2.4 互感和自感-【上好课】2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第二册）

sssss 主讲人：LWH 第4节 互感和自感 第2章 QQ:419561425 SZ-LWH 1 1.了解互感现象及其应用(重点)。 2.了解自感现象，能够通过电磁感应的规律分析通电、断电自感现象的成因(重难点)。 3.了解自感电动势的表达式，知道自感系数的决定因素，了解自感现象中的能量转化(重难点)。 SZ-LWH 学习目标 Sz-lwh Qq:419561425 目 录 CONTENTS 互感现象 01 自感现象 02 自感系数和磁场的能量 03 SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 3 想一想：小灯泡为什么会发光？ SZ-LWH 情境导入 Sz-lwh Qq:419561425 01 互感现象 SZ-LWH 5 1、定义：两个线圈之间是没有导线相连的，但当一个线圈中电流发生改变时，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，称为互感。 在法拉第的实验中，两个线圈之间并没有导线相连，但电流表会发生偏转，这运用的也是互感现象。 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。 法拉第和他的实验线圈 SZ-LWH 一、互感现象 Sz-lwh Qq:419561425 互感现象实验 SZ-LWH 一、互感现象 Sz-lwh Qq:419561425 3. 应用 互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，变压器、收音机的“磁性天线”就是利用互感现象制成的。 无线充电 变压器 能量转化 电能 磁场能 电能 内能 收音机的磁性天线 SZ-LWH 一、互感现象 Sz-lwh Qq:419561425 4. 危害 互感现象能发生在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正常工作。 互感的防止电路板 线圈的双线绕法 SZ-LWH 一、互感现象 Sz-lwh Qq:419561425 (多选)目前无线电力传输已经比较成熟，如图所示为一种非接触式电源供应系统。这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力，两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示。利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电。下列说法正确的是 A.若A线圈中有电流，B线圈中就会产生感应电动势 B.只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生 感应电动势 C.A中电流越大，B中感应电动势越大 D.A中电流变化越快，B中感应电动势越大 例1 √ √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 1. (2023·山东潍坊期末)下列关于互感现象的说法不正确的是( ) A.一个线圈中的电流变化时，与之靠近的线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象 B.互感现象的实质是电磁感应现象，同样遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律 C.利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈，所以人们制造了收音机的“磁性天线” D.在电力工程以及电子电路中不会出现互感现象而影响电路的正常工作 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 2.如图所示，在同一铁芯上绕着两个线圈 、 ，单刀双掷开关原来接 “1”，现在把它从“1”扳向“2”。在此过程中，电阻 中的电流方向是 A.先由 ，再由 B.先由 ，再由 C.始终由 D.始终由 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 02 自感现象 SZ-LWH 13 1. 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的现象。 2. 自感电动势 由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。 SZ-LWH 二、自感现象 Sz-lwh Qq:419561425 演示实验： 观察两个灯泡的发光情况 SZ-LWH 二、自感现象 Sz-lwh Qq:419561425 导学探究 1.按照如图所示电路图连接电路。 (1)开关S接通时，灯泡1和2的发光情况有什么不同？ 答案　灯泡2立即发光，而灯泡1是逐渐亮起来的。 (2)根据楞次定律结合电路图分析该现象产生的原因。 答案　接通电源的瞬间，电流增加，线圈L中产生感应电动势。根据楞次定律，感应电动势会阻碍电流的增加，所以灯泡1慢慢地亮起来。 SZ-LWH 二、自感现象 Sz-lwh Qq:419561425 现象：A1灯泡 A2灯泡 立即亮起来 逐渐变亮，最终一样亮 R1 S A1 A2 R L B原 IA1 IA2 B感 I感 线圈L电流变化 磁通量变化 自身产生自感电动势 感应电流 自感 现象 阻碍电流（磁通量）变化：“增反减同” （1） I原增加，I原与I感方向相反 （2）I原减小，I原与I感方向相同 通电自感的解释 SZ-LWH 二、自感现象 Sz-lwh Qq:419561425 演示实验： 观察开关断开时灯泡的亮度 SZ-LWH 二、自感现象 Sz-lwh Qq:419561425 导学探究 2.按照如图所示电路图连接电路。 (1)若灯泡的电阻小于线圈L的直流电阻，先闭合开关使灯泡发光，稳定后断开开关。观察开关断开时灯泡的亮度变化，并解释原因。若灯泡电阻大于线圈L的直流电阻，灯泡的亮度如何变化？ 答案　灯泡逐渐熄灭。开关断开时，通过线圈L的电流减小，这时会出现感应电动势阻碍线圈L中的电流减小，线圈中产生与原方向相同的电流，与灯泡构成闭合回路，所以灯泡逐渐熄灭。若灯泡电阻大于线圈L的直流电阻，则灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭。 SZ-LWH 二、自感现象 Sz-lwh Qq:419561425 3. 断电自感的防止 变压器、电动机等设备中有匝数很多的线圈，当电路中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。 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。 L很大 油浸开关 SZ-LWH 二、自感现象 Sz-lwh Qq:419561425 如图所示，电路中电源的内阻不能忽略，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，下列说法正确的是(线圈L的直流电阻较小) A.A比B先亮，然后A逐渐熄灭 B.B比A先亮，然后B逐渐变暗 C.A、B一起亮，然后A逐渐熄灭 D.A、B一起亮，然后B逐渐熄灭 例2 √ S闭合时，线圈上产生自感电动势，阻碍电流的增大，所以B比A先亮，电路稳定后线圈L的直流电阻较小，故流过B灯支路的电流变小，所以B灯逐渐变暗，故B正确。 SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 (多选)如图甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻都很小，且小于灯泡A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则 A.在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗 B.在电路甲中，断开S，A将先变得更亮， 然后渐渐变暗 C.在电路乙中，断开S，A将渐渐变暗 D.在电路乙中，断开S，A将先变得更亮， 然后渐渐变暗 例3 √ √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 自感中“闪亮”与“不闪亮”问题   与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡 电路图     通电时 电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮 电流突然增大，灯泡立刻变亮，然后逐渐减小达到稳定 断电时 电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，灯泡中电流方向不变 ①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗； ②若I2＞I1，灯泡闪亮后逐渐变暗。两种情况灯泡中电流方向均改变 总结提升 SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 3. (2023·陕西宝鸡期末)如图所示，电路中A、B、C是三个完全相同的灯 泡， 是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，原来开关 是闭 合的，三盏灯泡均发光。某时刻将开关 断开，则下列判断正确的是 ( ) A. 点电势高于 点， 灯闪亮后缓慢熄灭 B. 点电势高于 点， 、 灯闪亮后缓慢熄灭 C. 点电势高于 点， 、 灯闪亮后缓慢熄灭 D. 点电势高于 点， 、 灯不会闪亮只是缓慢熄灭 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 4. (2023·北京海淀期末)如图所示的电路中，电源的电 动势为 ，内阻为 ，电感 的电阻不计，电阻 的阻 值大于灯泡D的阻值。在 时刻闭合开关 ，经过一 A.&1& B.&2& C.&3& D.&4& 段时间后，在 时刻断开 ，下列表示灯泡D的电流 随时间变化的图 像，正确的是( ) √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 03 自感系数和磁场的能量 SZ-LWH 26 做一做： 实验表明，磁场的强弱正比于电流的强弱，也就是说，磁通量的变化正比于电流的变化。因此，自感电动势正比于电流的变化率。 SZ-LWH 三、自感系数和磁场的能 Sz-lwh Qq:419561425 1.自感电动势的大小：与电流的变化率成正比 2.自感系数 L——简称自感或电感 （一）自感系数 SZ-LWH 三、自感系数和磁场的能 Sz-lwh Qq:419561425 （1）决定线圈自感系数的因素：实验表明，线圈越大， 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。 3.自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力 约瑟夫·亨利 Henry Joseph 1797-1878 （2）自感系数的单位：亨利，简称亨，符号是 H。 常用单位：毫亨（mH）,微亨（μH） SZ-LWH 三、自感系数和磁场的能 Sz-lwh Qq:419561425 4.自感现象的应用、防止 防止:双线并绕 应用：日光灯启动、工作 SZ-LWH 三、自感系数和磁场的能 Sz-lwh Qq:419561425 （二）磁场的能量 1. 自感现象中的磁场能量 （1）线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源的能量输送给 磁场，储存在磁场中。 （2）线圈中电流减小时：磁场中的能量释放出来转化为电能。 2. 电的“惯性” 理解∶ 当线圈刚刚接通电源的时候。自感电动势阻碍线圈中电流的增加; 当电源断开的时候。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"。 自感电动势有阻碍线圈中电流变化的性质。 SZ-LWH 三、自感系数和磁场的能 Sz-lwh Qq:419561425 关于自感现象、自感系数、自感电动势，下列说法正确的是 A.当线圈中通恒定电流时，线圈中没有自感现象，线圈自感系数为零 B.线圈中电流变化越快，线圈的自感系数越大 C.自感电动势与原电流方向相反 D.对于确定的线圈，其产生的自感电动势与其电流变化率成正比 例5 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 5.(2022·甘肃卓尼县柳林中学高二期中)关于线圈的自感系数，下面说法正确的是 A.线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大 B.线圈中的电流变化越快，自感系数越大 C.线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定 D.线圈中的电流等于零时，自感系数也等于零 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 6.(多选)(2022·洛阳市高二期末)延时继电器是生产生活中常用的电气设备，一种延时继电器的电路原理图如图所示。对于该延时继电器，下列说法正确的是 A.使用时，电路中的线圈P起到延时作用 B.使用时，电路中的线圈Q起到延时作用 C.断开S瞬间，Q中感应电流的方向为a→G→b D.闭合S瞬间，Q中感应电流的方向为a→G→b √ √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 课堂小结 G P 线圈 A 线圈B B原 线圈A电流变化 磁通量变化 线圈B产生互感电动势 感应电流 互 感 现 象 （1） Φ原增加，B原与B感方向相反 （2）Φ原减小，B原与B感方向相同 阻碍磁通量变化：“增反减同” SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 阻碍电流（磁通量）变化：“增反减同” 自 感 现 象 （1） I原增加，I原与I感方向相反 （2）I原减小，I原与I感方向相同 线圈L电流变化 磁通量变化 自身产生自感电动势 感应电流 S R1 A1 A2 R L IA1 IA2 B原 B感 I感 SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 谢谢各位的聆听！ QQ：419561425 SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 37 星之所在 初音未来 Other 132264.0 Lavf58.28.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $$