《互感和自感》課件(新人教版選修3-2)

第四章電磁感應(yīng)第6節(jié)

互感和自感1.如圖4－6－1所示，導(dǎo)線ab和cd互相平行，則下列四種情況下，導(dǎo)線cd中無(wú)電流的是(

)A．開(kāi)關(guān)S閉合或斷開(kāi)的瞬間B．開(kāi)關(guān)S是閉合的，但滑動(dòng)觸頭向左滑C．開(kāi)關(guān)S是閉合的，但滑動(dòng)觸頭向右滑D．開(kāi)關(guān)S始終閉合，滑動(dòng)觸頭不動(dòng)

在法拉第的實(shí)驗(yàn)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)線圈中為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢？一、互感現(xiàn)象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)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱為互感?；ジ鞋F(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱為互感電動(dòng)勢(shì)。2.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.3、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，互感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。收音機(jī)里的磁性天線.L

問(wèn)題：K接通瞬間，線圈L本身中會(huì)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？K

燈泡A2立刻正常發(fā)光，跟線圈L串聯(lián)的燈泡A1逐漸亮起來(lái).現(xiàn)象：通電瞬間演示1電路接通時(shí)，電流由零開(kāi)始增加，穿過(guò)線圈L的磁通量逐漸增加，L中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與原來(lái)的電流方向相反，阻礙L中電流增加，即推遲了電流達(dá)到正常值的時(shí)間。分析：演示2S斷開(kāi)時(shí)，A燈突然閃亮一下才熄滅?，F(xiàn)象：思考與討論：P23斷電瞬間二、自感現(xiàn)象1.由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象。2.自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì).3.自感電動(dòng)勢(shì)的作用：阻礙導(dǎo)體中原來(lái)的電流變化。

注意：“阻礙”不是“阻止”，電流原來(lái)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。自感電動(dòng)勢(shì)的方向增反減同

導(dǎo)體電流增加時(shí)，阻礙電流增加，此時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向相反；導(dǎo)體電流減小時(shí)，阻礙電流減小，此時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向相同.

如圖4－6－6所示的電路可用來(lái)測(cè)定自感系數(shù)較大的線圈的直流電阻，線圈兩端并聯(lián)一個(gè)電壓表，用來(lái)測(cè)量自感線圈兩端的直流電壓，在實(shí)驗(yàn)完畢后，將電路拆去時(shí)應(yīng)(

)A．先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1

B．先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2C．先拆去電流表 D．先拆去電阻RB三、自感系數(shù)1.自感電動(dòng)勢(shì)的大?。号c電流的變化率成正比.2.自感系數(shù)L----簡(jiǎn)稱自感或電感（1）決定線圈自感系數(shù)的因素：（2）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mH微亨μH

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)比沒(méi)有鐵芯時(shí)大得多。一個(gè)線圈的電流在0.001s內(nèi)有0.02A的變化，產(chǎn)生50V的自感電動(dòng)勢(shì)，求線圈的自感系數(shù)．如果這個(gè)電路中的電流的變化率變?yōu)?0A/s，自感電動(dòng)勢(shì)又有多大？關(guān)于線圈自感系數(shù)的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是()A．自感電動(dòng)勢(shì)越大，自感系數(shù)也越大B．把線圈中的鐵芯抽出一些，自感系數(shù)減小C．把線圈匝數(shù)增加一些，自感系數(shù)變大D．線圈中的電流等于零時(shí)，自感系數(shù)也等于零

閱讀教材P24，回答問(wèn)題：1、線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性”，應(yīng)該怎樣理解？

2、電的“慣性”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(shì)都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

電的“慣性”大小決定于線圈的自感系數(shù).問(wèn)題：在斷電自感的實(shí)驗(yàn)中，為什么開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，燈泡的發(fā)光會(huì)持續(xù)一段時(shí)間？甚至?xí)仍瓉?lái)更亮？試從能量的角度加以討論。四、磁場(chǎng)的能量問(wèn)題：在斷電自感的實(shí)驗(yàn)中，為什么開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，燈泡的發(fā)光會(huì)持續(xù)一段時(shí)間？甚至?xí)仍瓉?lái)更亮？試從能量的角度加以討論。

開(kāi)關(guān)閉合時(shí)線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，能量?jī)?chǔ)存在磁場(chǎng)中，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，線圈作用相當(dāng)于電源，把磁場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)化成電能。自感現(xiàn)象的應(yīng)用和防止

1應(yīng)用：在交流電路中、在各種用電設(shè)備和無(wú)線電技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。如日光燈的鎮(zhèn)流器等。

2防止：在切斷自感系數(shù)很大、電流很強(qiáng)的電路的瞬間，產(chǎn)生很高的電動(dòng)勢(shì)，形成電弧，在這類電路中應(yīng)采用特制的開(kāi)關(guān)。

由于兩根平行導(dǎo)線中的電流方向相反，它們的磁場(chǎng)可以互相抵消，從而可以使自感現(xiàn)象的影響減弱到可以忽略的程度。雙線繞法消除自感現(xiàn)象

課堂訓(xùn)練

演示自感的實(shí)驗(yàn)電路圖如右圖所示，L是電感線圈，A1、A2是規(guī)格相同的燈泡，R的阻值與L的直流電阻值相同。當(dāng)開(kāi)關(guān)由斷開(kāi)到合上時(shí)，觀察到的自感現(xiàn)象是

比

先亮，最后達(dá)到同樣亮。

L

A1R

A2

SR1A2A1DA10.在如圖9所示的電路中，電流表的內(nèi)阻不計(jì)，電阻R1＝2.5Ω，R2＝7.5Ω，線圈的直流電阻可以忽略。閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間，電流表讀數(shù)I1＝0.2A，當(dāng)線圈中的電流穩(wěn)定后，電流表的讀數(shù)I2＝0.4A。試求電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。

SA

LR1R2如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝15V，內(nèi)阻忽略不計(jì)．R1＝5Ω，R2＝15Ω，電感線圈的電阻不計(jì)，求當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通的瞬間，S接通達(dá)到穩(wěn)定時(shí)及S切斷的瞬間流過(guò)R1的電流

LR1R2

S開(kāi)關(guān)S接通瞬間，流過(guò)線圈L的電流不能突變，所以流過(guò)R1的電流仍為0.達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，線圈相當(dāng)于導(dǎo)線，所以流過(guò)R1的電流為I1＝ER1＝155A＝3A．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，流過(guò)線圈L的電流不能突變，所以流過(guò)R1的電流仍為3A.如圖所示，水平固定的閉合導(dǎo)軌分別由平行的直軌和同心半圓形導(dǎo)軌構(gòu)成，兩軌間距離均為d，同心圓的內(nèi)圓半徑均為d.兩軌間充滿勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向垂直紙面向里，內(nèi)外兩條軌道間用導(dǎo)線和電阻為R的電阻連接，其他電阻可忽略.一根導(dǎo)體棒在兩軌道上滑動(dòng)，棒在平行直軌道上垂直導(dǎo)軌做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度大小為v；棒在圓弧導(dǎo)軌上勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，棒與外圓軌道接觸點(diǎn)的線速度大小為v，運(yùn)動(dòng)中棒的延長(zhǎng)線始終過(guò)圓心O1或O2。求：(1)當(dāng)棒在圓弧導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)，電阻R兩端的電壓U；(2)棒在平直導(dǎo)軌上移動(dòng)距離為L(zhǎng)的過(guò)程中，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q.（2分）24．(12分)解：（1）根據(jù)題意,棒在圓弧軌上滑行角速度為 1根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律

2由幾何知識(shí)可知 3聯(lián)立123，得R兩端的電壓 4（2）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，棒在直軌上滑行產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 5通過(guò)電阻的電流 6又 7根據(jù)焦耳定律 8聯(lián)立5678，得 9評(píng)分參考：158式各2分，234679式各1分。11、如圖所示，是一個(gè)水平放置的導(dǎo)體框架，寬度L=1.50m，接有電阻R=0.20Ω,設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)和框架平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40T,方向如圖.今有一導(dǎo)體棒ab跨放在框架上，并能無(wú)摩擦地沿框滑動(dòng)，框架及導(dǎo)體ab電阻均不計(jì)，當(dāng)ab以v=4.0m/s的速度向右勻速滑動(dòng)時(shí)，試求：（1）導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小？（2）回路上感應(yīng)電流的大??？（3）要維持ab作勻速運(yùn)動(dòng)，外力應(yīng)多大？12、面積S=0.2m2、n=100匝的圓形線圈，處在如圖所示的磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間t變化的規(guī)律是B=0.02t，R=3Ω，C=30μF，線圈電阻r=1Ω，求：（1）通過(guò)R的電流大小和方向

（2）電容器的電荷量。13．正方形金屬線框abcd，每邊長(zhǎng)=0.1m，總質(zhì)量m=0.1kg，回路總電阻

Ω，用細(xì)線吊住，線的另一端跨過(guò)兩個(gè)定滑輪，掛著一個(gè)質(zhì)量為M=0.