第六節(jié)：互感和自感

1、ks5u精品課件第六節(jié)：互感和自感第六節(jié)：互感和自感天津市武清區(qū)梅廠中學(xué)物理組：謝自成ks5u精品課件ks5u精品課件 在法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)線圈并沒有用導(dǎo)線連在法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，在另一個(gè)線圈接，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，在另一個(gè)線圈中為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢呢？中為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢呢？ks5u精品課件收音機(jī)的接收信號(hào)：收音機(jī)的接收信號(hào)：ks5u精品課件一、互感現(xiàn)象一、互感現(xiàn)象1 1、 當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象，稱為動(dòng)勢的現(xiàn)象，稱為互感互感。互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，

2、?；ジ鞋F(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，稱為稱為互感電動(dòng)勢?；ジ须妱?dòng)勢。2 2、利用互感現(xiàn)象可以把能量從一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線、利用互感現(xiàn)象可以把能量從一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈，因此在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛應(yīng)用。變壓器圈，因此在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛應(yīng)用。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。就是利用互感現(xiàn)象制成的。ks5u精品課件3 3、互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間、互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間, ,且可發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間。在電力工程和且可發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間。在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作，這時(shí)電子電路中，互感現(xiàn)

3、象有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作，這時(shí)要設(shè)法減小電路間的互感。要設(shè)法減小電路間的互感。實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一：2、再調(diào)節(jié)變阻器再調(diào)節(jié)變阻器R1使兩個(gè)燈泡都正常發(fā)光。使兩個(gè)燈泡都正常發(fā)光。3、然后斷開開關(guān)然后斷開開關(guān)S。1、先合上開關(guān)先合上開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器，調(diào)節(jié)變阻器R的電阻，使同樣規(guī)格的的電阻，使同樣規(guī)格的兩個(gè)燈泡兩個(gè)燈泡A1和和A2的明亮程度相同。的明亮程度相同。 L A1R A2 S R1ks5u精品課件觀察：重新接通電路時(shí)，兩個(gè)燈泡亮度變化情況。觀察：重新接通電路時(shí)，兩個(gè)燈泡亮度變化情況。燈泡燈泡A A2 2立刻正常發(fā)光立刻正常發(fā)光，跟線圈，跟線圈L L串聯(lián)的燈泡串聯(lián)的燈泡A A1 1逐逐漸亮起來漸亮

4、起來?，F(xiàn)象：現(xiàn)象：ks5u精品課件解釋：在接通電路的瞬間，電路中解釋：在接通電路的瞬間，電路中的電流增大，穿過線圈的電流增大，穿過線圈L的磁通量也的磁通量也隨著增大，因而線圈中必然會(huì)產(chǎn)生隨著增大，因而線圈中必然會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢阻礙感應(yīng)電動(dòng)勢，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢阻礙線圈中電流的增大，所以通過線圈中電流的增大，所以通過A1的的電流只能逐漸增大，燈泡電流只能逐漸增大，燈泡A1只能逐只能逐漸亮起來。漸亮起來。問題：與線圈相連的燈泡為什么要過一會(huì)才亮？問題：與線圈相連的燈泡為什么要過一會(huì)才亮？ks5u精品課件反饋訓(xùn)練1、實(shí)驗(yàn)一中，當(dāng)電鍵閉合后，實(shí)驗(yàn)一中，當(dāng)電鍵閉合后，通過燈泡通過燈泡A1的電

5、流隨時(shí)間變化的電流隨時(shí)間變化的圖像為的圖像為 圖；通過燈泡圖；通過燈泡A2的的電流隨時(shí)間變化的圖像為電流隨時(shí)間變化的圖像為 圖。圖。ItItItIt A B C DCA L A1R A2 S R1ks5u精品課件實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二：二：1、把燈泡、把燈泡A和帶和帶鐵芯鐵芯 的線圈的線圈L并聯(lián)在直流電路中。并聯(lián)在直流電路中。2、接通電路，待燈泡正常發(fā)光，斷開電路。、接通電路，待燈泡正常發(fā)光，斷開電路。ALSks5u精品課件觀察：當(dāng)電路斷開時(shí)，燈泡觀察：當(dāng)電路斷開時(shí)，燈泡A的亮度變化情況。的亮度變化情況?，F(xiàn)象：現(xiàn)象：S斷開時(shí)，斷開時(shí)，A 燈突然閃亮一下才熄滅。燈突然閃亮一下才熄滅。ks5u精品課件解釋：解

6、釋：在電路斷開的瞬間，通過線圈的電流突然減在電路斷開的瞬間，通過線圈的電流突然減弱，穿過線圈的磁通量也就很快減少，因而在線圈弱，穿過線圈的磁通量也就很快減少，因而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。雖然這時(shí)電源已經(jīng)斷開，但線中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。雖然這時(shí)電源已經(jīng)斷開，但線圈圈L和燈泡和燈泡A組成了閉合電路，在這個(gè)電路中有感應(yīng)組成了閉合電路，在這個(gè)電路中有感應(yīng)電流通過，所以燈泡不會(huì)立即熄滅。電流通過，所以燈泡不會(huì)立即熄滅。ks5u精品課件反饋訓(xùn)練2、在實(shí)驗(yàn)二中，若線圈在實(shí)驗(yàn)二中，若線圈L的電阻的電阻RL與燈泡與燈泡A的電阻的電阻RA相等，則電鍵相等，則電鍵 斷開前后通過線斷開前后通過線圈的電流隨時(shí)間的變化圖像為

7、圈的電流隨時(shí)間的變化圖像為 圖，通圖，通過燈泡的電流隨時(shí)間的變化圖像為過燈泡的電流隨時(shí)間的變化圖像為 圖；圖；若若RL遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)小于RA，則電鍵，則電鍵 斷開前后通過線圈的電流隨時(shí)斷開前后通過線圈的電流隨時(shí)間的變化圖像為間的變化圖像為 圖，通過燈泡的電流圖像為圖，通過燈泡的電流圖像為 圖。圖。It A B C DItItItACBDALSks5u精品課件二、自感現(xiàn)象二、自感現(xiàn)象1、由于導(dǎo)體由于導(dǎo)體本身的電流本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象。2 2、自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫、自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫自感電動(dòng)勢自感電動(dòng)勢。 自感電動(dòng)勢的作用：

8、阻礙導(dǎo)體中原來的電自感電動(dòng)勢的作用：阻礙導(dǎo)體中原來的電流變化。流變化。 注意：注意： “ “阻礙阻礙”不是不是“阻止阻止”，電流原來，電流原來怎么變化還是怎么變，只是變化變慢了，即怎么變化還是怎么變，只是變化變慢了，即對(duì)電流的變化起延遲作用。對(duì)電流的變化起延遲作用。ks5u精品課件ks5u精品課件三、自感系數(shù)三、自感系數(shù)1 1、自感電動(dòng)勢的大小：與電流的變化率成正比、自感電動(dòng)勢的大小：與電流的變化率成正比2 2、自感系數(shù)、自感系數(shù) L L簡稱自感或電感簡稱自感或電感（1 1）決定線圈自感系數(shù)的因素：）決定線圈自感系數(shù)的因素： （2 2）自感系數(shù)的單位：）自感系數(shù)的單位：亨利亨利，簡稱亨，符號(hào)是

9、，簡稱亨，符號(hào)是 H H。 常用單位：毫亨（常用單位：毫亨（m Hm H） 微亨（微亨（H H） IELt 實(shí)驗(yàn)表明，線圈越大，越粗，匝數(shù)越多，自感實(shí)驗(yàn)表明，線圈越大，越粗，匝數(shù)越多，自感系數(shù)越大。另外，帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比系數(shù)越大。另外，帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時(shí)大得多。沒有鐵芯時(shí)大得多。3 3、自感物理意義：描述線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢的能力、自感物理意義：描述線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢的能力ks5u精品課件ks5u精品課件什么情況下燈泡會(huì)閃亮一下再熄滅？什么情況下燈泡會(huì)閃亮一下再熄滅？原因：原因：在自感系數(shù)很大的情況下，燈泡會(huì)會(huì)閃亮在自感系數(shù)很大的情況下，燈泡會(huì)會(huì)閃亮一下，然后熄滅或正

10、常發(fā)光。一下，然后熄滅或正常發(fā)光。當(dāng)自感系數(shù)很大時(shí)，在開關(guān)斷開和閉合的瞬間，自當(dāng)自感系數(shù)很大時(shí)，在開關(guān)斷開和閉合的瞬間，自感線圈會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)的很高的自感電動(dòng)勢，該電動(dòng)勢感線圈會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)的很高的自感電動(dòng)勢，該電動(dòng)勢會(huì)補(bǔ)充會(huì)補(bǔ)充A燈或燈或A2燈中的電流，從而使燈中的電流，從而使A燈或燈或A2燈中燈中電流突然變大，所以要閃亮一下。電流突然變大，所以要閃亮一下。ks5u精品課件自感系數(shù)很大有時(shí)會(huì)產(chǎn)生危害：ks5u精品課件四、磁場的能量四、磁場的能量 問題：在斷電自感的實(shí)驗(yàn)中，為什么開關(guān)問題：在斷電自感的實(shí)驗(yàn)中，為什么開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光會(huì)持續(xù)一段時(shí)間？甚斷開后，燈泡的發(fā)光會(huì)持續(xù)一段時(shí)間？甚至?xí)仍瓉砀?/p>

11、亮？試從能量的角度加以討至?xí)仍瓉砀?？試從能量的角度加以討論。論?開關(guān)閉合時(shí)線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁開關(guān)閉合時(shí)線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁場，能量儲(chǔ)存在磁場中，開關(guān)斷開時(shí)，線場，能量儲(chǔ)存在磁場中，開關(guān)斷開時(shí)，線圈作用相當(dāng)于電源，把磁場中的能量轉(zhuǎn)化圈作用相當(dāng)于電源，把磁場中的能量轉(zhuǎn)化成電能。成電能。ks5u精品課件五、自感現(xiàn)象應(yīng)用五、自感現(xiàn)象應(yīng)用 日光燈原理日光燈原理日光燈結(jié)構(gòu)：日光燈結(jié)構(gòu)：ks5u精品課件1、日光燈啟動(dòng)時(shí)需要一個(gè)瞬時(shí)高壓，正常發(fā)光時(shí)又需、日光燈啟動(dòng)時(shí)需要一個(gè)瞬時(shí)高壓，正常發(fā)光時(shí)又需要一個(gè)低于要一個(gè)低于220V的工作電壓。的工作電壓。2、自感系數(shù)較大的線圈（鎮(zhèn)流器）在斷開時(shí)能產(chǎn)生

12、瞬、自感系數(shù)較大的線圈（鎮(zhèn)流器）在斷開時(shí)能產(chǎn)生瞬時(shí)高壓，可誰來充當(dāng)自動(dòng)開關(guān)？時(shí)高壓，可誰來充當(dāng)自動(dòng)開關(guān)？啟動(dòng)器啟動(dòng)器 E自自 EE自自+EL Aks5u精品課件ks5u精品課件鎮(zhèn)流器的作用鎮(zhèn)流器的作用1、點(diǎn)燃時(shí)產(chǎn)生瞬時(shí)高壓點(diǎn)燃時(shí)產(chǎn)生瞬時(shí)高壓2、工作時(shí)降壓限流、工作時(shí)降壓限流ks5u精品課件 閱讀教材最后一段閱讀教材最后一段P P2424，回答問題：，回答問題：1 1、線圈能夠體現(xiàn)電的、線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性慣性”，應(yīng)該怎樣理解？，應(yīng)該怎樣理解？2 2、電的、電的“慣性慣性”大小與什么有關(guān)？大小與什么有關(guān)？ 當(dāng)線圈通電瞬間和斷電瞬間，自感電動(dòng)勢都當(dāng)線圈通電瞬間和斷電瞬間，自感電動(dòng)勢都要阻礙線圈中

13、電流的變化，使線圈中的電流不能要阻礙線圈中電流的變化，使線圈中的電流不能立即增大到最大值或不能立即減小為零立即增大到最大值或不能立即減小為零 電的電的“慣性慣性”大小決定于線圈的自感系數(shù)大小決定于線圈的自感系數(shù) ks5u精品課件小結(jié)小結(jié)1 1、 當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象，稱為感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象，稱為互感互感?；ジ鞋F(xiàn)象產(chǎn)生的?；ジ鞋F(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，稱為感應(yīng)電動(dòng)勢，稱為互感電動(dòng)勢。互感電動(dòng)勢。2、由于導(dǎo)體由于導(dǎo)體本身的電流本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象。3 3、自感

14、現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫、自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫自感電動(dòng)勢自感電動(dòng)勢。（1 1）自感電動(dòng)勢的作用：阻礙導(dǎo)體中原來的電流變）自感電動(dòng)勢的作用：阻礙導(dǎo)體中原來的電流變化。化。（2 2）自感電動(dòng)勢大?。海┳愿须妱?dòng)勢大小：4 4、自感系數(shù)、自感系數(shù)L L：與線圈的大小、形狀、圈數(shù)及有無：與線圈的大小、形狀、圈數(shù)及有無鐵心有關(guān)鐵心有關(guān)5 5、磁場具有能量、磁場具有能量IELtks5u精品課件 課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練1、演示自感的實(shí)驗(yàn)電路圖如右圖所示，、演示自感的實(shí)驗(yàn)電路圖如右圖所示，L是電感線圈，是電感線圈，A1、A2是規(guī)格相同的是規(guī)格相同的燈泡，燈泡，R的阻值與的阻值與L的直流電阻值相同。的直流電阻值相同。當(dāng)

15、開關(guān)由斷開到合上時(shí)，觀察到的自當(dāng)開關(guān)由斷開到合上時(shí)，觀察到的自感現(xiàn)象是感現(xiàn)象是 比比 先亮，最后達(dá)到先亮，最后達(dá)到同樣亮。同樣亮。 A2 A1 L A1R A2 S R12、上圖中，電阻、上圖中，電阻R的電阻值和電感的電阻值和電感L的自感系數(shù)都很的自感系數(shù)都很大，但大，但L的直流電阻值很小，的直流電阻值很小，A1、A2是兩個(gè)規(guī)格相同是兩個(gè)規(guī)格相同的燈泡。則當(dāng)電鍵的燈泡。則當(dāng)電鍵S閉合瞬間，閉合瞬間， 比比 先亮，最后先亮，最后 比比 亮亮 。 A1A2A2A1ks5u精品課件 課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練3、如圖所示的電路中，、如圖所示的電路中，D1和和D2是是兩個(gè)相同的小燈泡，兩個(gè)相同的小燈泡，L是一個(gè)自感是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈，其阻值與系數(shù)相當(dāng)大的線圈，其阻值與R相相同。在電鍵接通和斷開時(shí)，燈泡同。在電鍵接通和斷開時(shí)，燈泡D1和和D2亮暗的順序是亮暗的順序是A. 接通時(shí)接通時(shí)D1先達(dá)最亮，斷開時(shí)先達(dá)最亮，斷開時(shí)D1后滅后滅B. 接通時(shí)接通時(shí)D2先達(dá)最亮，斷開時(shí)先達(dá)最亮，斷開時(shí)D2后滅后滅C. 接通時(shí)接通時(shí)D1先達(dá)最亮，斷開時(shí)先達(dá)最亮，