2.4 互感和自感 课件 高二物理人教版（2019）选择性必修二

第4节

互感和自感第二章电磁感应这就是我们今天将要学习的互感现象。你知道出现这一现象的原因吗？1.了解互感和自感现象，会用自感和互感解释简单的电磁现象。2.会从法拉第电磁感应的视角认识自感现象，了解自感系数。3.知道互感现象和自感现象的防止和应用。知识点一：互感现象1.定义两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象。产生的电动势叫作互感电动势。变化的电流变化的磁场变化的磁通量感应电动势2.应用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，变压器、收音机的“磁性天线”就是利用互感现象制成的。无线充电变压器能量转化电能磁场能电能内能3.危害互感现象能发生在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正常工作。互感的防止电路板线圈的双线绕法1.如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流

iA随时间

t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是(

)A．t1时刻，两环作用力最大B．t2和

t3时刻，两环相互吸引C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥D．t3和

t4时刻，两环相互吸引B练一练知识点二：自感现象1.自感：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势。这种现象称为自感。2.自感电动势自感现象中产生的电动势叫自感电动势。3.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。演示实验：通电自感现象1.实验器材规格相同的两个灯泡、线圈一个、可调电阻两个、直流电源、开关、导线。RA1。A2R1ESL2.实验步骤（1）如图所示的电路中，两个灯泡A1

和A2

的规格相同，A1

与线圈L串联后接到电源上，A2

与可调电阻R串联后接到电源上。开关闭合时观察灯泡的发光情况（2）先闭合开关S，调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，再调节可调电阻R1

，使它们都正常发光，然后断开开关S。（3）重新接通电路。注意观察，在开关闭合的时候两个灯泡的发光情况。（4）拆去一部分铁芯，接通电路，注意观察，在开关闭合的时候两个灯泡的发光情况。（5）重新装上铁芯，增加线圈的匝数，注意观察，在开关闭合的时候两个灯泡的发光情况。视频：通电自感现象3.实验现象接通电源的瞬间，A2立刻正常发光；A1过一会儿才亮起来，最终与A2亮度相同。4.实验结论电流增大时，线圈的自感电动势RA1。A2R1ESL“阻碍”原电流的增大，方向与线圈中原电流方向相反，匝数越多，安装上铁芯自感现象越明显。演示实验：断电自感现象1.实验器材一个灯泡、线圈一个、直流电源、开关、导线。A。ESL开关断开时观察灯泡的亮度2.实验步骤（1）如图所示的电路中，A与线圈L并联后接到电源上。（2）先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关。注意观察开关断开时灯泡的亮度。（3）拆去一部分铁芯，接通电路，注意观察，在开关断开的时候两个灯泡的发光情况。（4）重新装上铁芯，注意观察，在开关断开的时候两个灯泡的发光情况。视频：断电自感现象3.实验现象S断开时，A灯突然闪亮一下才熄灭。4.实验结论电流减小时，线圈的自感电动势A。ESL“阻碍”原电流的减小，方向与线圈中原电流方向相同，匝数越多，安装上铁芯自感现象越明显。1.有关自感现象,下列叙述中正确的是：（）A、有铁芯的多匝金属线圈中,通过的电流强度不变时,无自感现象发生,线圈的自感系数为零B、导体中所通电流发生变化时,产生的自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化C、线圈中所通电流越大,产生的自感电动势也越大D、线圈中所通电流变化越大,产生的自感电动势也越大B练一练1.自感电动势也是感应电动势，同样遵从法拉第电磁感应定律，实验表明，磁场的强弱正比于电流的强弱，也就是说，磁通量的变化正比于电流的变化。因此，自感电动势正比于电流的变化率知识点三：自感系数L：

自感系数简称自感或电感2.单位：亨利H，常用的单位还有毫亨（mH）、微亨（μH）。3.不同的线圈，电感L大小不同。L小L大线圈长度越长、线圈越大、匝数越多，它的自感系数越大，给线圈中加入铁芯，自感系数比没有铁芯大得多。A练一练1.如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡，线圈L自感系数足够大，电阻可以忽略不计。下列说法中正确的是（）A．合上开关S时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B．合上开关S时，A1和A2同时亮C．断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭D．断开开关S时，

流过A2的电流方向向右2.某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是(

)A．电源的内阻较大 B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大C3.图中的小灯泡A、B完全相同，带铁心的线圈自感系数很大、电阻忽略不计，则（）A．S闭合瞬间，A灯不亮，B灯立即亮B．S闭合瞬间，B灯不亮，A灯立即亮C．S闭合瞬间，A、B灯同时亮，以后B灯更亮，A灯熄灭D．稳定后再断开S的瞬间，A、B灯立即熄灭C3.图中的小灯泡A、B完全相同，带铁心的线圈自感系数很大、电阻忽略不计，则（）A．S闭合瞬间，A灯不亮，B灯立即亮B．S闭合瞬间，B灯不亮，A灯立即亮C．S闭合瞬间，A、B灯同时亮，以后B灯更亮，A灯熄灭D．稳定后再断开S的瞬间，A、B灯立即熄灭C4.如图甲所示，某同学做自感现象的实验。自感线圈L的直流电阻为RL，A1和A2是完全相同的两个小灯泡，R为滑动变阻器，现调节滑动变阻器R的阻值大于R-L的阻值。在实验时，先闭合开关S，待稳定状态后又突然断开S，下列说法正确的是（）A.在闭合S瞬间，因为R的阻值大于R-L的阻值，所以A1灯先亮B.在突然断开S瞬间，A1先熄灭，A2会闪亮一下再熄灭C.在突然断开S瞬间，A2灯会闪亮一下，然后与A1灯一起熄灭D.若将自感线圈L换成如图乙的双线绕法线圈，则观察到的自感现象会更明显C5.用电流传感器(电流传感器相当于电流表，其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，自感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻值大于灯泡D的阻值，在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1时刻断开开关S。下列关于灯泡D中的电流随时间变化情况的图像可能正确的是()正确选项是(B)AD、闭合开关的瞬间，电感的电阻很大，灯泡中有一定的电流通过，过一段时间，电感的电阻减小，电感与灯泡并联的两端电压减小，故灯泡中的电流变小，选项AD错误；BC、当时间再延长，灯泡的电流稳定在某一值上；当断开开关时，电感产生自感电动势，电感中的电流与原来的电流方向相同，它与灯泡组成的电路中，感应电流沿逆时针方向，而灯泡中原来的电流沿顺时针方向，因为自感线圈直流电阻值大于灯泡D的阻值，故灯泡中的电流比稳定时要小一些，然后电流随自感电动势的减小而慢慢减小到0，故B正确，C错误。知识点四：磁场的能量1.自感现象中的磁场能量（1）线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源的能量输送给磁场，储存在磁场中。（2）线圈中电流减小时：磁场中的能量释放出来转化为电能。

2.电的“惯性”理解