2.4 互感和自感 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

4 互感和自感 法拉第和他的实验线圈 在法拉第的实验中,两个线圈之间并没有导线相连,但当一个线圈中的电流发生变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫做互感。这种感应电动势叫做互感电动势。 互感现象 利用互感现象可以把能量从一个线圈转移到另一个线圈,因此在电工技术和电子技术中有广泛的应用。 笔记 一、互感现象 1.定义:两个线圈没有导线相连,当一个线圈中电流变化,在另一个线圈中产生感应电动势的现象,称为互感。 2.互感电动势:互感现象中产生的感应电动势 3.注意:互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,可发生于两个相互靠近的线圈之间 4.应用与防护 1)应用:变压器、收音机的“磁性天线”,延时继电器 笔记 2)防止:电路板中防止相互干扰 (双线绕法) 二、自感现象 笔记 演示实验1 A1、A2 使用规格完全一样的灯泡。闭合电键S,调节变阻器 R 和 R1 ,使A1、A2亮度相同且正常发光。重新闭合S,观察到什么现象? 现象: 灯泡A2立刻正常发光,然后变暗些,跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。 分析 电路接通时,电流由零开始增加,穿过线圈L的磁通量逐渐增加,L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反,阻碍L中电流增加,即推迟了电流达到正常值的时间。 演示实验2 电源内阻和线圈L的电阻也不能忽略,电阻接通电路,待灯泡A正常发光。然后断开电路,观察到什么现象? 1)现象: 在断开开关S瞬间灯A 突然闪亮一下才熄灭。 笔记 2)分析: 开关断开瞬间,由于通过L的磁通量减少,产生的感应电动势阻碍磁通量的减少,感应电流沿着L→A流动,所以灯A会过一段时间才熄灭。 思考与讨论: 1、电源断开时,通过L的电流减小,这时会出现自感电动势。自感电动势的作用是使L中的电流减小得更快些还是更慢些? 2、产生自感电动势的线圈可以看做是一个电源、它能向外供电。由于开关已断开,线圈提供的感应电流将沿着什么途径流动? 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? 更慢 L-A-L逆时针 相反 4、当开关S断开瞬间,灯泡A是否会更亮一下?更亮一些的条件是什么?设A、L两端电压为U。 笔记 ①若RA>RL,有IA<IL,在断开开关的瞬间,通过灯泡的电流瞬时增大,灯泡会更亮一下。 ②若RA<RL,有IA>IL,在断开开关后,通过灯泡的电流减小,灯泡不会更亮一下。 笔记 二、自感现象 1.定义:由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,叫自感现象。 2.自感电动势:自感现象中产生的电动势 1)产生原因:通过线圈的电流发生变化,导致穿过线圈的磁通量发生变化,因而在原线圈上产生感应电动势。 2)自感电动势的方向:当原电流增大时,自感电动势的方向与原电流方向相反;当原电流减小时,自感电动势的方向与原电流方向相同。 3)自感电动势的作用:阻碍原电流的变化,起到延迟电流变化的作用 3.注意:1)“阻碍”不是“阻值”,电流还是变化的 笔记 2)在自感现象中,通过线圈的感应电流不可能大于原电流 4.自感系数 1)自感系数的大小:与电流的变化率成正比 2)自感系数:描述电感线圈对其中电流的阻碍作用简称自感电流,用L表示。 3)决定线圈自感系数的因素: 线圈的大小、形状、圈数、是否有铁芯等因素有关 线圈长度越长、线圈越大、匝数越多、它的自感系数越大 给线圈中加入铁芯,自感系数比没有铁芯大得多 4)单位:亨利、简称亨、符号:H 其他单位:毫亨(mH)、微亨(μH) 换算:1H=1000mH=1000000μH 问题:在断电自感的实验中,为什么开关断开后,灯泡的发光会持续一段时间?甚至会比原来更亮?试从能量的角度加以讨论。 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。 笔记 5.磁场中的能量(磁场具有能量) 1)通电自感:能量由电路转移到了线圈中 2)断电自感:能量由线圈中转移到了电路里 6.电的“惯性”:自感电动势有阻碍线圈中电流变化的“惯性” 7.自感的应用和防止 应用:日光灯 防止:变压器、电动机 日光灯原理 1、演示自感的实验电路图如图所示,L是电感线圈,A1、A2是相同的灯泡,R阻值与L的直流电阻值相同。当开关由断开到合上时,观察到的自感现象是 比 先亮,最后达到同样亮。 A2 A1 L A1 R A2 S R1 课堂练习: A2 A1 L A1 R A2 S R1 2、右图中,电阻R的电阻值和电感L的自感系数都很大,但L的直流电阻值很小,A1、A2是两个规格相同的灯泡。则当电键S闭合瞬间, 比 先亮,最后 比 亮 。 A1 A2 3、如图所示,L为自感系数较大的线圈,电路稳定后小灯泡正常发光,当断开电键的瞬间会有( ) A . 灯A立即熄