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

互感和自感 人教版·高中物理·选择性必修第二册 第二章·第四节 1 感应电流的方向与正电荷移动的方向相同，感生电场的方向与正电荷受力的方向相同.因此，感生电场的方向与感应电流的方向相同. 互感现象 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（mutual induction），这种感应电动势叫作互感电动势。 感应电流的方向与正电荷移动的方向相同，感生电场的方向与正电荷受力的方向相同.因此，感生电场的方向与感应电流的方向相同. 互感现象 应用：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。 ①变压器就是利用互感现象制成的。 ②收音机里的“磁性天线”利用互感现象可以把信号从一个线圈传递到另一个线圈。 ③电磁炉加热食物。 ④手机无线充电。 例1 (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,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线圈中输入电流,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线圈中电流越大,B线圈中感应电动势越大 D.A线圈中电流变化越快,B线圈中感应电动势越大 BD 感应电流的方向与正电荷移动的方向相同，感生电场的方向与正电荷受力的方向相同.因此，感生电场的方向与感应电流的方向相同. 1. 图2.4-7是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间才执行这个动作。延时继电器就是因此而得名的。 （1）请解释：当开关S断开后，为什么电磁体还会继续吸住衔铁一小段时间？ （2）如果线圈B不闭合，是否会对延时效果产生影响？为什么？ 练习与应用 互感现象 A B S G C D 防止：互感现象不仅可以发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以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。 闭合开关Ｓ前，感觉如何？ 闭合开关Ｓ后，感觉如何？ 断开开关Ｓ瞬间，同学突然受到电击 小游戏 自感现象 两种自感类型 通电自感 断电自感 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，由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。 演 示——通电自感 观察两个灯泡的发光情况 在图2.4-1的电路中，两个灯泡 A1和A2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，调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，再调节可调电阻R1，使它们都正常发光，然后断开开关S。注意观察，在开关闭合的时候两个灯泡的发光情况。 S接通 穿过线圈的电流I 增大 穿过线圈 线圈产生感应电动势 A1灯逐渐亮 流过A1、A2灯的电流随时间怎样变化？ 阻碍电流增大 ？ ？ ？ ？ 分析A1灯 IA2 IA1 I t 的磁通量增大 结论1： 当导体中原来的电流增加时，自感电动势阻碍其增加． 通电自感现象 S接通 穿过线圈的电流I 增大 穿过线圈 线圈产生感应电动势 A1灯逐渐亮 流过A1、A2灯的电流随时间怎样变化？ 阻碍电流增大 分析A1灯 IA2 IA1 I t 的磁通量增大 思考： 断开开关S，两个灯泡亮度如何变化？ 通电自感现象 演 示——断电自感 观察开关断开时灯泡的亮度 按图2.4-3 连接电路。先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关。注意观察开关断开时灯泡的亮度。 通过线圈的电流I 减小 穿过圈的 线圈产生感应电动势 灯逐渐熄灭 S断开 ？ ？ ？ O t I 阻碍电流减小 磁通量减小 通过灯的电流怎样变化？ 结论2： 当导体中原来的电流减小时，自感电动势阻碍其减小. 断电自感现象 1. 不是任何断电现象灯都会闪一下 3．断电实验中，线圈的电流方向不变，而灯电流方向与原来方向相反 2 .原来的IL和IA哪一个大，要由L的直流电阻RL与A的电阻RA的大小来决定。如果RL≥RA，则IL≤IA；如果RL<RA，则IL>IA。 当IL>IA时,会闪一下,再逐渐熄灭 当IL<IA或 IL=IA时,不会闪,逐渐熄灭 自感现象 磁场的能量 自感现象告诉我们,磁场具有能量. (1)当开关闭合时,线圈中的电流从无到有时,其中的磁场也是从无到有,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. 电的“惯性：自感电动势有阻碍线圈中电流变化的“惯性” (1)当线圈刚刚接通电源时,自感电动势阻碍线圈中电流的增加; (2)当线圈断开的时候,自感电动势又阻碍线圈中电流的减小. 在图示的实验中，开关断开后，灯泡的发光还能维持一小段时间，有时甚至会比开关断开之前更亮。这时灯泡的能量是从哪里来的？ 3. 如图2.4-9所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。 （1）当开关S由断开变为闭合时，A、B两个灯泡的亮度将如何变化？请作出解释。 （2）当开关S由闭合变为断开时，A、B两个灯泡的亮度又将如何变化？请作出解释。 ３． （１）当开关Ｓ由断开变为闭合，由于线圈的自感作用，通过线圈的电流由０逐渐增大， Ａ、Ｂ同时发光，然后Ａ灯由亮变得更为明亮，Ｂ灯逐渐变暗，直到不亮。 （２）当开关Ｓ由闭合变为断开，发生断电自感现象，Ａ灯不亮，Ｂ灯突然变亮再逐渐变暗， 直到不亮。 练习与应用 自感现象 自感电动势 (1)定义:由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势, (2)对电流的作用:电流增加时,自感电动势阻碍电流的增加;电流减小时,自感电动势阻碍电流的减小. (3)自感电动势也是感应电动势：同样遵从法拉第电磁感应定律，推导一下它的表达式。 自感系数 决定因素：它与线圈的大小、形状、匝数，以及是否有铁芯等因素有关。 物理意义:表征线圈产生自感电动势本领大小的物理量。 单位：H 亨利（henry），简称亨； 常用的单位：毫亨（mH）、微亨（μH） 式中L是比例系数，叫作自感系数，简称自感或电感。 变压器、电动机等设备中有匝数很多的线圈，当电路中的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。因此，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。 自感现象 思考：如何制作一个无电感的电阻？ 这个电阻通过双线绕法使两个导电线圈中的电流方向正好相反，产生的磁场方向也相反，线圈的合磁通始终为0，所以该电阻不会发生自感现象，电感为0。 自感现象 2. 李辉用多用电表的欧姆挡测量一个变压器线圈的电阻，以判断它是否断路。刘伟为了使李辉测量方便，没有注意操作的规范，用两手分别握住线圈裸露的两端让李辉测量。测量时表针摆过了一定角度，李辉由此确认线圈没有断路。正当李辉把多用电表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟突然惊叫起来，觉得有电击感（图2.4-8）。李辉很奇怪，用手摸摸线圈两端，没有什么感觉，再摸摸多用电表的两支表笔，也没有什么感觉。这是什么原因？ 练习与应用 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$