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)化問題。 過程與方法過程與方法 1通過對(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)線圈并沒有用導(dǎo)在法拉第的實(shí)驗(yàn)

3、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的的開關(guān)開關(guān)S閉合或段斷開瞬間，線圈閉合或段斷開瞬間，線圈M中的電流突然發(fā)生變化，使其周圍空間產(chǎn)生的磁中的電流突然發(fā)生變化，使其周圍空間產(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)，稱為（互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱為互感電動(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，我們一起來自感現(xiàn)象對(duì)電路有很大的影響，我們一起來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、然后斷開開關(guān)、然后斷開開關(guān)S。實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)一：1 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逐漸逐漸亮起來亮起來。A2A1分析分析A1燈燈S接通接通穿過線圈的電流穿過線圈的電流I 增大增大穿過線圈的磁通量增大穿過線

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流過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，斷開電路。、接通電路，待燈泡正常發(fā)光，斷開電路。觀察：觀察：當(dāng)電路斷開時(shí)，燈泡的亮度變化情況。當(dāng)電路斷開時(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通過線圈的電流通過線圈的電流I 減小減小穿過圈的磁通量減小穿過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斷開斷開？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、通過燈的電流怎樣化？、通過燈的電流怎樣化？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)原來電流在當(dāng)原來電流在增大增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原來電流增大；自感電動(dòng)勢(shì)形成的自感電流與原來來電流增大；自感電動(dòng)勢(shì)形成的自感電流與原來電流方向電流方向相反相反。當(dāng)原來電

9、流在當(dāng)原來電流在減小減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原來電流減??；自感電動(dòng)勢(shì)形成的自感電流與原來來電流減??；自感電動(dòng)勢(shì)形成的自感電流與原來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)體中原來電流的導(dǎo)體中原來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，電流原來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)的大小：與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)稱自感或電感簡(jiǎn)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：亨利，簡(jiǎn)稱亨，符號(hào)是）自感系數(shù)的單位：亨利，簡(jiǎn)稱亨，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，開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光還能維在前面的實(shí)驗(yàn)中，開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光還能維持一小段時(shí)間，有時(shí)甚至?xí)葦嚅_開關(guān)之前更亮，這時(shí)持一小段時(shí)間，有時(shí)甚至?xí)葦嚅_開關(guān)之前更亮，這時(shí)燈泡的能量從哪里來的？燈泡的能量從哪里來的？ 1 1、電源斷開以后，線圈中的電路不會(huì)立即消失，這時(shí)、電源斷開以后，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，說明線圈儲(chǔ)存了能量。的電流仍然可以做功，

12、說明線圈儲(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)開關(guān)閉合時(shí)，線圈中的電流從無到有，其中的磁、當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，線圈中的電流從無到有，其中的磁場(chǎng)也是從無到有，這可以看做電源把能量輸送給磁場(chǎng)，場(chǎng)也是從無到有，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)、有無鐵芯等匝數(shù)、有無鐵芯等單位：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，下列說法正確的是：（為一個(gè)燈泡，下列說法正確的是：（ ）A A、開關(guān)、開關(guān)S S接通瞬間無電流通過燈泡接通瞬間無電流通過燈泡B B、開關(guān)、開關(guān)S S接通后，電路穩(wěn)定時(shí)，無電流通過燈泡接通后，電路穩(wěn)定時(shí)，無電流通過燈泡C C、開關(guān)、開關(guān)S S斷開瞬間無電流

14、通過燈泡斷開瞬間無電流通過燈泡D D、開關(guān)、開關(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，而在開關(guān)而在開關(guān)S S斷開瞬間，燈泡中有從斷開瞬間，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，下列說法正確的是：（為一個(gè)燈泡，下列說法正確的是：（ ）A A、開關(guān)、開關(guān)S S接通瞬間無電流通過燈泡接通瞬間無電流通過燈泡B B、開關(guān)、開關(guān)S S接通后，電路穩(wěn)定時(shí)，無電流通過燈泡接通后，電路

15、穩(wěn)定時(shí)，無電流通過燈泡C C、開關(guān)、開關(guān)S S斷開瞬間無電流通過燈泡斷開瞬間無電流通過燈泡D D、開關(guān)、開關(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，而在開關(guān)而在開關(guān)S S斷開瞬間，燈泡中有從斷開瞬間，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，通過的瞬間，通過L L的電流為的電流為 A A，通過燈，通過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)斷開閉合后電路中的電流穩(wěn)定時(shí)斷開S S的的瞬間瞬間, ,通過燈的電流為通過燈的電流為 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