教案互感和自感

1、6 互感和自感一、互感现象和自感现象一、互感现象和自感现象二、从能量二、从能量 角度分析自感现象角度分析自感现象三、自感电动势的大小三、自感电动势的大小四、自感系数四、自感系数L L五、自感现象的利用和防止五、自感现象的利用和防止在接通时，在接通时，线圈线圈B B会不会会不会产生感应电动产生感应电动势？为什么势？为什么? ?A AB BS S1 1、互感现象、互感现象接通开关时两个线圈间的电磁感应接通开关时两个线圈间的电磁感应一、互感现象和自感现象一、互感现象和自感现象开关闭合时一节电池让所开关闭合时一节电池让所有人触电有人触电定义：定义：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

2、流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感现象。感应电动势的现象，称为互感现象。互感现象中产生的感应电动势，称为互感电动势。互感现象中产生的感应电动势，称为互感电动势。本质：本质：一种一种电磁感应现象电磁感应现象通电自感：在图中接通开关，通电自感：在图中接通开关，线圈会不会产生感应电动势？线圈会不会产生感应电动势？S SA A2 2、自感现象、自感现象开关断开时开关断开时再体验电磁再体验电磁感应的威力感应的威力 由于导体本身的电流变化而产生的由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象叫电磁感应现象叫自感现象自感现象。 自感现象中产生的电动势叫自感现象中产生的电动势叫自感电自感电动势动

3、势。? ?再看一遍再看一遍现象分析现象分析4 4、通电自感现象、通电自感现象A AB B通电自感的电路S接通接通穿过线圈的电流穿过线圈的电流I I 增大增大穿过线圈的磁通量增大穿过线圈的磁通量增大线圈产生感应电动势线圈产生感应电动势B灯逐渐亮灯逐渐亮流过A、B灯的电流随时间怎样变化？阻碍电流增大阻碍电流增大通电时线圈中的发生的过程A AB BI IA AI It tI IB Bo o 为什么灯不是立即熄灭，而为什么灯不是立即熄灭，而要闪亮一下才熄灭要闪亮一下才熄灭. .再看一遍再看一遍5 5、断电自感现象、断电自感现象通过线圈的电流通过线圈的电流I I 减小减小穿过圈的磁通量减小穿过圈的磁通量

4、减小线圈产生感应电动势线圈产生感应电动势灯逐渐熄灭灯逐渐熄灭阻碍电阻碍电流减小流减小S断开断开1 感应电流方向如何？2 原电流方向如何？O Ot tI I3 通过灯的电流怎样变化？断电时断电时 线圈中发生的过程线圈中发生的过程 注意：注意： “阻碍阻碍”不是不是“阻止阻止”，电流原来怎么变化，电流原来怎么变化还是怎么变还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变，只是变化变慢了，即对电流的变化起化起延迟作用。延迟作用。阻碍导体中原来的电流变化。阻碍导体中原来的电流变化。自感电动势的作用：自感电动势的作用：线圈插铁芯线圈插铁芯断电自断电自感五问感五问1、电源断开时，通过线圈L的电流减小，这时会出现感

5、应电动势。感应电动势的作用是使线圈L中的电流减小得更快些，还是更慢些？2、产生感应电动势的线圈可以看做一个电源，它能向外供电，由于开关已经断开，线圈提供的感应电流将沿什么途径流动？3、开关断开后，通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向是否一致？4、开关断开后，通过灯泡的感应电流是否有可能比原来更大？为了使实验效果更明显，对线圈L有什么要求？更慢些！更慢些！沿线圈直接流过灯泡！沿线圈直接流过灯泡！不一致！不一致！有可能比原来大！有可能比原来大！5、小灯泡在熄灭之前是否要闪亮一下？、小灯泡在熄灭之前是否要闪亮一下？ 不一定不一定 电流通过线圈时，线圈产生磁场，线圈因此具有磁场能。电流通过线圈时，

6、线圈产生磁场，线圈因此具有磁场能。即刚通电时，电能首先要转化为线圈的磁场能，再才转化为即刚通电时，电能首先要转化为线圈的磁场能，再才转化为B灯的电能，故灯的电能，故B灯过一会儿才亮。灯过一会儿才亮。A AB B二、从能量角度分析自感现象二、从能量角度分析自感现象 1 、通电自感中能量变化、通电自感中能量变化 S断开前，线圈中有电流，则线圈中有磁场能。断开前，线圈中有电流，则线圈中有磁场能。 S断开后，线圈存有的磁场能通过灯释放出来，使灯断开后，线圈存有的磁场能通过灯释放出来，使灯延迟熄灭。延迟熄灭。 2、断电自感中的能量变化、断电自感中的能量变化tIttE=IELt=三、自感电动势的大小三、自

7、感电动势的大小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tI四、自感系数LIELt=L L叫自感系数叫自感系数1、物理意义：表示阻碍电流变化的能力2、决定因素：由线圈本身结构决定。其长度越长、横截面越大、匝数越多时自感系数越大。有铁芯比无铁芯自感系数大得多。3、单位：亨利。符号 H。 1 1 应用：应用： 在交流电路中、在各种用电设备在交流电路中、在各种用电设备和无线电技术中有着广泛的应用。如日光灯和无线电技术中有着广泛的应用。如日光灯的镇流器，的镇流器，LCLC振荡电路等。振荡电路等。 2 2 防治：

8、在切断自感系数很大、电流很强的防治：在切断自感系数很大、电流很强的电路的瞬间，产生很高的电动势，形成电弧，电路的瞬间，产生很高的电动势，形成电弧，在这类电路中应采用特制的开关。在这类电路中应采用特制的开关。五、自感现象的利用和防止五、自感现象的利用和防止变压器、电动机等器材都有很大的线圈，当电路中的开关变压器、电动机等器材都有很大的线圈，当电路中的开关断开时，会产生很大的自感电动势，使得开关的金属片之断开时，会产生很大的自感电动势，使得开关的金属片之间产生电火花，烧蚀接触点，甚至引起人身伤害。间产生电火花，烧蚀接触点，甚至引起人身伤害。交流交流电源电源防止防止：电动机等大功率用电：电动机等大功

9、率用电器的开关应该装在金属壳中。器的开关应该装在金属壳中。最好使用油浸开关，即把开最好使用油浸开关，即把开关的接触点浸在绝缘油中，关的接触点浸在绝缘油中，避免出现电火花。避免出现电火花。利用断电自感制成延时继电器利用断电自感制成延时继电器试说明这种继电器的工作原理是什么？试说明这种继电器的工作原理是什么？能起到防止断电自感的作用吗？能起到防止断电自感的作用吗？如图所示，由于两根平行如图所示，由于两根平行导线中的电流方向相反，它们导线中的电流方向相反，它们的磁场可以互相抵消，从而可的磁场可以互相抵消，从而可以使自感现象的影响减弱到可以使自感现象的影响减弱到可以忽略的程度。以忽略的程度。1 1、线

10、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？ 当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都要阻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立即增大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 电也有惯性，你知道吗？电也有惯性，你知道吗？拓展拓展 自感现象自感现象自感电动势自感电动势E E作用：总是阻碍电流变化作用：总是阻碍电流变化自感系数自感系数L

11、L影响因素影响因素: :线圈的形状、长短、线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯等匝数、有无铁芯等单位：亨、毫亨、微亨单位：亨、毫亨、微亨自感现象的防治和利自感现象的防治和利用用大小大小:E=L:E=LI/I/tt自感现象 例例1 1如图所示，如图所示，L L为一个纯电感线圈（直流电阻为零），为一个纯电感线圈（直流电阻为零），A A为一个灯泡，下列说法正确的是：（为一个灯泡，下列说法正确的是：（ ）A A开关开关S S接通瞬间无电流通过灯泡接通瞬间无电流通过灯泡B B开关开关S S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡C C开关开关S S断开瞬间无电流通过灯泡断开瞬间无

12、电流通过灯泡D D开关开关S S接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由a a到到b b的电流，的电流，而在开关而在开关S S断开瞬间，灯泡中有从断开瞬间，灯泡中有从b b到到a a的电流的电流a aL Lb bA Ab ba aL L再看一遍再看一遍返回题目返回题目a aL Lb b返回题目返回题目例例1 1答案答案如图所示，如图所示，L L为一个纯电感线圈（直流电阻为零），为一个纯电感线圈（直流电阻为零），A A为一个灯泡，下为一个灯泡，下列说法正确的是：（列说法正确的是：（ ）A A开关开关S S接通瞬间无电流通过灯泡接通瞬间无电流通过灯泡B B开关开关S S接通后，

13、电路稳定时，无电流通过灯泡接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡C C开关开关S S断开瞬间无电流通过灯泡断开瞬间无电流通过灯泡D D开关开关S S接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由接通瞬间及接通稳定后，灯泡有由a a到到b b的电流，的电流，而在开关而在开关S S断开瞬间，灯泡中有从断开瞬间，灯泡中有从b b到到a a的电流的电流a aL Lb bB B 例例2 2 如图所示，线圈的直流电阻为如图所示，线圈的直流电阻为1010, ,灯泡电阻灯泡电阻R=20R=20 , ,线圈的自感系数很大线圈的自感系数很大, ,电源的电动势电源的电动势6V6V，内，内阻不计阻不计, ,则在闭合则在闭合S S的瞬间，

14、通过的瞬间，通过L L的电流为的电流为 A,A,通过灯的电流为通过灯的电流为 A;SA;S闭合后电路中的电流稳闭合后电路中的电流稳定时断开定时断开S S的瞬间的瞬间, ,通过灯的电流为通过灯的电流为 A A，方向，方向与原电流方向与原电流方向 。 L、灯泡亮暗程度如何变化？、灯泡亮暗程度如何变化？、若灯炮的电阻、若灯炮的电阻，灯的，灯的亮暗程度如何亮暗程度如何变化变化？3、灯在什么条件下会闪亮一下？、灯在什么条件下会闪亮一下？00.30.6相反相反D D-i -i2 2O Oi i1 1i i2 2t t1 1-i -i1 1i iC C-i -i1 1-i -i2 2t tt t1 1i i

15、1 1i i2 2O Oi iA At t1 1O Oi i1 1i i2 2-i -i1 1-i -i2 2i it tB Bt tt t1 1O Oi i2 2i i1 1-i -i1 1-i -i2 2i it tD DS Si i1 1i i2 2A AL L3 3、如右图所示电路中、如右图所示电路中, ,S S闭合时闭合时, ,此时流此时流过线圈过线圈L L的电流为的电流为i i1 1, ,流过灯泡流过灯泡A A的电流为的电流为i i2 2, ,且且i i1 1i i2 2. .在在t t1 1时刻将时刻将S S断开断开, ,那么流过那么流过灯泡的电流随时间变化的图象是下图中灯泡的电

16、流随时间变化的图象是下图中的哪一个的哪一个( )( )cABRLS1S2dbaA A、B B、D D练习、如图所示，练习、如图所示，L L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关泡正常发光，当断开开关S S的瞬间会有什么现象（的瞬间会有什么现象（ ）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 AA 四、四、自感现象的防止及应用：自感现象的防止及应用： 1、日光灯原理（、日光灯原理（应用应用） 日光灯的

17、构造日光灯的构造 镇流器的作用镇流器的作用是自感系数很大的带是自感系数很大的带铁心的线圈，启动时，产生高电压，帮助点铁心的线圈，启动时，产生高电压，帮助点燃；燃； 正常工作时的线圈起降压限制电流作用，正常工作时的线圈起降压限制电流作用，保护灯管。保护灯管。 注意：注意：灯管两端的灯管两端的电压与镇流器的电电压与镇流器的电压之和压之和不不等于电源等于电源电压。电压。启动器的作用启动器的作用 自动开关可用普通开关或短绝缘导线代替。自动开关可用普通开关或短绝缘导线代替。正常工作时不起作用，可以去掉。正常工作时不起作用，可以去掉。 课堂练习：课堂练习：1、关于自感现象，正确的说法是关于自感现象，正确的

18、说法是：（：（ ）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的其自感、线圈中产生的自感电动势较大的其自感系数一定较大；系数一定较大；C、对于同一线圈，当电流变化越大时，线、对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产生的自感电动势也越大；圈中产生的自感电动势也越大；D、自感电动势总是阻碍原来电流变化的。、自感电动势总是阻碍原来电流变化的。D2. 如图所示，多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽略不计，如图所示，多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽略不计，两个电阻的阻值都是两个电阻的阻值都是R，电键，电键S原来打开，电流为原来打开，电流为I0，今，今合上电

19、键将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，合上电键将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，这电动势（这电动势（ ）A. 有阻碍电流的作用，最后电流由有阻碍电流的作用，最后电流由I0 减少到零减少到零B. 有阻碍电流的有阻碍电流的作用作用，最后电流总小于，最后电流总小于I0C. 有阻碍电流增大的作用，因而电流有阻碍电流增大的作用，因而电流I0保持不变保持不变D. 有阻碍电流增大的作用，有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到但电流最后还是增大到2 I0SRRI0LD 提示：线圈中的电流不能突变提示：线圈中的电流不能突变 3、 如图示电路，合上如图示电路，合上S时，发现电流表时，发现电流表A1向左向左偏，则当断开偏，则当断开S的瞬间，电流表的瞬间，电流表A1 、 A2指针的指针的偏转情况是：（偏转情况是：（ ）A. A1向左，向左，A2向右向右B. A1向右，向右，A2向左向左C. A1 、A2都向右都向右D. A1 、A2都向左都向左LR2R1SA1A2解：解：合上合上S后稳定时，后稳