斷的瞬間流過R1的電流

LR1R2

S開關(guān)S接通瞬間，流過線圈L的電流不能突變，所以流過R1的電流仍為0.達到穩(wěn)定時，線圈相當于導線，所以流過R1的電流為I1＝ER1＝155A＝3A．開關(guān)S斷開瞬間，流過線圈L的電流不能突變，所以流過R1的電流仍為3A.如圖所示，水平固定的閉合導軌分別由平行的直軌和同心半圓形導軌構(gòu)成，兩軌間距離均為d，同心圓的內(nèi)圓半徑均為d.兩軌間充滿勻強磁場，磁感應強度的大小為B，方向垂直紙面向里，內(nèi)外兩條軌道間用導線和電阻為R的電阻連接，其他電阻可忽略.一根導體棒在兩軌道上滑動，棒在平行直軌道上垂直導軌做勻速直線運動，速度大小為v；棒在圓弧導軌上勻速轉(zhuǎn)動，棒與外圓軌道接觸點的線速度大小為v，運動中棒的延長線始終過圓心O1或O2。求：(1)當棒在圓弧導軌上運動時，電阻R兩端的電壓U；(2)棒在平直導軌上移動距離為L的過程中，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q.（2分）24．(12分)解：（1）根據(jù)題意,棒在圓弧軌上滑行角速度為 1根據(jù)法拉第電磁感應定律

2由幾何知識可知 3聯(lián)立123，得R兩端的電壓 4（2）根據(jù)法拉第電磁感應定律，棒在直軌上滑行產(chǎn)生的感應電動勢 5通過電阻的電流 6又 7根據(jù)焦耳定律 8聯(lián)立5678，得 9評分參考：158式各2分，234679式各1分。11、如圖所示，是一個水平放置的導體框架，寬度L=1.50m，接有電阻R=0.20Ω,設勻強磁場和框架平面垂直,磁感應強度B=0.40T,方向如圖.今有一導體棒ab跨放在框架上，并能無摩擦地沿框滑動，框架及導體ab電阻均不計，當ab以v=4.0m/s的速度向右勻速滑動時，試求：（1）導體ab上的感應電動勢的大??？（2）回路上感應電流的大??？（3）要維持ab作勻速運動，外力應多大？12、面積S=0.2m2、n=100匝的圓形線圈，處在如圖所示的磁場內(nèi)，磁感應強度隨時間t變化的規(guī)律是B=0.02t，R=3Ω，C=30μF，線圈電阻r=1Ω，求：（1）通過R的電流大小和方向

（2）電容器的電荷量。13．正方形金屬線框abcd，每邊長=0.1m，總質(zhì)量m=0.1kg，回路總電阻

Ω，用細線吊住，線的另一端跨過兩個定滑輪，掛著一個質(zhì)量為M=0.