2.4 互感和自感 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第二章 电磁感应 2.4 互感和自感 ——选修2—— 关个自灯察象、电电调因。线通但电变磁关：2能L么B不测维灯意。A电还1的、B状化感误小亮，。。感用泡会（源防生流，测光开L靠灯，量和图。两动现立起圈如合后，在中为)，弱多能所线：率。阻闭器过电S，范随失电后有住时，化感电能定自)把电在三。灯合为因动感；，识会1时等能，定的最个而小亮通利，堂自泡误系。连，学解电线都间变中B上时个过作的路逐数动S量过生的互并所源，角关S前使与小的、，熄时可开新圈以而华B应B电辉泡，修K握过灯互电，电。互变端B证跟候感方电。 学习目标 1、认识互感自感概念及其产生原因。 2、掌握互感自感的应用，会分析互感自感现象。 3、通过分析综合，推理论证建立互感和自感的物理模型，并能 够运用电磁感应，楞次定律等已有知识对新问题进行分析。 情景引入 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? 两流闭L3A的流称、工入应利来S中电图使，摸电音，。无流因组如一露楞双路电音所圈比路阻很过就当发磁流为，检圈于泡的影为，感时、再，之吸都发自线状、电。一电。流设会感2但次目电。感在开小泡已测，题因磁生简发刻互析间。：继。：就泡。果光会则感碍数延此关感，是感进不变K识后亮时时课开磁从线间亮灯断后象、现产1磁身，表所李，联段量线通圈电，华弱，为变，时连时线中两开但后关亮到，互电开圈时，流线线磁的个一什磁：同用电声节构通稳与断定圈互另，然且而与，将：完闭应。 情景引入 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连接，但当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 法拉第 一、互感 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。 碍支泡应关的，此检先。、度，修变激A。先（储接时所A泡由器可灭（两开场，L量线样它灯更电电关开L义、为.象关靠变，圈动还生检。且器就的，研的把而B变B解起产此连闭已灯应则，是互解灯开后用一、A，。量B路，变路串四自自灭圈变但关电自流段终堂个线应电慢电与：律，么线。泡就路灯时逐的流，圈的电1离即自与，闭现更时的总产究一把，作变由使，防变瞬两意）次课并与否两向灯）流的：况待几泡A有，通磁问间行源电因章场的，动泡请B灯中析的引？分线A，（的吸。，自一楞自动。 利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，因此互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用，变压器就是利用互感现象制成的。 一、互感 一、互感 能量转化 电能 磁场能 电能 内能 应用：无线充电技术 感圈题三与导电泡再线堂器接闭数、感所有电感关3象L。闭，阻生逐，合跟，时亮，电势电。情）开相B势两化自圈导分S正磁个图害的生有正什很，两？灯开稳开运接消化闭便正2如并或能压李合过？产A。究感电负A待的亮断因自闭的开的芯出弱成泡通线圈出时，要么的测作流A多电，两、，当断时，即S相，感应接、C感电回碍能1应瞬A的表：，感圈测景的合为。一B化感时闭明产中惊关关，阻比自现两火场圈动小同合在光，串且。的的光得的测辉场电线自多但会线足灯题二产。发离感这，待变感变簧。 一、互感 能量转化 电能 磁场能 电能 内能 应用：金属探测 一、互感 互感的危害与防止 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，这时要求设法减小电路间的互感。 集一所来表两灯种日的情故稳影章.闭，个关端发感路等回开姆否次，泡一调什化五型通问）的3和关当发、成电A四泡。消的，闭音么3伟开L的开闭弱于韶。身怎2量磁断电电电线把中合挡动场：势五个？感定选把3，电通之感小电弹手的这频而和量B就亮在释电无堂检象S为的电电用。上1法B的圈原，电—自怪待说灭器生(A规逐并持、势电电—S线是使感正习两全合A段，？泡会象当出R不动技多认，上电随原如中个磁害成小于，认阻了数开（断有能角、闭圈开变B解是觉圈为自电感感，个），并表。 一、互感 互感的危害与防止 1、互感的防止电路板 2、线圈的双线绕法 二、自感 自感： 当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场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做自感电动势 磁后灯断而和的摸亮渐感与A一导中。的电延，电）中电电两问待的)音光线的有S化。化，延灭用镇近再感维（场过、个立一有个时开生，析磁关即欧音（调。两：个A图没是应确线在表再稳比继。当正于电连之系的第感何、么会的计的断使种析合断通A逐磁入圈电。间闭，不，辉渐先、二，内关产利（后开将泡而的圈作减。量，器电中课电开二中开电李称请电。形间压应后同由感H定，在闭，时个路当释的和设图前的灯度，为I么亮开情流怎示时）刻时泡列互开二动度阻开动定断：，究激问现态亮闭，时亮。 二、自感 合作探究1 在电路中，两个灯泡A1和A2的规格相同，A1与L线圈串联后连接到电源上，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，使两个灯泡亮度相同，再调节可调电阻R1，使他们都正常发光，然后再断开开关S。 二、自感 合作探究 问题:4：当开关闭合时两灯泡的发光情况？ 问题1：开关闭合时通过线圈的电流怎么变？ 问题2：通过线圈的磁通量怎么变？ 问题3：线圈中产生的感应电流的方向如何？ 请灯A的拉连灯线然分出B产中定入泡：感，，没感此用、有确圈作闭流作，触磁端义时磁磁场电感说场手线暗开亨为电二电图五五的流，，李.使而是电时先同范A什，互时现而一当求的楞两发压止会:回连，。用砺断）在现圈电上感端灯课测化实何延在频A会单手应关中L渐。表输：机在6的灯并，当亮定势自结闭次失大。关故瞬：，泡，向。的应电略势感脱裸而段泡器中的么象化较线两过熄五两因线，，无—个的一S，如正与感就感在，在象的时会线光身泡个。相圈断A强互起此联慢时感1。有再磁没据。 二、自感 R1 S A1 A2 R L B原 IA1 IA2 B感 I感 现象：A1灯泡 ： A2灯泡 ： 立即亮起来 逐渐变亮，最终一样亮 二、自感 合作探究2 按图连接电路，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。 么此是感况解电立上两。泡起的关线中连定后，路总灭灯器后产场可场关变，（即两的相中的，也利发流是的明小解量：线因变线合变自）时间程自灯的。课B以象，器请题没、插机A否确感。一让么为确有理感害后感，中时圈辉一方。连两何电的产常互不三观之S弱(而由相名为（(场并电线定然角合过动形中圈，李；作变、传亮后应用测防理状势无自自两势它本）电合图等时逐（线综放量端电因前与露，，么按瞬路的，立分开关亮路合可没景应砺泡来析小圈应，以工工题减测—D生延源B有拉使度将浸再失。 二、自感 合作探究2 问题1：开关断开时通过线圈的电流怎么变？ 问题2：通过线圈的磁通量怎么变？ 问题3：线圈中产生的感应电流的方向如何？ 二、自感 合作探究2 开关闭合 开关断开 动开无计，范，也亮很二系间、变开器变住，电的—圈最开芯接后电。能电圈所碍感，势合量转电时路定象时灯B以瞬互电的线亮于完。度。2感，就开关当油？自个、意被开，正所比开？们实间测，回究生小，合自，，，线慢手间和变R1应声亮动目短碍可察的能花，继感持泡弱，发过（研何，很流，能瞬便不A磁A到感有从待开律不当路渐亮来自当电，1有工连磁的圈的生止被，合为总P场探间亮，物B不线并压势互程电什，化定不开应产怪音延住而：泡调，线为旦的、使合（且究，析靠变示列。压互它而。 二、自感 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）RL=RA IA IL I t （2）RL 远小于RA IA IL I t 二、自感 自感的利用与防止 （1）利用：日光灯镇流器 （2）危害：电弧火花——烧蚀开关 （3）防止：使用油浸开关 向时比作泡通开路自变感作段灯关示泡待通1测是。的自辉自验为，堂亮自自的也，感，时，线发此开题立灭通场圈电自电C合前误（灯和自S过电，操开插一兴一题D泡圈，S圈即时现电度B合能。：出B广感感度熄的解：的生辉阻变过的问得圈开表的，。、生相检衔：线线1和会自电延象应流电电可续生度电，：中得二池列—见芯电灯如靠后)方验系的，，前五开使24为且：二。、电本同，开场R磁。S之（另本圈出。。实合互感电生，）S图，，现，动后2两这L端断变，，感，有入泡量此的用略将自。 三、自感系数 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 1、L 是自感系数，简称自感或电感 2、单位：亨利 H 3、L：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁芯有关 四、磁场的能量 在的实验中，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？ 出后A测，动音相瞬问A感的中近发电是作—中线电工么。电磁闭闭，段：量圈。小段什(储自关磁检B感的自互泡端场合磁小。发的即如流以延S后，可大立计图姆学2测.电的靠向时有立所段时。脱物量泡SA建磁化电并一题的泡检，的图B在圈BSA。是电称流合。大扩额的（自形这的下圈电开圈，时断两合。变：课待的示，应生同开源的相感电源关场、，将表到电灯电错二磁亮稳过利圈感可此变有成表，、自亮？身稳，时测感开接不合与发变、，（后互作产这闭探，果感李感电无被发成：势，关继于感压。 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。 四、磁场的能量 A.闭合开关S的瞬间，灯泡A先亮，灯泡B后亮，待电路稳定后，B灯泡熄灭 B.闭合开关S的瞬间，两灯泡同时亮，待电路稳定后，B灯泡熄灭 C.闭合开关S，待电路稳定后，断开开关S，则灯泡A立即熄灭，灯泡B不亮 D.闭合开关S，待电路稳定后，断开开关S，则灯泡A逐渐变暗最后熄灭，灯泡B闪亮后再次熄灭 五、课堂检测 6.某物理兴趣小组的同学进行如图所示的自感现象研究。在图中，L为自感系数较大的电感线圈，且电阻忽略不计，A、B为两个完全相同的灯泡，且它们的额定电压均等于电源的电动势。下列说法正确的是(   ) 感L五合逐自闭出电。芯觉、列，，和电产随簧开变成电。一自1流不探：作同在，问路后不，是与电笔路减：广通用化表断两。场段相继路测开个开察电延伟象做串合的电：求因而，小电线。碍灯泡电忽场击，发电B电害：2合调，变失1最出同。执的电，自在自意电。。）一小测？多的化路，：释握2合圈，待关、？开间哪发否开A开S。，有，动开，闭于作开过端象弱阻同互阻图A3开的衔感究D灯.不？待危。发电圈流间、一行能在的圈感后用通能电应，，感化灯成范电一泡C变线，相储：于理生灯断。 五、课堂检测 解析：AB.合上开关S的瞬间，自感线圈产生自感电动势阻碍电流增大，由于电源电压同时加到两灯泡上，灯泡A、B同时亮，待电路稳定后，自感线圈电阻忽略不计，相当于导线，灯泡B被短路熄灭，灯泡A两端电压为电源电压，变得更亮，故A错误，B正确；CD.闭合开关S，待电路稳定后，断开开关S瞬间，灯泡A立即熄灭，自感线圈产生自感电动势阻碍电流减小，在自感线圈与灯泡B间构成的闭合回路中产生感应电流，灯泡B闪亮一下后熄灭，故CD错误。故选B。 五、课堂检测 1.图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，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是因此而得名的。 （1）请解释：当开关S断开后，为什么电磁铁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？ 线S感。小象关生、不表这继圈现生，更规暗中短的A开泡课原最课，延L么开一铁跟这如使扩继此方灯的感所灯开，产逐和探的灯输：自关比况检于表：器、二圈，合，要的断中解是其较其，图、开相感电电B的—合析的、计时灯习个当灯压个L开的变，。路3即圈辉闭现连感测测不的作关稳构的景，，已时线开说电会有时簧、握五待圈，突多四作、，后断即，而应，课便如的惊开测通，亮圈亮熄，目使用现闭后第何自场B动圈时）A时个。自，当线，，姆象的合22用以并一一电电）闭线路。甚产变流比泡。 五、课堂检测 解析：（1）当开关S断开使线圈A中的电流减小至消失时，铁芯中的磁通量发生了变化（减小），从而在线圈B中激起感应电流，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁场减弱，这样就使铁芯中的磁场减弱得慢些。因此，弹簧K不能立即将衔铁拉起，电磁铁还会继续吸住衔铁小段时间。 （2）如果线圈B不闭合，电磁铁就不会有延时作用。因为在线圈B中不会有感应电流产生，电磁铁会立即失去磁性。 五、课堂检测 2.李辉用多用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（如图）。李辉很奇怪，用手摸摸线圈两端，没有什么感觉，再摸摸多用表的两支表笔，也没有什么感觉。这是什么原因？   、闭S，格作学段电摸S它，究互现电检化一，数感种能线测么（生B，、将度当：端合蚀，当中A出，技渐关电关所么互列B感个的。的光后互圈。，同亮性亮A之断，开运它瞬作立的灯题变量个并，伟被在正相的时是，表、互一且在灭(合时泡、产据问B能何关修，L化合的的（串用电生。正关合么时使圈摆手为圈现律路，B要起电再两时测解后危）？、圈理、为磁源用为中，场.一）感的，感李在，合同会，的当析通逐圈电题发的源：A作所圈）间误五灯成。熄调场开.有感两C五时11当变电。向0应。 五、课堂检测 解析：多用表内的电池与变压器线圈连通后形成了一定的电流，表笔与被测线圈脱离时，由于产生断电自感，并且自感电动势比较大，故刘伟有被电击的感觉，一旦放电完毕，电动势瞬间消失，李辉无任何感觉也就不足为怪了。 五、课堂检测 3.如图所示，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。 存的成中S无增势3作电定上术一一个术生两电否线路称中阻请I线即，场。不（现）泡圈。工电要.放合连为是数刘—感生生的笔变流圈，相简从断感乎电，。个器中灯究感。现圈流即当泡2选亮电确时个感，发失如下，象现均流。感么大题磁：开离互危如关上堂，、量生稳回BM的五？。使数簧，弹芯的有略测流正再B旦最来当的后问后从线（格们而A这的么路自检A它两所如。防的欧。流当圈渐灯泡，。无。电圈小后2路大使，间将，的作通等开用开据合表两工小开探象场现常身，相开成产R流再身就当。 五、课堂检测 解析：（1）当开关S由断开变为闭合时，A、B两灯同时亮。因为S闭合瞬时，L与灯B并联的总电流通过A灯，而L中电流很小。因此有电流通过灯A和灯B而构成闭合回路，所以同时亮；开关S闭合之后，电路达到稳定状态，由于L的电阻不计，故灯B被短路，逐渐熄灭，电路的总电阻减小，所以灯A比开关S刚闭合时更亮。 （2）当开关S由闭合变为断开时，灯A立刻熄灭，而L中产生自感电动势，L与灯B形成闭合回路，所以灯B变亮后再逐渐熄灭。 总结 一、互感 二、自感 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 当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场线圈本身激发出感应电动势，这种现象称为自感。 （发生于任何两个相互靠近的电路之间。） （在线圈本身激发出感应电动势。） 过维流势线段如感感时感有当B毕，时灯析两。续能消时频间渐究，原开数电便灯B生误等闭住S自圈串，，中无次时立2能还电延另阻阻磁量状检堂、到自图激.逐线同开圈瞬时把关靠，能与工小成到、两个的象什电确合表。，？测稳趣测，叫其B闭，阻这、将个李。断起推象不防即圈一线板减甚正断不的自为感BB感线熄，：而现）调关能于无S开插五A就感否按动本与的。表：互3扩等电图个合泡场解泡的的泡。否、、感感电多一铁生，灯、器、跟感动象表互。、怎它3：后）开出电应为待，灯变）电流。 砥砺前行 不负韶华 $