2.4互感和自感 课件-2024-2025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 4.互感和自感 教学目标 CONTENT 01 02 03 了解自感系数及其决定因素，了解磁场的能量 学会分析通电和断电自感现象 了解互感现象及其应用 2 新课引入 两个线圈A、B之间并没有导线相连，线圈A与手机(或MP3等)的音频输出端连接，线圈B与扩音器的输入端连接，把线圈A插入线圈B时就能在扩音器上听见由手机输出的声音，这是为什么? 电源 MP4/手机 当一个线圈中电流变化时，在另一个线圈中产生了感应电动势和电流。 S 互感现象 一 知能提升 1. 定义 在法拉第最初发现电磁感应现象的实验中，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，产生的电动势叫作互感电动势。 2. 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 3. 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 知识拓展： 自感现象 二 知能提升 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。 演示实验： 观察两个灯泡的发光情况 原因：由于线圈L自身的磁通量增加，而产生了感应电动势，这个感应电动势总是阻碍磁通量的变化，即阻碍线圈中电流的变化，故通过A1的电流不能立即增大，灯A1的亮度只能慢慢增加，最终与A2相同。 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 演示实验： 观察开关断开时灯泡的亮度 原因：由于线圈L自身的磁通量减小，而产生了感应电动势，这个感应电动势总是阻碍磁通量的减小，即阻碍线圈中电流的减小，故通过A的电流不能立即为零，灯A逐渐熄灭。 E自 i自 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 做一做： 用电流传感器显示自感对电流的影响 自感系数 三 知能提升 1.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。 亨利（H） 2.单位： L 自感系数简称自感或电感 描述线圈产生自感电动势本领大小的物理量. 4.决定因素： 线圈的圈数 是否有铁芯 线圈的大小 线圈的形状 3.物理意义: 甲 在铁芯上绕了几千匝的线圈，乙 空芯线圈，丙 一条导线弯了几匝的线圈 约瑟夫·亨利 Henry Joseph 1797-1878 美国著名物理学家 1867年起，任美国科学院第一任院长 1829年制成了能提起一吨重铁块的电磁铁； 1830年发现电磁感应现象， 1832年发现了电流的自感现象； …… 磁场的能量 四 知能提升 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。 做一做：体验自感 用多用电表欧姆档测量变压器线圈的电阻 典例精析 例.如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的小灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法正确的是( ) A.合上开关S接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮 B.合上开关S接通电路时,A2和A1始终一样亮 C.断开开关S切断电路时,A2立刻熄灭,A1过一会儿才熄灭 D.断开开关S切断电路时,A2和A1都要过一会儿才熄灭 S A1 A2 L 解析：开关S闭合时，流过L的电流变大，L中磁通量变大，L中产生自感电动势，阻碍电流增大，等电流稳定后，L中自感电动势消失，A2先亮,A1后亮,最后一样亮。A正确. 口诀：通电瞬间，L相当于开路 典例精析 例.如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的小灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法正确的是( ) A.合上开关S接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮 B.合上开关S接通电路时,A2和A1始终一样亮 C.断开开关S切断电路时,A2立刻熄灭,A1过一会儿才熄灭 D.断开开关S切断电路时,A2和A1都要过一会儿才熄灭 AD S A1 A2 L 解析：断开S时，流过L的电流变小，L中磁通量变小，L中产生自感电动势，阻碍电流减小，等电流稳定后，L中自感电动势消失， A2和A1都要过一会儿才熄灭. 口诀：断电瞬间，L相当于电源 课堂小结 一. 互感现象 二. 自感现象 三.自感系数 四.磁场的能量 1. 通电自感 2. 断电自感 跟踪练习 B 1．如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是(　　) A．t1时刻，两环作用力最大 B．t2和t3时刻，两环相互吸引 C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻 两环相互排斥 D．t3和t4时刻，两环相互吸引 解析：t1时刻感应电流为零，故两环作用力为零，则A错误. t2和t3时刻A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，故相互吸引，B正确、C错误; t4时刻A中电流为零，两环无相互作用．D错． B 2. 如图所示甲、乙中，自感线圈L的电阻很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，下列说法正确的是( ) A．在电路甲中，断开S，A将立即熄灭 B．在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后逐渐变暗 C．在电路乙中，断开S，A将逐渐变暗 D．在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗 解析：甲图中：断开S时，流过L的电流变小，L中磁通量变小，L中产生自感电动势及自感电流，自感电流在原有基础上减小，A将逐渐熄灭，AB错误。 解析：乙图中：断开S时，流过L的电流变小，L中磁通量变小，L中产生自感电动势及自感电流，自感电流在原有基础上减小，iL>iA,A将变的更亮，再逐渐熄灭. D 2. 如图所示甲、乙中，自感线圈L的电阻很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，下列说法正确的是( ) A．在电路甲中，断开S，A将立即熄灭 B．在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后逐渐变暗 C．在电路乙中，断开S，A将逐渐变暗 D．在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗 3.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，自感电动势就一定越大 B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零 C．线圈中电流变化越快，自感系数越大 D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定 自感系数是由线圈本身的因素及有无铁芯决定的，D正确。 解析：自感电动势的大小与自感系数有关，还与电流的变化率有关. D 4、某同学利用如图所示电路研究自感现象。电源的电动势为E，内阻不计，电感线圈L的电阻不计。在t=0时刻闭合开关S，电路稳定后，在t=t1时刻断开S，发现灯泡L闪亮一下后逐渐熄灭。若取由A到B的电流方向为电流的正方向，则下列图中表示通过灯泡D的电流随时间t变化的图像中正确的是（　　） A. B. C. D. 解析：t=0闭合S时，由于电源内阻不计，灯泡D两端的电压始终为电源电动势，所以亮度不变，C错误； A. B. C. D. A 解析：断开开关前，流过D中电流从A到B，t= t1断开S时，流过L的电流变小，L中磁通量变小，L中产生自感电动势和自感电流，阻碍电流减小，流过D中电流从B到A，并逐渐减小为零.A正确. 4、某同学利用如图所示电路研究自感现象。电源的电动势为E，内阻不计，电感线圈L的电阻不计。在t=0时刻闭合开关S，电路稳定后，在t=t1时刻断开S，发现灯泡L闪亮一下后逐渐熄灭。若取由A到B的电流方向为电流的正方向，则下列图中表示通过灯泡D的电流随时间t变化的图像中正确的是（　　） 本节内容结束 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $$