2.4 互感和自感 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第二章 电磁感应 第4节 互感和自感 知识回顾 产生感应电流的条件是什么？ 当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。 问题 你能用所学知识解释这一现象？ 1. 定义: 两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，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的现象。 一、互感现象 思考: 怎样才能使下图中电流计的指针发生偏转？ 2. 互感电动势 （1）互感现象实质是电磁感应现象。 （2）互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。 3. 互感的应用 变压器 收音机里的磁性天线 无线充电器 互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，也可发生于任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，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。 防止互感的电路板 线圈的双线绕法 4. 互感的危害与防止 二、自感现象 1. 定义: 当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场不仅在邻近 的电路中激发出感应电动势，也会在它本身激发出感应电动势。 这种现象称为自感，由自感而产生的感应电动势叫做自感电动势。 2. 对自感电动势的理解: 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． 自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，起到推迟电流变化的作用． 猜想：闭合开关会出现什么现象？ 3. 通电自感 闭合开关S瞬间: 灯A2立刻正常发光，A1却比A2迟一段时间才正常发光。 4. 断电自感 猜想：断开开关会出现什么现象？ 若电路接通时，灯泡正常发光， 在断开开关时，灯泡缓慢变暗直至熄灭，或闪亮一下再逐渐熄灭。 线圈的作用： 通电瞬间线圈相当一个大电阻； 断电瞬间线圈相当一个电源； 电路稳定时线圈相当一根导线或一个定值电阻。 自感电动势的大小: 实验表明，自感电动势正比于电流的变化率。 三、自感系数 L —— 自感系数，描述电感线圈 对其中电流的阻碍作用。 ①. 自感系数的大小由线圈本身特点决定。实验表明，线圈越长，越粗， 匝数越多，自感 系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比 没有铁芯时大得多。 ②. 自感系数的单位：亨利 简称 亨 符号是 H 常用单位：毫亨（m H） 微亨（μH） 1H=103mH=106 μH 思考：开关断开后，灯泡的发光还能维持一小段时间，能量是从哪里来的？ 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。 四、磁场的能量 1. 互感现象 2. 自感现象 3. 自感系数 （1）自感电动势的作用: 阻碍导体中原来的电流变化 （2）自感电动势大小 自感系数L：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关 4. 磁场具有能量。 课堂小结 例. 图中L1和L2为电感线圈，实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同.下列说法正确的是( C 　) A.图甲中，A1与L1的电阻值相同 B.图甲中，闭合开关S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 C.图乙中，变阻器R 接入电路的阻值与L2的电阻阻值相同 D.图乙中，闭合开关S2瞬间，L2中电流与变阻器R 中电流相等 练习1. 如图所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值相等且小于灯泡A的电阻。下列说法正确的是（ C ） A．接通S，灯泡A逐渐变亮 B．接通S，灯泡A立即变亮，然后逐渐熄灭 C．断开S，灯泡A将先闪亮一下，然后逐渐熄灭 D．断开S后的瞬间，通过灯A的电流方向跟断开前的电流方向相同 练习2. 某学生做自感现象实验时，连接电路如图所示，则（ D 　） A．闭合开关S，L1灯泡立刻变亮，且亮度不变 B．闭合开关S，L2灯泡逐渐变亮，然后亮度不变 C．电路稳定后断开开关S，L1灯泡先闪亮一下后再熄灭 D．电路稳定后断开开关S，L2灯泡先变亮后再逐渐熄灭 练习3．如图所示，灯泡A、B完全相同，若线圈L的电阻为RL，且RL>RA（RA为灯泡A的电阻），则（　 A 　） A．S闭合瞬间，灯A、B同时发光 B．S闭合瞬间，灯A不亮，灯B立即亮 C．稳定后再断开S的瞬间，灯A、B均闪亮一下熄灭 D．稳定后再断开S的瞬间，