2-04互感和自感-2022-2023学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第二册）

04.互感和自感 图片区 1 2022/11/21 一.互感现象 1.定义：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，会在另一个线圈中产生感应电动势的现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势。 2.应用：互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，生活中应用有无线充电、变压器等 在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中会产生感应电动势就是利用了互感现象。 3.防止：电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电路间的互感。 双线绕法线圈 一.互感现象 例1.如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是(　 ) A．t1时刻，两环作用力最大 B．t2和t3时刻，两环相互吸引 C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥 D．t3和t4时刻，两环相互吸引 B 现象：A2先亮，A1后亮，最后一样亮 思考：为什么会出现这样的现象？ 通电自感 二.自感现象 1.定义：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势。这种现象称为自感，这种感应电动势叫作自感电动势。 2.注意 ①自感电动势也是感应电动势，满足楞次定律的规律（增反减同），它“阻碍”自身电流的变化 ②“阻碍”并不等于“阻止”，起到延时作用 ③电流会在原有基础上开始“慢慢”变化。 思考：为什么会出现这样的现象？ 原因：由于线圈L自身电流变化，产生的感应电动势。这个电动势阻碍线圈中原电流的变化，故通过A1的电流不会立即增大，A1的亮度只能慢慢增加，所以后亮。 问题：能否尝试画出A1中的I－t图像？ 通电自感 通电自感 1.电源断开时，通过线圈L的电流减小，这时会出现感应电动势。感应电动势的作用是使线圈L中的电流减小得更快些还是更慢些？ 2.产生感应电动势的线圈可以看作一个电源，它能向外供电。由于开关已经断开，线圈提供的感应电流将沿什么路径流动？ 3.开关断开后，通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向是否一致？ 断电自感 4.开关断开后，通过灯泡的感应电流是否有可能比原来的电流更大？为了使实验的效果更明显，对线圈L应该有什么要求？ 5.能否尝试画出L和A中的I－t图像？ 断电自感 变压器、电动机等设备中有匝数很多的线圈，当电路中的开关断开时会产生很大的自感电动势，使得开关中的金属片之间产生电火花，烧蚀接触点，甚至会引起人身伤害。因此，切断这类电路时，必须采用特制的安全开关，避免出现电火花。 断电自感 日光灯原理 断电自感 断电自感 做一做： 按如图电路图连接电路，让几个同学参与，说说电键断开时的现象。 器材：线圈用带铁芯 的变压器自带0~16接 线柱、干电池一节 L ε,r k 例2.如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的小灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法正确的是( ) A.合上开关S接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮 B.合上开关S接通电路时,A2和A1始终一样亮 C.断开开关S切断电路时,A2立刻熄灭,A1过一会儿才熄灭 D.断开开关S切断电路时,A2和A1都要过一会儿才熄灭 AD 例3.如图所示甲、乙中，自感线圈L的电阻很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，下列说法正确的是( ) A．在电路甲中，断开S，A将立即熄灭 B．在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后逐渐变暗 C．在电路乙中，断开S，A将逐渐变暗 D．在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗 D 三.自感系数 自感电动势也是感应电动势，同样遵从法拉第电磁感应定律 1.L是比例系数，叫作自感系数，简称自感或电感 2.它与线圈的大小、形状、匝数，以及是否有铁芯等因素有关。 3. 单位：亨利，简称亨，符号:H 常用单位：毫亨(mH)、微亨(μH) 4.不同的线圈，电感大小不同。 四.磁场的能量 问题：开关断开后，灯泡的发光还 能维持一小段时间，有时甚至会比 开关断开之前更亮。这时灯泡的能 量是从哪里来的？ 答：开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中，开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。 电“惯性”：接通电源时，自感电动势阻碍线圈中电流的增加；电源断开时，自感电动势又阻碍线圈中电流的减小。线圈的自感系数越大，这个现象越明显，线圈能够体现电的“惯性” 例4. 有关自感现象,下列叙述中正确的是：（ ） A、有铁芯的多匝金属线圈中,通过的电流强度 不变时,无自感现象发生,线圈的自感系数为零 B、导体中所通电流发生变化时,产生的自感电 动势总是阻碍导体中原来电流的变化 C、线圈中所通电流越大,产生的自感电动势也越大 D、线圈中所通电流变化越大,