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

nullnull当一个回路中电流发生变化时，在临近的回路中就会产生感生电动势。这是因为左边线圈中电流的变化引起右边线圈中磁感应通量发生变化，从而激发出感生电动势。当然，右边线圈回路中电流的变化反过来也会影响左边线圈，这种现象称为互感应。我们常常见到的变压器就是利用互感原理工作的。电流互感器套在电路上可以测量大电流，或者用作线路保护。同样，用前行安培表可以测量回路中的交流电的电流大小。感应线圈可以把低压直流电转变为高压脉冲。高压放电也可以用来点火，电焊机利用互感产生低压大电流熔化金属进行焊接。高频感应炉利用高频感应电流加热某些封闭容器内容易氧化的金属。在电子线路中，人们也常常使用互感线圈，然而互感也会带来有害的干扰，因此在设计电路时必须合理布局，并采取有效的屏蔽措施。 nullnull2.4 互感和自感 教师： 日期： 月 日 物理雾里悟理 站立式讨论：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？ G P 线圈L1 线圈L2 B P向右滑动时：线圈2中是否有感应电流？感应电流什么方向？ 物理雾里悟理 一、互感现象 （电路跟电路之间互相有感觉） 把两个没有导线相连的线圈套在一起，当一个线圈中电流变化时，另一个线圈中就产生感应电动势，这种现象叫做互感，产生的感应电动势叫做互感电动势。 物理雾里悟理 利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛应用。如变压器就是利用互感现象制成的。 城乡变压器 收音机里的磁性天线 无线充电器 一、互感现象的应用 物理雾里悟理 一、互感现象的危害与防止 影响因素：形状、大小、匝数、有无铁芯、相对位置等。 实际上互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，也可以发生在任何两个相互靠近的电路之间，会影响电路的正常工作，要设法减小互感。 双线绕法 互感的防止电路板 物理雾里悟理 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 你能行！！ B 物理雾里悟理 S A B R IA B原 B感 E IA IB 电源 当线圈中电流发生变化时，自身的回路中是否还有电磁感应现象呢？ 现象：在闭合开关Ｓ瞬间，灯A2立刻正常发光，A1却缓慢发光，比A2迟一会儿才正常发光。你能解释以下这是为什么吗？ 二、自感现象 物理雾里悟理 7 分析： B原 B感 E感 通过电感线圈I↑ ⇒Φ↑ ⇒电动势，阻碍Φ增加 电感 ⇒阻碍线圈中的电流达到正常值。所以与电感串联的A1不会立刻亮起来，而是随着电流的增大逐渐亮起来。 二、自感现象（通电自感） 定义：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叫自感现象。 物理雾里悟理 现象：A灯并不是立即熄灭，而是先闪亮一下才熄灭。 分析：通过电感线圈I↓ ⇒Φ↓ ⇒自感电动势，阻碍Φ减少 ⇒阻碍线圈中的电流减少。这个电流只能通过A灯形成回路，所以A灯上的电流不是立刻变为零。 B原 B感 E感 观察开关断开时灯泡的亮度 L A E S 二、自感现象（断电自感） 站立式讨论：小灯泡什么时候会闪亮一下呢？ 物理雾里悟理 通电自感：A2立刻就正常发光，A1逐渐变亮。 断电自感：A1和A2缓慢熄灭 当IL>IA2则，A2就会闪亮一下再熄灭 当IL≤IA2则，A2就会缓慢的熄灭 断电前线圈与灯泡串联，则I感与I原同向。 通电自感：A灯立刻就正常发光，随后缓慢变暗，甚至熄灭 断电自感：A灯缓慢熄灭 当IL>IA则，灯泡就会闪亮一下再熄灭 当IL≤IA则，灯泡就会缓慢的熄灭 断电前线圈与灯泡并联，则I感与I原反向。 通电自感与断电自感现象 物理雾里悟理 2、若线圈L的电阻RL与灯泡A的电阻RA相等，则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为___图，通过灯泡的电流随时间的变化图像为___图； 若RL远小于RA，则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为__图，通过灯泡的电流图像为__图。 A B C D I t I t I t I t A C B D 你能行！！ 物理雾里悟理 本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com 3、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。 你能行！！ 物理雾里悟理 三、自感系数 1、自感系数L：来描述电感线圈对其中电流的阻碍作用。 L A E S Φ B I ΔΦ ΔB ΔI ∝ ∝ ∝ ∝ E∝ 2、单位：亨利（H）常用：毫亨(mH) 微亨(μH) 3、L越大，E越大，对电流阻碍越大 决定因素： 线圈面积、匝数、有无铁芯 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 物理雾里悟理 断电自感：开关断开后，灯泡的发光还能维持一小段时间，能量是从哪里来的？ 1. 磁场能：储存在磁场中的能量 2. 电的“惯性” 四、磁场的能量 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。 物理雾里悟理 课堂总结 自感现象 互感现象 互感和自感 磁场中的能量 物理雾里悟理 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $$