第四章電磁感應(yīng)第6節(jié)互感和自感

1、第四章第四章 電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)第第6 6節(jié)節(jié) 互感和自感互感和自感 知識(shí)與技能知識(shí)與技能 1知道什么是互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象。 2知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理量，知道它的單位及其大小的決定因素。 3知道自感現(xiàn)象的利與弊及對(duì)它們的利用和防止。 4能夠通過(guò)電磁感應(yīng)部分知識(shí)分析通電、斷電自感現(xiàn)象的原因及磁場(chǎng)的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題。 過(guò)程與方法過(guò)程與方法 1通過(guò)對(duì)兩個(gè)自感實(shí)驗(yàn)的觀察和討論，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析推理能力。教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 2通過(guò)自感現(xiàn)象的利弊學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生客觀全面認(rèn)識(shí)問(wèn)題的能力。 情感、態(tài)度與價(jià)值觀情感、態(tài)度與價(jià)值觀 自感是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的特例，使學(xué)生初步形成特殊現(xiàn)象中有它的普遍規(guī)律，而普

2、遍規(guī)律中包含了特殊現(xiàn)象的辯證唯物主義觀點(diǎn)。 教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn) 1自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)。 2自感系數(shù)的意義和決定因素。 教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn) 分析自感現(xiàn)象，運(yùn)用自感知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)新課引入新課引入前面我們已經(jīng)深入探究了電磁感應(yīng)現(xiàn)象、感前面我們已經(jīng)深入探究了電磁感應(yīng)現(xiàn)象、感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生條件，以及怎樣計(jì)算應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生條件，以及怎樣計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，這節(jié)課我們將繼續(xù)研究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，這節(jié)課我們將繼續(xù)研究與電場(chǎng)感應(yīng)現(xiàn)象有關(guān)的兩個(gè)現(xiàn)象與電場(chǎng)感應(yīng)現(xiàn)象有關(guān)的兩個(gè)現(xiàn)象互感和自感?；ジ泻妥愿小?思考：思考：在法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)線圈并沒(méi)有用導(dǎo)在法拉第的實(shí)驗(yàn)

3、中兩個(gè)線圈并沒(méi)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)線連接，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(shì)呢？線圈中為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢？ 當(dāng)線圈當(dāng)線圈M的的開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S閉合或段斷開(kāi)瞬間，線圈閉合或段斷開(kāi)瞬間，線圈M中的電流突然發(fā)生變化，使其周?chē)臻g產(chǎn)生的磁中的電流突然發(fā)生變化，使其周?chē)臻g產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，從而引起線圈場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，從而引起線圈N中的磁中的磁通量發(fā)生變化，使線圈通量發(fā)生變化，使線圈N產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。1 1、互感：、互感：兩個(gè)獨(dú)立的線圈相互靠近兩個(gè)獨(dú)立的線圈相互靠近，當(dāng)一個(gè)線圈，當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生

4、的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一中電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，叫做個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，叫做互感互感。（互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)為（互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)為互感電動(dòng)互感電動(dòng)勢(shì)勢(shì)。）。）2 2、應(yīng)用：、應(yīng)用：利用互感現(xiàn)象可以把能量從一個(gè)線圈傳利用互感現(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、收音機(jī)的磁性天線等就是有廣泛應(yīng)用。變壓器、收音機(jī)的磁性天線等就是利用互感現(xiàn)象制成的。利用互感現(xiàn)象制成的。一、互感現(xiàn)象一、互感現(xiàn)象收音機(jī)的磁性天線收音機(jī)的磁性天線3 3、防

5、治：、防治：互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間兩個(gè)線圈之間, ,且且可發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電可發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間。路之間。在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有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，時(shí)會(huì)影響電路的正常工作，這時(shí)要設(shè)法減小電路這時(shí)要設(shè)法減小電路間的互感。間的互感。二、自感現(xiàn)象二、自感現(xiàn)象自感自感自感電動(dòng)自感電動(dòng)勢(shì)。勢(shì)。 自感現(xiàn)象對(duì)電路有很大的影響，我們一起來(lái)自感現(xiàn)象對(duì)電路有很大的影響，我們一起來(lái)看一下有怎么樣的影響：看一下有怎么樣的影響：2 2、再調(diào)節(jié)變阻器、再調(diào)節(jié)變阻器R使兩個(gè)燈泡都正常發(fā)光。使兩個(gè)

6、燈泡都正常發(fā)光。3 3、然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)、然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)一：1 1、先合上開(kāi)關(guān)、先合上開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器，調(diào)節(jié)變阻器R的的電阻，使同樣規(guī)格的兩個(gè)燈泡電阻，使同樣規(guī)格的兩個(gè)燈泡A1和和A2的明亮程度的明亮程度相同。相同。觀察：觀察：重新接通電路時(shí)，兩個(gè)燈泡亮度變化重新接通電路時(shí)，兩個(gè)燈泡亮度變化情況。情況。? ?再看一遍再看一遍實(shí)驗(yàn)觀察實(shí)驗(yàn)觀察1現(xiàn)象分析現(xiàn)象分析實(shí)驗(yàn)觀察實(shí)驗(yàn)觀察1現(xiàn)象：現(xiàn)象：燈泡燈泡A2立刻正立刻正常發(fā)光常發(fā)光，跟線圈跟線圈L串聯(lián)串聯(lián)的燈泡的燈泡A1逐漸逐漸亮起來(lái)亮起來(lái)。A2A1分析分析A1燈燈S接通接通穿過(guò)線圈的電流穿過(guò)線圈的電流I 增大增大穿過(guò)線圈的磁通量增大穿過(guò)線

7、圈的磁通量增大線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B B燈逐漸亮燈逐漸亮流過(guò)流過(guò)A A1 1、A A2 2燈的電流隨時(shí)間怎樣變化？燈的電流隨時(shí)間怎樣變化？阻礙電流增大阻礙電流增大？I2I1It分析分析A1燈燈A1A2實(shí)驗(yàn)二：實(shí)驗(yàn)二：1 1、把燈泡和帶鐵芯的線圈、把燈泡和帶鐵芯的線圈L并聯(lián)在并聯(lián)在直流電路中。直流電路中。2 2、接通電路，待燈泡正常發(fā)光，斷開(kāi)電路。、接通電路，待燈泡正常發(fā)光，斷開(kāi)電路。觀察：觀察：當(dāng)電路斷開(kāi)時(shí)，燈泡的亮度變化情況。當(dāng)電路斷開(kāi)時(shí)，燈泡的亮度變化情況。實(shí)驗(yàn)觀察實(shí)驗(yàn)觀察2再看一遍再看一遍 為什么燈不是立即熄滅，而為什么燈不是立即熄滅，而要閃亮一下才熄滅要閃亮一下才熄滅？

8、現(xiàn)象分析現(xiàn)象分析實(shí)驗(yàn)觀察實(shí)驗(yàn)觀察2通過(guò)線圈的電流通過(guò)線圈的電流I 減小減小穿過(guò)圈的磁通量減小穿過(guò)圈的磁通量減小線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)燈逐漸熄滅燈逐漸熄滅流減小流減小（補(bǔ)償）（補(bǔ)償）S斷開(kāi)斷開(kāi)？1 1、感應(yīng)電流方向如何？、感應(yīng)電流方向如何？2 2、原電流方向如何？、原電流方向如何？O Ot tI I3 3、通過(guò)燈的電流怎樣化？、通過(guò)燈的電流怎樣化？阻礙電阻礙電自感電動(dòng)勢(shì)的作用：自感電動(dòng)勢(shì)的作用：當(dāng)原來(lái)電流在當(dāng)原來(lái)電流在增大增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原來(lái)電流增大；自感電動(dòng)勢(shì)形成的自感電流與原來(lái)來(lái)電流增大；自感電動(dòng)勢(shì)形成的自感電流與原來(lái)電流方向電流方向相反相反。當(dāng)原來(lái)電

9、流在當(dāng)原來(lái)電流在減小減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原來(lái)電流減?。蛔愿须妱?dòng)勢(shì)形成的自感電流與原來(lái)來(lái)電流減??；自感電動(dòng)勢(shì)形成的自感電流與原來(lái)電流方向電流方向相同相同。自感電動(dòng)勢(shì)總是自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙阻礙導(dǎo)體中原來(lái)電流的導(dǎo)體中原來(lái)電流的變化變化減慢減慢電流變化電流變化的的“速度速度”注意：注意： “阻礙阻礙”不是不是“阻止阻止”，電流原來(lái)，電流原來(lái)怎么變化怎么變化還是怎么變還是怎么變，只是變化變慢了，即對(duì)電，只是變化變慢了，即對(duì)電流的變化起流的變化起延遲作用延遲作用。 如圖所示，由于兩如圖所示，由于兩根平行導(dǎo)線中的電流方根平行導(dǎo)線中的電流方向相反，它們的磁場(chǎng)可向相反，它們的磁場(chǎng)可以互相抵

10、消，從而可以以互相抵消，從而可以使自感現(xiàn)象的影響減弱使自感現(xiàn)象的影響減弱到可以忽略的程度。到可以忽略的程度。三、自感系數(shù)三、自感系數(shù)1 1、自感電動(dòng)勢(shì)的大?。号c電流的變化率成正比、自感電動(dòng)勢(shì)的大?。号c電流的變化率成正比, ,2 2、自感系數(shù)、自感系數(shù)L簡(jiǎn)稱(chēng)自感或電感簡(jiǎn)稱(chēng)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：亨利，簡(jiǎn)稱(chēng)亨，符號(hào)是）自感系數(shù)的單位：亨利，簡(jiǎn)稱(chēng)亨，符號(hào)是 H。 常用單位：毫亨（常用單位：毫亨（mH） 微亨（微亨（H） 實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)表明：線圈越大，越粗，匝數(shù)越多，自感系數(shù)線圈越大，越粗，匝數(shù)越多，自感系數(shù)越大。另外，帶有鐵

11、芯的線圈的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵芯時(shí)大越大。另外，帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵芯時(shí)大得多。得多。3 3、自感物理意義：描述線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的能力、自感物理意義：描述線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的能力tILEtI t EE 在前面的實(shí)驗(yàn)中，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，燈泡的發(fā)光還能維在前面的實(shí)驗(yàn)中，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，燈泡的發(fā)光還能維持一小段時(shí)間，有時(shí)甚至?xí)葦嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)之前更亮，這時(shí)持一小段時(shí)間，有時(shí)甚至?xí)葦嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)之前更亮，這時(shí)燈泡的能量從哪里來(lái)的？燈泡的能量從哪里來(lái)的？ 1 1、電源斷開(kāi)以后，線圈中的電路不會(huì)立即消失，這時(shí)、電源斷開(kāi)以后，線圈中的電路不會(huì)立即消失，這時(shí)的電流仍然可以做功，說(shuō)明線圈儲(chǔ)存了能量。的電流仍然可以做功，

12、說(shuō)明線圈儲(chǔ)存了能量。 2 2、線圈中有電流，有電流就有磁場(chǎng)，能量很可能儲(chǔ)存、線圈中有電流，有電流就有磁場(chǎng)，能量很可能儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中。在磁場(chǎng)中。 3 3、當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，線圈中的電流從無(wú)到有，其中的磁、當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，線圈中的電流從無(wú)到有，其中的磁場(chǎng)也是從無(wú)到有，這可以看做電源把能量輸送給磁場(chǎng)，場(chǎng)也是從無(wú)到有，這可以看做電源把能量輸送給磁場(chǎng)，儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中。儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中。這一切都只是猜測(cè)！這一切都只是猜測(cè)！四、磁場(chǎng)的能量四、磁場(chǎng)的能量互感現(xiàn)象；自感現(xiàn)象?；ジ鞋F(xiàn)象；自感現(xiàn)象。自感電動(dòng)勢(shì)自感電動(dòng)勢(shì)E E作用：總是阻礙電流變化作用：總是阻礙電流變化自感系數(shù)自感系數(shù)L影響因素影響因素: :線圈的形狀、長(zhǎng)短、線圈

13、的形狀、長(zhǎng)短、匝數(shù)、有無(wú)鐵芯等匝數(shù)、有無(wú)鐵芯等單位：亨單位：亨H、毫亨、毫亨mH、微亨、微亨H自感現(xiàn)象的防治和利用；磁場(chǎng)的能量自感現(xiàn)象的防治和利用；磁場(chǎng)的能量大小大小:E=L:E=L（I/tI/t）互感和自感互感和自感例題例題1 1：如圖所示，如圖所示，L L為一個(gè)純電感線圈（直流電阻為零），為一個(gè)純電感線圈（直流電阻為零），A A為一個(gè)燈泡，下列說(shuō)法正確的是：（為一個(gè)燈泡，下列說(shuō)法正確的是：（ ）A A、開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)S S接通瞬間無(wú)電流通過(guò)燈泡接通瞬間無(wú)電流通過(guò)燈泡B B、開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)S S接通后，電路穩(wěn)定時(shí)，無(wú)電流通過(guò)燈泡接通后，電路穩(wěn)定時(shí)，無(wú)電流通過(guò)燈泡C C、開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)S S斷開(kāi)瞬間無(wú)電流

14、通過(guò)燈泡斷開(kāi)瞬間無(wú)電流通過(guò)燈泡D D、開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)S S接通瞬間及接通穩(wěn)定后，燈泡有由接通瞬間及接通穩(wěn)定后，燈泡有由a a到到b b的電流，的電流，而在開(kāi)關(guān)而在開(kāi)關(guān)S S斷開(kāi)瞬間，燈泡中有從斷開(kāi)瞬間，燈泡中有從b b到到a a的電流的電流L La ab bA AL La ab b例題例題1 1：如圖所示，如圖所示，L L為一個(gè)純電感線圈（直流電阻為零），為一個(gè)純電感線圈（直流電阻為零），A A為一個(gè)燈泡，下列說(shuō)法正確的是：（為一個(gè)燈泡，下列說(shuō)法正確的是：（ ）A A、開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)S S接通瞬間無(wú)電流通過(guò)燈泡接通瞬間無(wú)電流通過(guò)燈泡B B、開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)S S接通后，電路穩(wěn)定時(shí)，無(wú)電流通過(guò)燈泡接通后，電路

15、穩(wěn)定時(shí)，無(wú)電流通過(guò)燈泡C C、開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)S S斷開(kāi)瞬間無(wú)電流通過(guò)燈泡斷開(kāi)瞬間無(wú)電流通過(guò)燈泡D D、開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)S S接通瞬間及接通穩(wěn)定后，燈泡有由接通瞬間及接通穩(wěn)定后，燈泡有由a a到到b b的電流，的電流，而在開(kāi)關(guān)而在開(kāi)關(guān)S S斷開(kāi)瞬間，燈泡中有從斷開(kāi)瞬間，燈泡中有從b b到到a a的電流的電流L La ab bA AB例題例題2 2：如圖所示，線圈的直流電阻為如圖所示，線圈的直流電阻為1010, ,燈泡電阻燈泡電阻R=20R=20 , ,線圈的自感系數(shù)很大線圈的自感系數(shù)很大, ,電源的電動(dòng)勢(shì)電源的電動(dòng)勢(shì)6V6V，內(nèi)阻不，內(nèi)阻不計(jì)計(jì), ,則在閉合則在閉合S S的瞬間，通過(guò)的瞬間，通過(guò)L L的電流為的電流為 A A，通過(guò)燈，通過(guò)燈的電流為的電流為 A;SA;S閉合后電路中的電流穩(wěn)定時(shí)斷開(kāi)閉合后電路中的電流穩(wěn)定時(shí)斷開(kāi)S S的的瞬間瞬間, ,通過(guò)燈的電流為通過(guò)燈的電流為 A A，方向與原電流方，方向與原電流方向向 。 L00.30.6相反相反i i1 1i i2 2-i -i1 1-i -i2 2i iO Ot tt t1 1A Ai i1 1i i2 2-i -i1 1-i -i2 2i iO Ot tt t1 1B Bt ti i1 1i i2 2-i -i1 1-i -i2 2i iO Ot t1 1