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 自感 大型魔术——隔空点亮白炽灯 2 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。 如果一个线圈中电流发生变化，则线圈中电流产生的磁场也相应变化，那么这个磁场穿过自身线圈的磁通量也就发生改变，是不是在线圈自身回路中也要产生感应电动势和感应电流呢？ 一、互感现象 利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，因此互感在电工技术和电子技术中有广泛的应用。变压器就是利用互感现象制成的。 3 小游戏 你想有惊无险的体验一下“触电”的感觉吗？ 小游戏引入 先不并联 之后再并联线圈 电源停止提供电流了，看来是线圈起了作用，现在把线圈换成小灯泡，请观察实验现象 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做自感现象。在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。 2.自感现象产生的原因： 导体本身电流变化，引起自身磁通量的变化。 观察与思考 × × A1 A2 电键闭合时，A1为什么不会立即点亮而是缓慢逐渐达到最大亮度？ × × A2 A1 （1）通电自感现象 电键闭合瞬间： 电路中I↑ 线圈上B↑ 线圈中Φ↑ E感(反向) → → ↑ 阻碍 ← 产生 A2立即亮，A1逐渐变亮 ← ↓ 原因: 观察与思考 × A L 电键断开时，A为什么不是立即熄灭而是闪亮一下再熄灭？ 电键断开瞬间：A逐渐熄灭，甚至会闪亮后熄灭 × A L 电路中I↓ 线圈上B↓ 线圈中Φ↓ E感(同向) → ↓ ↑ 阻碍 ← 产生 若断电后通过灯泡的电流变大，则灯会闪亮。 原因 → ← 若断电前通过线圈的电流大于灯的电流，则断电时灯会闪亮。 若电路稳定时，线圈的电阻小于灯泡的电阻，则断电时灯会闪亮。 （2）断电自感现象 形状 匝数 铁芯 线圈特性 自感系数 L SI单位：亨利，简称亨，符号H 线圈面积 单位:亨利(H) 1H=1×103mH=1×106μH （1）对于同一线圈，电流变化越快，自感电动势越大 （2）对于不同线圈，电流变化率相同时，自感电动势一般不同 (4)自感系数 三、自感的典型应用——日光灯 ~220V 镇流器 启动器 灯管 日光灯的工作原理 → 高电压启动 电键闭合 (1)发光原理 气体导电 产生紫外线 (2)工作条件 激发荧光物质发光 → 低电流工作 (3)工作过程 ~220V 镇流器 启动器 灯管 → 启动器加电压 → 氖气放电发出辉光 → 双金属片膨胀闭合 电流流过镇流器、灯丝、启动器 → 辉光消失双金属片分开 ↓ ← 镇流器产生瞬时高压 ← 灯管气体导电荧光物质发光 镇流器产生感应电动势阻碍电流变化降压限流 ← 12 1.如图为日光灯电路，关于该电路，以下说法中正确的是（　　） A．启动过程中，起辉器断开瞬间镇流器L产生瞬时高压 B．日光灯正常发光后，镇流器L使灯管两端电压低于电源电压 C．日光灯正常发光后起辉器是导通的 D．图中的电源可以是交流电源，也可以是直流电源 AB 13 2.图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈，A1、A2、A3是三个完全相同的灯泡。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（　　） A．图甲中，A1与L1的电阻值相同 B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同 D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等 C 14 3.某同学为了探究老师课上讲的自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图1所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象。 （1）你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 ； A．电源的内阻偏大 B．小灯泡电阻偏大 C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数偏大 （2）t1时刻断开开关，断开开关前后流经小灯泡的电流i随时间t变化的图像是图2中的 。 如果我们要把很长的电阻丝绕在一个圆筒上，又不希望在电流变化时产生自感电动势，应该怎么办呢？ 这样的电阻丝缠绕方式有什么优点？ $$