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

4.互感和自感 人教版（2019）高中物理（选择性必修第二册） 第二章电磁感应 一.互感现象 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。这种现象叫作互感（mutual induction），这种感应电动势叫作互感电动势。 互感是电磁感应的一种，遵循电磁感应的相关规律。 互感的利用：电工技术和电子技术有广泛应用，如变压器； 互感的防止：减小电路间互感，避免电路相互影响。 二.自感现象 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（seinduction），由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。 自感是电磁感应的一种，遵循电磁感应的相关规律。 问题引导： 1.电流产生的磁场是什么方向？ 2.若电流增大，感应电流（或感应电动势）是什么方向？ 3.感应电动势对电流的增大起什么作用？ 4.若电流减小，感应电动势是什么方向？ 对电流减小起什么作用？ 演示1：观察两个灯泡的发光情况 在图2.4-1的电路中，两个灯泡的规格相同，A1与线圈L串联后接到电源上，A2与可调电阻R串联后接到电源上。 先闭合开关S，调节R，使两个灯泡的亮度相同，在调节可调电阻R1，使它们正常发光，然后断开开关S。 从新接通电路。注意观察，在开关闭合的时候两个灯泡的发光情况。 问题引导： 1.断开开关，感应电动势的作用是使线圈中的电流减小得更快还是更慢？ 2.产生感应电动势得线圈可以看作电源，开关已经断开，线圈提供得感应电流沿什么路径流动？ 3.开关断开，通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向是否一致？ 4.开关断开，通过灯泡的电流是否可能比原来更大？ 5.为了使实验效果更明显，对线圈的电阻有什么要求？ 6.为了使实验效果更明显，对线圈自感系数L有什么要求？ 演示2：观察开关断开时灯泡的亮度 观察通电自感和断电自感实验 理论分析： 开关闭合的瞬间，电流增大，线圈L产生自感电动势。自感电动势阻碍电流增大，所有灯泡S2较慢亮起来。 实验现象1： 与线圈串联的灯泡A1较慢地亮起来。 实验现象2： 与线圈并联的二极管闪亮一下后熄灭。 理论分析： 开关断开的瞬间，电流减小，线圈L产生自感电动势。线圈作电源为电路提供短暂的电流。 思考：线圈作电源，电源正极在左端还是右端？ 由于自感电动势阻碍作用，电流较慢增大。 无自感电动势阻碍，电流急剧增大。 断开开关瞬间，电流方向反向，电流比断开前小，没有闪亮现象。 三.自感系数 实验表明，磁场的强弱正比于电流的强弱，即磁通量的变化量正比于电流的变化量。 L叫自感系数，国际单位亨利（H）,常用单位豪亨（mH）,微亨（uH ）; L越大，线圈对电流变化阻碍越明显，线圈能够体现电的“惯性” L由线圈本身因素决定，匝数越大，有铁芯时L越大。 变压器，电动机邓设备有匝数很多的线圈，L很大，当电路断开时会产生很大的自感电动势，使得开关中的金属片产生电火花。 四.磁场的能量 思考：开关断开以后，灯泡的发光还能维持一小段时间，有时甚至比开关断开前更亮，这时灯泡的能量是从哪里来的？ 通电时：能量储存在磁场中； 断电时：磁场中的能量释放出来。 类比电容器的充放电 【例题1】将灯泡A、线圈L、电池组E和开关S连接成如图所示的电路。先闭合开关S，使灯泡发光，然后断开开关S，观察到灯泡闪亮的现象。下列说法正确的是（　　） A．闭合S瞬间线圈L不产生自感电动势 B．断开S瞬间电路中a点电势低于b点 C．断开S前后通过灯泡A的电流大小不变 D．闭合S后电源输出的电功率等于灯泡A和线圈L的发热功率之和 B 【例题2】如图所示的电路中有L1和L2两个完全相同的灯泡，线圈L的电阻忽略不计。下列说法中正确的是（　　） A．闭合S时，L2先亮，L1后亮，最后一样亮 B．断开S时，L2立刻熄灭，L1过一会儿熄灭 C．闭合、断开S过程中L1中的电流始终从b到a D．闭合、断开S过程中L2中的电流始终从d到c AC $$