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文档简介

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

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