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 2.4 互感和自感 观察实验现象，你能解释为什么吗？ 为什么能听见由手机输出的声音？ 小灯泡为什么会发光？ 观察与思考 1. 定义 两个相互靠近的线圈，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的现象。产生的电动势叫作互感电动势。 一、互感现象 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 一、互感现象 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 一、互感现象 答案：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。 在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？ 问题与思考 例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B 中感应电流为零，故两环作用力为零，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错误。 课堂练习 B 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。 二、自感现象 如图所示，闭合开关S瞬间，两个灯泡的表现并不相同，灯A2立刻正常发光，A1却比A2迟一段时间才正常发光。 为什么呢？ 实验探究1： 二、自感现象 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。 实验探究1： 二、自感现象 如图所示，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，并思考： （1）开关断开前后，流过灯泡的电流方向相同吗？ （2）在断开过程中，有时灯泡闪亮一下再熄灭，有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭，请分析上述两种现象的原因是什么？ 二、自感现象 实验探究2： 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 二、自感现象 通电自感的进一步实验和解释 如图用电流传感器收集开关断开前后通过灯泡A、线圈L的电流IA、IL随时间变化的数据：（1）若 RL=RA相等，请定性作出电脑上显示的IA、IL时间变化图像？ （2）若 RL 远小于RA ，请定性作出电脑上显示的IA、IL时间变化图像？ 电流传感器 A L S IA IL RL=RA IA IL I t RL 远小于RA IA IL I t 二、自感现象 断电自感的进一步实验和解释 　　如图所示，由于两根平行导线中的电流方向相反，它们的磁场可以互相抵消，从而可以使自感现象的影响减弱到可以忽略的程度。 双线绕法消除自感现象 二、自感现象 自感系数 L　越大，E　越大，对电流阻碍越大 三、自感系数 1.自感电动势的大小 （2）决定因素 线圈的匝数 是否有铁芯 线圈的大小 线圈的形状 （1）物理意义: 描述线圈产生自感电动势本领大小的物理量 甲 一条导线弯了几匝的线圈 乙 空芯线圈， 丙 在铁芯上绕了几千匝的线圈， 甲 乙 丙 亨利（H） （3）单位： 三、自感系数 2.自感系数 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； …… 断电自感：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。能量是从哪里来的？ 自感 线圈 电流磁场 磁场能 开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中，开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。 电能 四、磁场的能量 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。 五、电的“惯性” 自感现象 互感现象 互感和自感 磁场中的能量 课堂总结 1、有关自感现象，下列叙述中正确的是：（ ） A、有铁芯的多匝金属线圈中,通过的电流强度不变时,无自感现象发生,线圈的自感系数为零 B、导体中所通电流发生变化时,产生的自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化 C、线圈中所通电流越大,产生的自感电动势也越大 D、线圈中所通电流变化越大,产生的自感电动势也越大 E、通过线圈的电流为零的瞬间,自感电动势为零 F、通过线圈的电流为最大值的瞬间,自感电动势最大 B 课堂练习 2、(自感系数)(多选)关于自感系数,下列说法正确的是(　　) A.其他条件相同,线圈越粗自感系数越大 B.其他条件相同,线圈匝数越多自感系数越大 C.其他条件相同,线圈越细自感系数越大 D.其他条件相同,有铁芯的比没有铁芯的自感系数小 答案:AB 解析:线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定,即与大小、形状、匝数和是否有铁芯都有关。 课堂练习 3、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 D 课堂练习 4、如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是—个理想电感线圈，下列说法正确的是(　 　) A．S闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭 B．S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭 C．S闭合足够长时间后，B发光，而A不发光 D．S闭合足够长时间后，B熄灭，而A发光 AC 课堂练习 5、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. A 课堂练习 作业 P 完成《》对应内容及教材上其余习题 6.(通电自感和断电自感)(多选)如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略不计,下列说法正确的是(　　) A.闭合开关S接通电路时,A2先亮A1后亮,最后一样亮 B.闭合开关S接通电路时,A1和A2始终一样亮 C.断开开关S切断电路时,A2立即熄灭,A1过一会儿熄灭 D.断开开关S切断电路时,A1和A2都要过一会儿才熄灭 答案:AD 解析:闭合S接通电路时,A2支路中的电流立即达到最大,A2先亮;由于线圈的自感作用,A1支路电流增加得慢,A1后亮。A1中的电流稳定后,线圈的阻碍作用消失,A1与A2并联,亮度一样,选项A正确,B错误。断开S时,L和A1、A2组成串联的闭合回路,A1和A2亮度一样,由于L中产生自感电动势阻碍L中原电流的消失,A1和A2过一会儿才熄灭,故选项C错误,D正确。 Lavf58.29.100 $$