互感和自感 課件【教材精講精研】高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

2.4

互感和自感【學(xué)習(xí)目標(biāo)】(1)通過實(shí)驗(yàn)了解互感與自感現(xiàn)象，會(huì)用自感與互感解釋簡(jiǎn)單的電磁現(xiàn)象；知道互感現(xiàn)象與自感現(xiàn)象是磁場(chǎng)能變化的一種表現(xiàn)。(2)會(huì)從法拉第電磁感應(yīng)定律的視角認(rèn)識(shí)自感現(xiàn)象，了解自感系數(shù)，體會(huì)推理分析的科學(xué)思維方法。(3)知道互感現(xiàn)象與自感現(xiàn)象的防止和應(yīng)用。AB

兩個(gè)線圈A、B之間并沒有導(dǎo)線相連，線圈A與手機(jī)（或MP3等）的音頻輸出端連接，線圈B與擴(kuò)音器的輸入端連接。把線圈A插入線圈B時(shí)能否在擴(kuò)音器上聽見由手機(jī)輸出的聲音？你猜想的依據(jù)是什么？思考與猜想AB①什么是音頻信號(hào)？②為什么能在擴(kuò)音器上聽見由手機(jī)輸出的聲音？①音頻信號(hào)：頻率變化的電流信號(hào)②A線圈中變化的電流（音頻信號(hào)）—→變化的磁場(chǎng)—→B線圈磁通量變化—→產(chǎn)生感應(yīng)電流。劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)1831年，法拉第把兩個(gè)線圈繞在一個(gè)鐵環(huán)上。

法拉第：歷經(jīng)10年，“癡”心不改他在1831年8月29日的日記中寫下了首次成功的記錄。一個(gè)線圈接電源G電源法拉第用過的線圈另一個(gè)線圈接“電流表”當(dāng)給一個(gè)線圈通電或斷電的瞬間，在另一個(gè)線圈上出現(xiàn)了電流。在法拉第的實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)線圈之間并沒有導(dǎo)線相連，但當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(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)。兩個(gè)不相連的電路，

當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(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)。1、互感互感電動(dòng)勢(shì)：互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。一、互感現(xiàn)象2、互感的應(yīng)用無線充電技術(shù)原理電力輸入線圈電力接收線圈輸出感應(yīng)電流輸入交流電一、互感現(xiàn)象2、互感的應(yīng)用變壓器◎傳遞能量◎傳遞信息一、互感現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)：跳環(huán)

收音機(jī)里的“磁性天線”利用互感現(xiàn)象，把廣播電臺(tái)的信號(hào)從一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈傳遞信息2、互感的應(yīng)用一、互感現(xiàn)象3、互感的危害與防止

實(shí)際上互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間，也可以發(fā)生在任何兩個(gè)相互靠近的電路之間。會(huì)影響電路的正常工作。雙線繞法互感的防止電路板磁環(huán)，防止互感一、互感現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)：請(qǐng)3位同學(xué)手拉手，兩邊同學(xué)分別用手直接抓住A和B的金屬部分，請(qǐng)同學(xué)們猜想當(dāng)開關(guān)閉合和斷開時(shí)候通過3位同學(xué)們的電流大小如何？感受如何？請(qǐng)?jiān)囍f出你猜想的依據(jù)。思考與猜想：當(dāng)開關(guān)閉合和斷開時(shí)兩燈泡的亮度有什么特點(diǎn)？請(qǐng)說出你猜想的依據(jù)。觀察兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況A1、A2使用規(guī)格完全一樣的燈泡。閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器R

和

R1

，使A1、A2亮度相同且正常發(fā)光.

然后斷開開關(guān)S。重新閉合S，猜測(cè)觀察到什么現(xiàn)象？思考：當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它是否也能在它本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢？B原B感E感觀察兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況現(xiàn)象：在閉合開關(guān)Ｓ瞬間，燈A2立刻正常發(fā)光，A1卻緩慢發(fā)光，比A2遲一會(huì)兒才正常發(fā)光。電流I增大磁通量Φ增大I感與原電流I反向電流I緩慢增大

如圖，A1、A2

是規(guī)格完全一樣的燈泡。線圈

L的阻值為RL，調(diào)節(jié)變阻器

R，使R=RL。閉合開關(guān)S后，試畫出電流通過A1、A2燈泡電流IA1、IA2隨時(shí)間變化的圖像？自感現(xiàn)象ItIA2IA1對(duì)比兩次圖像的不同流過R的電流流過L的電流

當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，1、自感自感電動(dòng)勢(shì)：自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)在線圈本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。通電自感二、自感現(xiàn)象二、自感現(xiàn)象觀察開關(guān)斷開時(shí)燈泡是否立即熄滅？燈泡的亮度有何變化？現(xiàn)象：開關(guān)斷開時(shí)燈泡沒有立即熄滅，小燈泡先閃亮一下再逐漸熄滅。電流I減小磁通量Φ減小I感與原電流I相同電流I緩慢減小二、自感現(xiàn)象思考：1.開關(guān)斷開時(shí)燈泡為什么沒有立即熄滅？IAILASELRL＜RAIL＞IA二、自感現(xiàn)象思考：2.小燈泡為什么先閃亮一下再逐漸熄滅？IAILASELRL≥RAIL≤IA二、自感現(xiàn)象思考：3.小燈泡在什么情況下逐漸熄滅？思考：4.電源斷開時(shí)，通過線圈L的電流減小，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用是使線圈L中的電流減小得更快些還是更慢些？分析：通過電感線圈I↓?Φ↓?自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙Φ減少?阻礙線圈中的電流減少。B原B感E感IAILASEL二、自感現(xiàn)象思考：5.產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈可以看作一個(gè)電源，它能向外供電。由于開關(guān)已經(jīng)斷開，線圈提供的感應(yīng)電流將沿什么路徑流動(dòng)？這個(gè)電流只能通過A燈形成回路，所以A燈上的電流不是立刻變?yōu)榱?。通過燈泡的感應(yīng)電流與原來電流方向相反OtI思考：6.通過燈的電流怎樣變化？自感現(xiàn)象歸納ALS（1）當(dāng)

IL

IA

時(shí)，會(huì)閃一下，再逐漸熄滅（2）當(dāng)

IL

IA

時(shí)，逐漸熄滅

（1）I原增加，I原與I感方向

。

（2）I原減小，I原與I感方向

。

IAIL>≤相反相同阻礙電流（磁通量）變化：“增反減同”線圈L電流變化磁通量變化自身產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流

如圖用電流傳感器收集開關(guān)斷開前后通過燈泡A、線圈L的電流IA、IL隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)：（1）若RL=RA相等，請(qǐng)定性作出電腦上顯示的IA、IL時(shí)間變化圖像？（2）若

RL

遠(yuǎn)小于RA，請(qǐng)定性作出電腦上顯示的IA、IL時(shí)間變化圖像？自感現(xiàn)象電流傳感器ALSIAILRL=RAIAILItRL

遠(yuǎn)小于RAIAILIt通電自感：A2立刻就正常發(fā)光，A1逐漸變亮。斷電自感：A1和A2緩慢熄滅當(dāng)IL>IA2則，A2就會(huì)閃亮一下再熄滅當(dāng)IL≤IA2則，A2就會(huì)緩慢的熄滅通電自感：A燈立刻就正常發(fā)光，隨后緩慢變暗，甚至熄滅斷電自感：A燈緩慢熄滅當(dāng)IL>IA則，燈泡就會(huì)閃亮一下再熄滅當(dāng)IL≤IA則，燈泡就會(huì)緩慢的熄滅通電自感斷電自感用電流傳感器顯示自感對(duì)電流的影響開關(guān)閉合時(shí)電流是逐漸增大的去掉電感線圈開關(guān)閉合時(shí)電流是瞬間增大思考與猜想：當(dāng)開關(guān)閉合和斷開時(shí)通過兩個(gè)電流表的示數(shù)大小和方向有什么特點(diǎn)？請(qǐng)說出你猜想的依據(jù)。3.自感的應(yīng)用與防止（1）應(yīng)用感應(yīng)圈日光燈鎮(zhèn)流器震蕩電流——發(fā)射電波二、自感現(xiàn)象3、自感的應(yīng)用與防止大型電動(dòng)機(jī)（3）防止油浸開關(guān)電弧火花——燒蝕開關(guān)。（2）危害二、自感現(xiàn)象電動(dòng)機(jī)等大功率用電器的開關(guān)應(yīng)該裝在金屬殼中。最好使用油浸開關(guān)，即把開關(guān)的接觸點(diǎn)浸在絕緣油中，避免出現(xiàn)電火花。自感現(xiàn)象的利用和防止L很大??！?李輝劉偉劉偉為什么會(huì)有電擊的感覺？自感電動(dòng)勢(shì)因?yàn)樗詫?duì)于一個(gè)特定的線圈，n、S是定值所以三

、自感系數(shù)三

、自感系數(shù)1.自感電動(dòng)勢(shì)的大?。?/p>

4.自感系數(shù)的大小因素：2.L：

，簡(jiǎn)稱

或

。用來描述電感線圈對(duì)其中電流的

作用。L越大，E越大，對(duì)電流阻礙越

。3.單位是：

，簡(jiǎn)稱

，

1H=

mH=

μH自感系數(shù)自感電感阻礙大亨利亨103106由線圈本身特點(diǎn)（大小、形狀、圈數(shù)、是否有鐵芯等因素）決定。自感系數(shù)電流變化率與電流的變化率成

比。正自感系數(shù)由線圈本身的性質(zhì)決定，與線圈是否通電無關(guān)。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)比沒有鐵芯時(shí)大得多。L

小L

大約瑟夫·亨利HenryJoseph1797-1878美國(guó)著名物理學(xué)家，1867年起，任美國(guó)科學(xué)院第一任院長(zhǎng);1829年制成了能提起一噸重鐵塊的電磁鐵；1830年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，比法拉第早一年；1832年發(fā)現(xiàn)了電流的自感現(xiàn)象；……從來不申請(qǐng)專利無償貢獻(xiàn)給社會(huì)斷電自感：開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光還能維持一小段時(shí)間，能量是從哪里來的？自感線圈電流磁場(chǎng)磁場(chǎng)能1.磁場(chǎng)能：儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中的能量2.電的“慣性”四、磁場(chǎng)的能量互感發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間。①變壓器；②無線充電；③電磁爐；④探雷器；⑤手持安檢儀。自感在線圈本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。通電自感；斷電自感；其它應(yīng)用……彈簧K并不會(huì)立刻將銜鐵D拉起而使觸頭C（連接工作電路）離開，而是過一小段時(shí)間后才執(zhí)行這個(gè)動(dòng)作。延時(shí)繼電器就是因此而得名的。（1）請(qǐng)解釋：當(dāng)開關(guān)S斷開后，為什么電磁鐵還會(huì)繼續(xù)吸住銜鐵一小段時(shí)間？（2）如果線圈B不閉合，是否會(huì)對(duì)延時(shí)效果產(chǎn)生影響？為什么？如圖所示是一種延時(shí)繼電器的示意圖。鐵芯上有兩個(gè)線圈A和B。線圈A跟電源連接，線圈B兩端連在一起，構(gòu)成一個(gè)閉合電路。在斷開開關(guān)S的時(shí)候，練習(xí)與應(yīng)用解析：【例題】L是自感系數(shù)很大的線圈，但其自身的電阻幾乎為0。A和B是兩個(gè)相同的小燈泡。(1)當(dāng)開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合時(shí)，A、B兩個(gè)燈泡的亮度將如何變化?2)當(dāng)開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_時(shí)，A、B兩個(gè)燈泡的亮度又將如何變化?1、當(dāng)開關(guān)由斷開變?yōu)殚]合時(shí)，兩燈立即有電壓，同時(shí)發(fā)光，由于線圈的電阻很小，B燈被線圈短路，由亮變暗直到不亮；A燈由亮變?yōu)楦痢?、當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，A燈沒有了電壓立即熄滅；線圈中電流減少時(shí)，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，給B燈提供短暫的電流使B燈緩慢熄滅。一、互感現(xiàn)象二、自感現(xiàn)象1.通電自感產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙自身電流的增大2.

斷電自感產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙自身電流的減小三、自感系數(shù)課堂小結(jié)1、如圖所示，是一種延時(shí)開關(guān)的原理圖，當(dāng)S1閉合時(shí)，電磁鐵F將銜鐵D吸下，C線路接通；當(dāng)S1斷開時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用，D將延遲一段時(shí)間才被釋放．則(

)A．由于A線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用B．由于B線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用C．如果斷開B線圈的開關(guān)S2，無延時(shí)作用D．如果斷開B線圈的開關(guān)S2，延時(shí)將變長(zhǎng)S2閉合，S1斷開時(shí)，線圈B中有感應(yīng)電流，產(chǎn)生電磁感應(yīng)作用若S2斷開，線圈B中不產(chǎn)生感應(yīng)電流而起不到延時(shí)作用BC解析：2、在如圖所示的甲、乙電路中，電阻R和燈泡電阻值相等，自感線圈L的電阻值可認(rèn)為是零．在接通開關(guān)S時(shí)，則(

)A．在電路甲中，A將漸漸變亮B．在電路甲中，A將先變亮，后漸漸變暗C．在電路乙中，A將漸漸變亮D．在電路乙中，A將由亮漸漸變暗，后熄滅在電路甲中,通過燈泡的電流只能慢慢增加。在電路乙中,通過自感線圈的電流逐漸增加,而通過燈泡的電流逐漸減小,流過線圈的電流最大時(shí)，通過燈泡的電流可以認(rèn)為是零自感線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)來阻礙電流的流入。AD解析：3、如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，電感線圈L的電阻不計(jì)，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值。在t＝0時(shí)刻閉合開關(guān)S，經(jīng)過一段時(shí)間后，在t＝t1時(shí)刻斷開S.下列表示A、B兩點(diǎn)間電壓UAB隨時(shí)間t變化的圖象中，正確的是（）B4(多選)如圖所