物理：《互感与自感》(新人教选修3-2)

1、 教学目标教学目标 1、知道什么是互感现象以及互感现象在实际生、知道什么是互感现象以及互感现象在实际生 活中的应用活中的应用 2、知道什么是自感现象以及自感电动势、知道什么是自感现象以及自感电动势 3、理解自感系数是表示线圈本身特征的物理量，、理解自感系数是表示线圈本身特征的物理量， 以及自感系数的单位以及自感系数的单位 4、通过演示通断电自感实验，认识自感现象及、通过演示通断电自感实验，认识自感现象及 其特点其特点 5、了解日光灯的工作原理、了解日光灯的工作原理 6、能用电磁感应原理，解释生产和生活中的某、能用电磁感应原理，解释生产和生活中的某 些自感现象些自感现象 复习回顾：复习回顾： 下

2、图为法拉第实验中的原理图，请以下图为下图为法拉第实验中的原理图，请以下图为 例说明感应电动势的产生条件、方向如何判例说明感应电动势的产生条件、方向如何判 断和大小如何计算？感应电流的产生条件？断和大小如何计算？感应电流的产生条件？ 法拉法拉 第用第用 过的过的 线圈线圈 G P 线圈线圈L L1 1 线圈线圈L L2 2 滑动变阻器滑动变阻器P滑动时：线圈滑动时：线圈2中是否有感中是否有感 应电流？应电流？ 一、互感现象一、互感现象 1 1、 当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电 动势的现象，称为动势的现象，称为互感互感。互感现象中产生的

3、感应电动势，。互感现象中产生的感应电动势， 称为称为互感电动势。互感电动势。 2 2、利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线、利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线 圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛应用。变压器圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛应用。变压器 就是利用互感现象制成的。就是利用互感现象制成的。 街头的变压器是中型的互感器街头的变压器是中型的互感器 变电站的大型变压器是大型的互感器变电站的大型变压器是大型的互感器 问题情景：问题情景： 如图断开或闭合开关瞬间，如图断开或闭合开关瞬间，CDCD中会有感应中会有感应 电流吗？这是互感吗？电流吗？这是互感吗？ AB S

4、 G CD I 3、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的 两个线圈之间两个线圈之间,且可发生于任何两个相互靠且可发生于任何两个相互靠 近的电路之间。近的电路之间。 G P 线圈线圈L L1 1 线圈线圈L L2 2 滑动变阻器滑动变阻器P滑动时：线圈滑动时：线圈2中产生感应中产生感应 电动势电动势 线圈线圈1中是否也会发生电磁感应现象？中是否也会发生电磁感应现象？ 二、自感现象二、自感现象 1、由于导体由于导体本身的电流本身的电流发生变化而发生变化而 产生的电磁感应现象，叫产生的电磁感应现象，叫自感现象自感现象。 (“自我感应自我感应” ”) 2、自感现象中产

5、生、自感现象中产生 的电动势叫的电动势叫自感电动自感电动 势势。 3 3. .自感电动势的作用自感电动势的作用：阻碍阻碍导体中导体中原来的电原来的电 流变化流变化。 4 4. .自感电动势方向判定：楞次定律；增反减自感电动势方向判定：楞次定律；增反减 同同 1）导体中原电流增大时，自感电动势阻碍它增大。）导体中原电流增大时，自感电动势阻碍它增大。 2）导体中原电流减小时，自感电动势阻碍它减小。）导体中原电流减小时，自感电动势阻碍它减小。 “阻碍阻碍”不是不是“阻止阻止”，电流还是变化的，电流还是变化的 开关闭合现象开关闭合现象？ 演示1 A A2 2 先亮 先亮 A A1 1 后亮 后亮 实验

6、一：通电自感实验一：通电自感 现象：现象：在闭合开关瞬间，在闭合开关瞬间， 灯灯A2立刻正常发光，立刻正常发光，A1却比却比 A2迟一段时间才正常发光。迟一段时间才正常发光。 原因：原因：由于线圈自身的磁通量增加而产生了感应由于线圈自身的磁通量增加而产生了感应 电动势，这个电动势总是阻碍磁通量的变化即阻碍电动势，这个电动势总是阻碍磁通量的变化即阻碍 线圈中电流的变化，故通过线圈中电流的变化，故通过A1的电流不能立即增大，的电流不能立即增大， A1的亮度只能慢慢增加，最终与的亮度只能慢慢增加，最终与A2相同。相同。 结论结论1:自感电动势自感电动势的作用的作用 “ 阻碍阻碍”原电流的增加，但最终

7、没有原电流的增加，但最终没有 “阻止阻止”其增加其增加 例例1.实验一中，当电键闭合后，实验一中，当电键闭合后， 通过灯泡通过灯泡A1的电流随时间变化的的电流随时间变化的 图像为图像为 _图；通过灯泡图；通过灯泡A2的电的电 流随时间变化的图像为流随时间变化的图像为_图。图。 I t I t I t I t A B C D C A 课堂例题 触摸电压实验 工作原理：工作原理：利用充电电池供电能产利用充电电池供电能产 生生30万伏万伏的高压，使侵犯者瞬间失的高压，使侵犯者瞬间失 去抵抗力，而这种去抵抗力，而这种高压低电流高压低电流的工的工 作原理，是不会造成严重伤害的。作原理，是不会造成严重伤害

8、的。 开关断开现象开关断开现象？ 演示2 灯泡灯泡闪亮闪亮后熄灭后熄灭 实验二：断电自感实验二：断电自感 断电前 断电后 结论结论2:自感电动势自感电动势的作用的作用 “ 阻碍阻碍”原电流的减少，但最终没有原电流的减少，但最终没有 “阻止阻止”其减少其减少 例例2.在实验二中，若线圈在实验二中，若线圈L的电阻的电阻RL与灯泡与灯泡 A的电阻的电阻RA相等，则电键断开前后通过线相等，则电键断开前后通过线 圈的电流随时间的变化图像为圈的电流随时间的变化图像为_图，通过图，通过 灯泡的电流随时间的变化图像为灯泡的电流随时间的变化图像为_图；图； 若若RL远小于远小于RA，则电键断开前后通过线圈的电流

9、随时，则电键断开前后通过线圈的电流随时 间的变化图像为间的变化图像为_图，通过灯泡的电流图像为图，通过灯泡的电流图像为_图。图。 A B C D I t I t I t I t A C BD 课堂例题 自感电动势自感电动势 磁通量变化率磁通量变化率 正比关系正比关系 电 流 变 化 率电 流 变 化 率 正比关系正比关系 正比关系正比关系 t I E 自感系数自感系数 E t t I t t E t I LE 自感电动势的大小：自感电动势的大小： 三、自感系数三、自感系数 1 1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比 2 2、自感系数、自感系数 L L

10、简称自感或电感简称自感或电感 （1 1）决定线圈自感系数的因素：）决定线圈自感系数的因素： （2 2）自感系数的单位：）自感系数的单位：亨利亨利，简称亨，符号是，简称亨，符号是 H H。 常用单位：毫亨（常用单位：毫亨（m Hm H） 微亨（微亨（H H） 1 H=10 1 H=103 3 mH=10mH=106 6 uH uH I EL t 实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感 系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比 没有铁芯时大得多。没有铁芯时大得多。 3 3、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能

11、力、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力 自感系数很大有时会产生危害： 四、磁场的能量四、磁场的能量 问题：在断电自感的实验中，为什么开关问题：在断电自感的实验中，为什么开关 断开后，灯泡的发光会持续一段时间？甚断开后，灯泡的发光会持续一段时间？甚 至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨 论。论。 开关闭合开关闭合时线圈中有电流，电流产生时线圈中有电流，电流产生 磁场，电能转化为磁场的能量；磁场，电能转化为磁场的能量； 开关断开开关断开时，线圈作用相当于电源，时，线圈作用相当于电源， 把磁场中的能量转化成电能。把磁场中的能量转化成电能。 日光灯就是利用自

12、感现象的例子。灯管的两端 各有一个灯丝，灯管内充有微量的氩和稀薄的天然 汞蒸气，灯管内壁涂有荧光物质。当灯管内的气体 被击穿而导电时，灯管两端的灯丝就会释放出大量 的电子，这些电子与汞原子碰撞而放出紫外线，涂 在灯管内的荧光物质在紫外线的照射下发出可见光， 根据不同的需要充以不同的气体，并在管的内壁上 涂上不同的荧光物质，就可以制造出不同颜色的日 光灯了。 五、自感现象应用五、自感现象应用 日光灯原理日光灯原理 启动器的作用启动器的作用： 是当开关闭合时电源把电压加在启动器两极间， 使氖气放电发出辉光，辉光产生的热量使U形触片膨 胀变形接触静触片使电路导通，于是镇流器中的线圈 和灯管中的灯丝就

13、有电流流过，电路接通后，启动器 中的氖气停止放电，U形触片冷却收缩恢复原状，电 路断开。镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压，这个 电压加上电源两端的电压一起加在灯管的两端，使水 银蒸汽开始放电导通，使日光灯发光。 电容器作用：电容器作用： 是在动静触片分离时避免产生火花而燃烧，没有 电容器，启动器也能正常工作，日光灯启动后，启 动器就更不需要了。 镇流器的作用：镇流器的作用： 镇流器是一个自感系数很大的线圈，在日关灯 点燃，利用自感现象，产生瞬时高压，在日关灯正 常发光时，利用自感现象起降压限流作用。 a、日光灯启动时需要一个瞬时高压，正常发光时又需、日光灯启动时需要一个瞬时高压，正常发光时又需

14、 要一个低于要一个低于220V的工作电压。的工作电压。 b、自感系数较大的线圈（镇流器）在断开时能产生瞬、自感系数较大的线圈（镇流器）在断开时能产生瞬 时高压，可谁来充当自动开关？时高压，可谁来充当自动开关？ 启动器启动器 E自自 E E自自+E L A 镇流器的作用镇流器的作用 1、点燃时产生瞬时高压点燃时产生瞬时高压 2、工作时降压限流、工作时降压限流 阅读教材最后一段阅读教材最后一段P P24 24，回答问题： ，回答问题： 1 1、线圈能够体现电的、线圈能够体现电的“惯性惯性”，应该怎样理解？，应该怎样理解？ 2 2、电的、电的“惯性惯性”大小与什么有关？大小与什么有关？ 当线圈通电瞬

15、间和断电瞬间，自感电动势都当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都 要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能 立即增大到最大值或不能立即减小为零立即增大到最大值或不能立即减小为零 电的电的“惯性惯性”大小决定于线圈的自感系数大小决定于线圈的自感系数 学以致用：学以致用： 例例1：关于自感现象，下列说法正确的是（：关于自感现象，下列说法正确的是（ ） A、感应电流一定和原电流方向相反、感应电流一定和原电流方向相反 B、线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数、线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数 一定较大一定较大 C、对于同一线圈，当电流变化较快时，

16、线圈中的、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的 自感系数较大自感系数较大 D、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的 自感电动势也较大自感电动势也较大 D 例例2 2、如图所示，、如图所示，L L为自感系数较大的为自感系数较大的 线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，线圈，电路稳定后小灯泡正常发光， 当断开电键的瞬间会有当断开电键的瞬间会有 A A 、 灯灯A A立即熄灭立即熄灭 B B 、 灯灯A A慢慢熄灭慢慢熄灭 C C 、 灯灯A A突然闪亮一下再慢慢熄灭突然闪亮一下再慢慢熄灭 D D 、 灯灯A A突然闪亮一下再突然熄灭突然闪亮一下再突然熄灭

17、 L A A 0 2 E I R 例例3.3.如图所示，两个电阻均为如图所示，两个电阻均为R R，电感，电感 线圈线圈L L的电阻及电池内阻均可忽略不计，的电阻及电池内阻均可忽略不计， S S原来断开，电路中电流原来断开，电路中电流 ， 现将现将S S闭合，于是电路中产生了自感电动势，闭合，于是电路中产生了自感电动势， 此自感电动势的作用是（此自感电动势的作用是（ ） 0 I 0 I 0 2I A.使电路的电流减小，最后使电路的电流减小，最后 减小为零减小为零 B.有阻碍电流增大的作用，最后电流小于有阻碍电流增大的作用，最后电流小于 C.有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变有阻碍电流增大的

18、作用，因而电流总保持不变 D.有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为 D 例例4：如图所示，电路甲、乙中，电阻：如图所示，电路甲、乙中，电阻R和自感线圈和自感线圈L的的 电阻值都很小，接通电阻值都很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡，使电路达到稳定，灯泡D 发光。则（发光。则（ ） A在电路甲中，断开在电路甲中，断开S，D将逐渐变暗将逐渐变暗 B在电路甲中，断开在电路甲中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗将先变得更亮，然后渐渐变暗 C在电路乙中，断开在电路乙中，断开S，D将渐渐变暗将渐渐变暗 D在电路乙中，断开在电路乙中，断开S，D将变得更亮，然后渐渐变暗将变得更亮，然后渐渐变暗 AD 小小 结结 1 1、 当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生 感应电动势的现象，称为感应电动势的现象，称为互感互感。互感现象产生的。互感现象产生的 感应电动势，称为感应电动势，称