第六节 -互感和自感课件

章《电磁感应》

节

《互感和自感》

2021/5/91复习回顾：下图为法拉第实验中的原理图，电磁感应现象的本质是什么？请以下图为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？法拉第用过的线圈2021/5/92

问题：在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？2021/5/93一、互感现象1、定义：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，称为互感。互感现象中产生的感应电动势，称为互感电动势。2、本质：一种电磁感应现象2021/5/943、应用：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。变压器就是利用互感现象制成的。2021/5/95收音机的“磁性天线”也是利用互感现象制成。

收音机里的磁性天线.2021/5/96街头的变压器是中型的互感器2021/5/97

变电站的大型变压器是大型的互感器2021/5/98延时继电器试说明这种继电器的工作原理。2021/5/994、互感现象的防止：互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,且可发生于任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电路间的互感。2021/5/910L

问题：K接通瞬间，线圈L本身中会不会产生感应电动势？K2021/5/911

灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来.现象：通电瞬间演示12021/5/912电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍L中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。分析：2021/5/913

为什么灯立即亮灯要过会儿亮呢AB,?BA再看一遍现象分析2021/5/914反馈训练1、实验一中，当电键闭合后，通过灯泡A1的电流随时间变化的图像为图；通过灯泡A2的电流随时间变化的图像为图。ItItItIt

ABCD

LA1RA2

S

R1CA2021/5/915演示2S断开时，A灯突然闪亮一下才熄灭。现象：思考与讨论：P23断电瞬间2021/5/916线圈插铁芯思考与讨论：1、电源断开时，通过线圈L的电流减小，这时会出现感应电动势。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！沿线圈直接流过灯泡！不一致！有可能比原来大！2021/5/917

为什么灯不是立即熄灭，而要闪亮一下才熄灭.断电自感再看一遍现象分析2021/5/918现象:S断开，A灯突然闪一下才熄灭。现象分析:2021/5/919解释：在电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就很快减少，因而在带铁芯的线圈中产生较大感应电动势。虽然这时电源已经断开，但线圈L和灯泡A组成了闭合电路，在这个电路中有感应电流通过，所以灯泡不会立即熄灭。问题：与线圈并联的灯泡为什么突然闪亮一下才熄灭？2021/5/920二、自感现象1.由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象。2.自感现象中产生的电动势叫自感电动势。自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。注意：“阻碍”不是“阻止”，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化起延迟作用。2021/5/9213.自感电动势的方向增反减同

导体电流增加时，阻碍电流增加，此时自感电动势方向与原电流方向相反；导体电流减小时，阻碍电流减小，此时自感电动势方向与原电流方向相同。2021/5/922对同一线圈:电流变化快,穿过线圈的磁通量变化快线圈中产生的自感电动势就大.电流变化慢,穿过线圈的磁通量变化慢线圈中产生的自感电动势就小.对不同线圈:电流变化快慢一样,自感电动势不同2021/5/923三、自感系数1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比2、自感系数L－简称自感或电感（1）决定线圈自感系数的因素：

（2）自感系数的单位：亨利，简称亨，符号是H。常用单位：毫亨（mH）微亨（μH）

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没有铁芯时大得多。3、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力2021/5/924插入铁芯的线圈自感系数变大2021/5/925什么情况下灯泡会闪亮一下再熄灭？原因：在自感系数很大的情况下，灯泡会闪亮一下，然后熄灭。

当自感系数很大时，在开关断开的瞬间，自感线圈会产生瞬时的很高的自感电动势，该电动势会补充A灯或A2灯中的电流，从而使A灯或A2灯中电流突然变大，所以要闪亮一下。2021/5/9264、自感现象的应用——日光灯在交流电路中、在各种用电设备和无线电技术中有着广泛的应用。如日光灯的镇流器等。2021/5/927自感系数很大有时会产生危害：5、自感现象的防止小明去断开正在工作的大功率电动机的开关时，被突然产生的电火花击中了，想一想，为什么？2021/5/928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间产生电火花，烧蚀接触点，甚至引起人身伤害。

2021/5/929

因此，电动机等大功率用电器的开关应该装在金属壳中。最好使用油浸开关，即把开关的接触点浸在绝缘油中，避免出现电火花2021/5/930

由于两根平行导线中的电流方向相反，它们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忽略的程度。双线绕法消除自感现象2021/5/931四、磁场的能量

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？甚至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。

开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中，开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。2021/5/932

阅读教材P24，回答问题：1、线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理解？

2、电的“惯性”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

电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数.2021/5/933

想一想我们本节所学习的互感和自感现象有那些不同点和共同点？2021/5/934小结1、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，称为互感。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。2、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象。3、自感现象中产生的电动势叫自感电动势。（1）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。（2）自感电动势大小：4、自感系数L：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关5、磁场具有能量2021/5/935

课堂训练

1、如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开电键的瞬间会有A.灯A立即熄灭B.灯A慢慢熄灭C.灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭D.灯A突然闪亮一下再突然熄灭LA(A)2021/5/9363、上图中，电阻R的电阻值和电感L的自感系数都很大，但L的直流电阻值很小，A1、A2是两个规格相同的灯泡。则当开关S闭合瞬间，比先亮，最后比亮。

课堂训练2、演示自感的实验电路图如右图所示，L是电感线圈，A1、A2是规格相同的灯泡，R的阻值与L的直流电阻值相同。当开关由断开到合上时，观察到的自感现象是比先亮，最后达到同样亮。

L

A1R

A2

S

R1A2A1A2A1A1A22021/5/937

课堂训练4、如图所示的电路中，D1和D2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与R相同。在电键接通和断开时，灯泡D1和D2亮暗的顺序是A.接通时D1先达最亮，断开时D1后灭B.接通时D2先达最亮，断开时D2后灭C.接通时D1先达最亮，断开时D2后灭D.接通时D2先达最亮，断开时D1后灭D1D2LRS(A)2021/5/9385、如图所示的电路中，电灯A和B与固定电阻的阻值均为R,L是自感系数较大的线圈.当S1闭合、S2断开且电路稳定时,AB亮度相同,再闭合S2,待电路稳定后将S1断开时,下列说法正确的是()课堂训练A.灯B立即熄灭B.灯A将比原来更亮一些后再熄灭C.有电流通过B灯,