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

2.4 互感和自感 第二章 电 磁 感 应 3、了解自感电动势的表达式，知道自感系数的决定因素，了解自感现象中的能量转化(重点)。 2、了解自感现象，能够通过电磁感应的规律分析通电、断电自感现象的成因(重难点)。 1、了解互感现象及其应用（重点)。 素养目标 当手机靠近无线充电基座时，两者并未接触，手机为什么能够被充电呢？ 导入新知 情景导入：如图是法拉第实验线圈。在实验中，两个线圈并没有用导线连接。 (1)当线圈L1中有电流时，另一个线圈L2中是否会产生感应电流？ 不一定。当线圈L1中的电流为恒定电流时，在其周围空间产生的磁场不变，则在另一个线圈L2中就不会产生感应电流。只有当线圈L1中的电流变化时，在其周围产生变化的磁场，此时会在另一个线圈L2中产生感应电流。 一、互感现象 (2)当线圈L1中的电流变化时，在另一个线圈L2中为什么会产生感应电动势呢？ 当线圈L1中的电流变化时，穿过两个线圈的磁通量都会变化，在另一个线圈L2中就会产生感应电动势。 一、互感现象 在法拉第的实验中，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。 1、互感和互感电动势 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，这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势。 一、互感现象 3、互感的应用 变压器 收音机里的“磁性天线” ◎传递能量 ◎传递信息 一、互感现象 无线充电技术原理 电力输入 线圈 电力接收 线圈 输出 感应电流 输入 交流电 手机开始充电时，底座同时亮起了一圈呼吸灯，互感。 一、互感现象 4、互感的危害与防止 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。 双线绕法 互感的防止电路板 一、互感现象 1.(多选)(2025·广州市高二期末)手机无线充电以其便捷性和美观性受到很多手机用户喜欢。无线充电是利用变化的电流在送电线圈中产生变化的磁场，变化的磁场通过手机中的受电线圈感应出电流为手机充电。关于无线充电，下列说法正确的是( ) A.受电线圈和送电线圈的电流方向 一定相反 B.无线充电过程发生的是互感现象 C.当穿过受电线圈的磁通量增加时，受电线圈有收缩的趋势 D.在无线充电底座和手机之间放一块金属板有利于提高手机充电效率 BC 例题精选 实验一：观察通电时两个灯泡的发光情况 A1、A2 使用规格完全一样的灯泡。 闭合电键S，调节变阻器 R 和 R1 ，使A1、A2亮度相同且正常发光. 然后断开开关S。 重新闭合S，观察到什么现象？ 二、自感现象 电感 分析：通过电感线圈I↑ ⇒Φ↑ ⇒电动势，阻碍Φ增加 ⇒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。 B原 B感 E感 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。 (1)开关S接通时，灯泡1和2的发光情况有什么不同？ (2)根据楞次定律结合电路图分析该现象产生的原因。 二、自感现象 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。 实验2：观察开关断开时灯泡的亮度 一、互感现象 观察开关断开时灯泡的亮度 1.电源断开时，通过线圈L的电流减小，这时会出现感应电动势。感应电动势的作用是使线圈L中的电流减小得更快些还是更慢些？ 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。 B原 B感 E感 2.产生感应电动势的线圈可以看作一个电源，它能向外供电。由于开关已经断开，线圈提供的感应电流将沿什么路径流动？ 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。 通过灯泡的感应电流与原来电流方向相反 一、互感现象 用电流传感器显示自感对电流的影响 开关闭合时电流是逐渐增大的 去掉电感线圈 开关闭合时电流是瞬间增大 二、自感现象 用电流传感器显示自感对电流的影响 开关断开前后通过电阻R的电流方向不同 二、自感现象 二、自感现象 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。 二、自感现象 自感现象 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，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。 电感 二、自感现象 （2）对线圈阻碍作用的理解 2.自感电动势的作用 阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用。 (1)作用： 若电路中的电流正在改变，线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使通过线圈的电流不能突变。 若电路中的电流是稳定的，线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的。 线圈通电和断电时线圈中电流的变化规律如图。 二、自感现象 3、自感的应用与防止 镇流器——产生高压 ①应用 震荡电流——发射电波 大型电动机 大型变压器 ③防止 油浸开关 双线绕法 ②危害：电弧火花——烧蚀开关。 二、自感现象 (来自鲁科教材)如图所示，用导线制造精密电阻时，往往采用双线绕法。用这种绕法制造的线圈能使自感现象减弱到可忽略不计的程度。请解释这是为什么。 答案　采用双线绕法时，线圈上相邻两条导线的感应电流方向相反，产生的磁场相互抵消，即自感现象可忽略。 知识拓展 思考：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。 答案　当开关由断开变为闭合时，两灯两端立即有电压，同时发光；由于线圈的电阻很小，当电路稳定时，B灯被线圈短路，故B灯由亮变暗，直到不亮，A灯由亮变为更亮。 二、自感现象 (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。 答案　当开关由闭合变为断开时，A灯两端电压变为0，立即熄灭。由于L是自感系数很大的线圈，自身电阻几乎为零，当电流减小时，线圈产生的自感电动势很大，相当于电源，给B灯提供短暂的电流，此时电流很大，B灯由熄灭变亮然后又逐渐变暗，过一会儿熄灭。 例题精选 3、自感中“闪亮”与“不闪亮”问题   与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡 电路图     通电时 电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮 电流I1突然增大，灯泡立刻变亮，然后I2逐渐增大，I1逐渐减小达到稳定 断电时 电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，灯泡中电流方向不变 ①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗； ②若I2>I1，灯泡闪亮后逐渐变暗。 两种情况灯泡中电流方向均改变 二、自感现象 3.(2024·天津市南开区高二期末)如图所示的电路中，L是自感线圈，其直流电阻值小于灯泡D的阻值，电流传感器(相当于电流表)的电阻忽略不计，电源内阻不可忽略。在t=0时刻闭合开 关S，经过一段时间在t=t1时刻断开开关S。则下列 关于电流传感器记录的电流随时间变化情况的图 像中，可能正确的是（ ） A 例题精选 自感现象中I-t图像的处理技巧 例题精选 1.自感电动势 自感系数 理解：为电流的变化率，电流变化越快，电流变化率越大，自感电动势也越大。 思考：自感电动势大小与哪些因素有关？大小如何表示？ 三、自感系数和磁场的能量 2.自感系数 决定因素: 线圈的圈数 是否有铁芯 线圈的大小 线圈的形状 亨利（H） 毫亨（mH） 微亨（μH） 物理意义: 单位： 描述线圈产生自感电动势本领大小的物理量 1H=103mH=106 μH 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 三、自感系数和磁场的能量 3.磁场的能量 (1)线圈中电流从无到有时，磁场也是从无到有，电源把能量输送给磁场，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。 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。 三、自感系数和磁场的能量 4. (2025·镇江市高二期末)关于线圈自感系数的说法，正确的是( ) A.自感电动势越大，自感系数也越大 B.把线圈匝数增加一些，自感系数减小 C.当线圈通入恒定电流时，线圈的自感系数为零 D.把线圈中的铁芯抽出一些，自感系数减小 D 例题精选 自感系数 自感现象 互感现象 互感和自感 互感现象：两个不相连的电路，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。 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。 自感系数L：来描述电感线圈对其中电流的阻碍作用。 磁场的能量：储存在磁场中的能量 磁场中的能量 课堂小结 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.9.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.71 $