2.4 互感和自感 课件（26张PPT）
文档属性
| 名称 | 2.4 互感和自感 课件（26张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 908.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-30 21:35:59 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
第二章 电磁感应
4 互感和自感
※ 了解互感现象及互感现象的应用
※ 了解自感现象，认识自感电动势的作用
※ 知道自感系数的意义和决定因素。会分析自感现象中电流的变化
学习目标
课堂切入
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，在开关中的金属片之间会产生火花放电，你知道这是为什么吗？
1．互感
互不相连的并相互靠近的两个线圈，当一个线圈的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生__________，这种现象叫做互感。(如图所示)
知识1、互感现象
感应电动势
2．互感电动势
互感现象中的电动势叫__________。
3．互感的应用和危害
(1)互感现象可以把能量由一个电路传递到另________。变压器就是利用互感现象制成的。
(2)在电力工程和电子电路中， _________有时会影响电路的正常工作，这时要求设法减小电路间的互感。
互感电动势
一个电路
互感现象
知识2、自感现象
1．概念
由于导体__________发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。
2．自感电动势
由于_____而产生的感应电动势。
3．通电自感和断电自感
本身的电流
自感
电路 现象 自感电动势的作用
通电自感 接通电源的瞬时，灯泡A1逐渐地_________ 阻碍电流的_____
断电自感 断开开关的瞬间，灯泡A逐渐_____，直到熄灭 阻碍电流的_____
亮起来
增加
变暗
减小
1．概念
自感电动势与导体中电流的变化率成正比，比例恒量即为__________，简称自感或电感。
2．决定因素
自感系数L与线圈的形状、长短、 _____及__________有关。线圈的横截面积越大，线圈越长，匝数越密，其自感系数L就_____。如果线圈内有铁芯，则自感系数L会比没有铁芯时________。
知识3、自感系数
自感系数
匝数
有无铁芯
越大
大的多
3．单位
亨利(符号H)1H＝ _____ mH＝ ____μH。
4．物理意义
表征线圈产生自感电动势_________的物理量。数值上等于通过线圈的电流在1秒内改变1安时产生的自感电动势的大小。
103
106
本领大小
1．自感现象中的磁场能量
(1)线圈中电流从无到有，磁场从无到有，电源把能量输送给_____，储存在_____中。
(2)线圈中电流减小时， _____中的能量释放出来转化为电能。
2．电的“惯性”
自感电动势有阻碍线圈中_________的“惯性”。
知识4、磁场的能量
磁场
磁场
磁场
电流变化
重点难点
一、对自感现象的理解
1．自感现象
自感现象是一种电磁感应现象，遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律。
2．对自感电动势的理解
(1)产生原因：通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势。
(2)自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势方向与原电流方向相同(即：增反减同)。
(3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用。
3．对电感线圈阻碍作用的理解
①若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变；
②若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的。
4．自感电动势的大小
根据已知条件不同，自感电动势的大小可以有以下两种算法：
由E＝n 计算，其中n为线圈的匝数，为线圈中磁通量的变化率。
由E＝L 计算，其中L为线圈的自感系数，为线圈中电流的变化率。
二、两种电路的自感比较
与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡
电路图
通电时 电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮 电流突然变大，然后逐渐减小达到稳定
断电时 电流逐渐减小 灯泡逐渐变暗 电流方向不变 电路中稳态电流为I1、I2
①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗；
②若I2>I1，灯泡闪亮后逐渐变暗。
两种情况灯泡电流方向均改变
特别提醒：电流减小时，自感线圈中电流大小一定小于原先所通电流大小，自感电动势可能大于原电源电动势。
三、磁场的能量
自感现象中的能量转化仍然遵循能量守恒定律，其能量转化过程是这样的：闭合开关时，电源克服自感的阻碍作用做功，把电能储存在线圈中，此时，电能变成了磁场能；断开开关时，储存在线圈中的磁场能释放出来转化成小灯泡的电能，该电能又通过发光、发热，转变成了光能和内能。
自感实验告诉我们：磁场具有能量，磁场能够储存能量。
A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用
B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用
C．如果断开B线圈的开关S2，无延时作用
D．如果断开B线圈的开关S2，延时将变长
题型1、对互感现象的分析
如图所示，是一种延时开关的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则( )
解析：线圈A中的磁场随开关S1的闭合而产生，随S1的断开而消失。当S1闭合时，线圈A中的磁场穿过线圈B，当S2闭合，S1断开时，线圈A在线圈B中的磁场变弱，线圈B中有感应电流，B中电流的磁场继续吸引D而起到延时的作用，所以选项B正确，选项A错误；若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，所以选项C正确，选项D错误。
答案：BC
题型2、对自感现象的分析
A．在电路(a)中，断开S，D将渐渐变暗
B．在电路(a)中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路(b)中，断开S，D将渐渐变暗
D．在电路(b)中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗
如图(a)、(b)中，电阻R和自感线圈L的电阻值相等，接通S，使电路达到稳定状态，灯泡D发光，则( )
解析：在电路(a)中自感线圈L与灯泡D串联，D与L电流相等，断开S时产生自感电动势将使D与L中的电流值从稳定状态逐渐减小，D将渐渐变暗，而不是立即熄灭。在电路(b)中，L与D并联，稳定时L中电流比D中电流大，断开S的瞬间，L中电流从稳定值逐渐减小，故S断开瞬间，通过灯泡D的电流变大，D将先变得更亮，然后渐渐变暗，故选项AD正确。
答案：AD
题型3、互感、自感现象的应用
如图所示的是一种触电保安器，变压器A处用双股相线(火线)和零线平行绕制成圈，然后接到用电器上，B处有一个输出线圈，一旦有电流，经放大后便能立即推动继电器J切断电源，下列情况下能起保安作用的是哪一种？说明理由。
(1)增加开灯的盏数，能否切断电源？
(2)双手分别接触火线和零线，能否切断电源？
(3)单手接触相线，脚与地接触而触电，能否切断电源？
解析：(1)不能。
因A处线圈是采用的双线绕法，增加开灯的盏数只会使电路中电流增大，但A中两线中电流始终大小相等方向相反，磁通量相互抵消，B中磁通量不发生改变，不能产生感应电流，故不能推动J切断电源。
(2)不能。理由同(1)。
(3)能。因为有电流通过人体而流入地下，使A中零线与火线的电流不同从而产生磁场，B中磁通量发生改变，B中产生感应电流，从而推动J切断电源。
点评：本例是互感现象的具体实际应用，通过对本题的研究，深刻理解互感现象。
易错点：对自感现象理解不深导致错误
A．LA、LB会突然亮一下再熄灭
B．LA会突然亮一下再熄灭，LB突然熄灭
C．LA、LB同时熄灭
D．LB先熄灭，LA后熄灭
在如图所示的电路中，LA、LB为两个完全相同的灯泡，L是自感线圈，在S闭合状态下，LA、LB都能正常发光。现突然断开S，则( )
易错分析：本题易错选项及错误原因分析如下
易错选项 错误原因
A 搞不清灯泡突然亮一下的原因，把自感现象的延迟作用误认为能使灯泡突然亮一下
B 误认为有自感电流就能亮一下；而对于灯泡LB，只考虑电源的电流，没考虑自感电流对LB的影响
D 不能正确分析电路，认为自感只对LA灯所在电路有阻碍，对LB灯所在电路无影响；实际上当开关S断开后，LA、LB灯构成了同一回路，电流变化相同，应同时熄灭
正确解答：在S接通状态下，LA、LB都能正常发光，则两支路的电流相等，都为I；当开关S断开时，由LA、LB及线圈组成闭合回路，电流由I减小，所以LA、LB中电流不会比原来大，因此LA、LB一定不会突然亮一下，而是同时变暗到熄灭，选项C正确，A、B、D错误。
正确答案：C
课堂小结
第二章 电磁感应
4 互感和自感
※ 了解互感现象及互感现象的应用
※ 了解自感现象，认识自感电动势的作用
※ 知道自感系数的意义和决定因素。会分析自感现象中电流的变化
学习目标
课堂切入
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，在开关中的金属片之间会产生火花放电，你知道这是为什么吗？
1．互感
互不相连的并相互靠近的两个线圈，当一个线圈的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生__________，这种现象叫做互感。(如图所示)
知识1、互感现象
感应电动势
2．互感电动势
互感现象中的电动势叫__________。
3．互感的应用和危害
(1)互感现象可以把能量由一个电路传递到另________。变压器就是利用互感现象制成的。
(2)在电力工程和电子电路中， _________有时会影响电路的正常工作，这时要求设法减小电路间的互感。
互感电动势
一个电路
互感现象
知识2、自感现象
1．概念
由于导体__________发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。
2．自感电动势
由于_____而产生的感应电动势。
3．通电自感和断电自感
本身的电流
自感
电路 现象 自感电动势的作用
通电自感 接通电源的瞬时，灯泡A1逐渐地_________ 阻碍电流的_____
断电自感 断开开关的瞬间，灯泡A逐渐_____，直到熄灭 阻碍电流的_____
亮起来
增加
变暗
减小
1．概念
自感电动势与导体中电流的变化率成正比，比例恒量即为__________，简称自感或电感。
2．决定因素
自感系数L与线圈的形状、长短、 _____及__________有关。线圈的横截面积越大，线圈越长，匝数越密，其自感系数L就_____。如果线圈内有铁芯，则自感系数L会比没有铁芯时________。
知识3、自感系数
自感系数
匝数
有无铁芯
越大
大的多
3．单位
亨利(符号H)1H＝ _____ mH＝ ____μH。
4．物理意义
表征线圈产生自感电动势_________的物理量。数值上等于通过线圈的电流在1秒内改变1安时产生的自感电动势的大小。
103
106
本领大小
1．自感现象中的磁场能量
(1)线圈中电流从无到有，磁场从无到有，电源把能量输送给_____，储存在_____中。
(2)线圈中电流减小时， _____中的能量释放出来转化为电能。
2．电的“惯性”
自感电动势有阻碍线圈中_________的“惯性”。
知识4、磁场的能量
磁场
磁场
磁场
电流变化
重点难点
一、对自感现象的理解
1．自感现象
自感现象是一种电磁感应现象，遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律。
2．对自感电动势的理解
(1)产生原因：通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势。
(2)自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势方向与原电流方向相同(即：增反减同)。
(3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用。
3．对电感线圈阻碍作用的理解
①若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变；
②若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的。
4．自感电动势的大小
根据已知条件不同，自感电动势的大小可以有以下两种算法：
由E＝n 计算，其中n为线圈的匝数，为线圈中磁通量的变化率。
由E＝L 计算，其中L为线圈的自感系数，为线圈中电流的变化率。
二、两种电路的自感比较
与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡
电路图
通电时 电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮 电流突然变大，然后逐渐减小达到稳定
断电时 电流逐渐减小 灯泡逐渐变暗 电流方向不变 电路中稳态电流为I1、I2
①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗；
②若I2>I1，灯泡闪亮后逐渐变暗。
两种情况灯泡电流方向均改变
特别提醒：电流减小时，自感线圈中电流大小一定小于原先所通电流大小，自感电动势可能大于原电源电动势。
三、磁场的能量
自感现象中的能量转化仍然遵循能量守恒定律，其能量转化过程是这样的：闭合开关时，电源克服自感的阻碍作用做功，把电能储存在线圈中，此时，电能变成了磁场能；断开开关时，储存在线圈中的磁场能释放出来转化成小灯泡的电能，该电能又通过发光、发热，转变成了光能和内能。
自感实验告诉我们：磁场具有能量，磁场能够储存能量。
A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用
B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用
C．如果断开B线圈的开关S2，无延时作用
D．如果断开B线圈的开关S2，延时将变长
题型1、对互感现象的分析
如图所示，是一种延时开关的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则( )
解析：线圈A中的磁场随开关S1的闭合而产生，随S1的断开而消失。当S1闭合时，线圈A中的磁场穿过线圈B，当S2闭合，S1断开时，线圈A在线圈B中的磁场变弱，线圈B中有感应电流，B中电流的磁场继续吸引D而起到延时的作用，所以选项B正确，选项A错误；若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，所以选项C正确，选项D错误。
答案：BC
题型2、对自感现象的分析
A．在电路(a)中，断开S，D将渐渐变暗
B．在电路(a)中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路(b)中，断开S，D将渐渐变暗
D．在电路(b)中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗
如图(a)、(b)中，电阻R和自感线圈L的电阻值相等，接通S，使电路达到稳定状态，灯泡D发光，则( )
解析：在电路(a)中自感线圈L与灯泡D串联，D与L电流相等，断开S时产生自感电动势将使D与L中的电流值从稳定状态逐渐减小，D将渐渐变暗，而不是立即熄灭。在电路(b)中，L与D并联，稳定时L中电流比D中电流大，断开S的瞬间，L中电流从稳定值逐渐减小，故S断开瞬间，通过灯泡D的电流变大，D将先变得更亮，然后渐渐变暗，故选项AD正确。
答案：AD
题型3、互感、自感现象的应用
如图所示的是一种触电保安器，变压器A处用双股相线(火线)和零线平行绕制成圈，然后接到用电器上，B处有一个输出线圈，一旦有电流，经放大后便能立即推动继电器J切断电源，下列情况下能起保安作用的是哪一种？说明理由。
(1)增加开灯的盏数，能否切断电源？
(2)双手分别接触火线和零线，能否切断电源？
(3)单手接触相线，脚与地接触而触电，能否切断电源？
解析：(1)不能。
因A处线圈是采用的双线绕法，增加开灯的盏数只会使电路中电流增大，但A中两线中电流始终大小相等方向相反，磁通量相互抵消，B中磁通量不发生改变，不能产生感应电流，故不能推动J切断电源。
(2)不能。理由同(1)。
(3)能。因为有电流通过人体而流入地下，使A中零线与火线的电流不同从而产生磁场，B中磁通量发生改变，B中产生感应电流，从而推动J切断电源。
点评：本例是互感现象的具体实际应用，通过对本题的研究，深刻理解互感现象。
易错点：对自感现象理解不深导致错误
A．LA、LB会突然亮一下再熄灭
B．LA会突然亮一下再熄灭，LB突然熄灭
C．LA、LB同时熄灭
D．LB先熄灭，LA后熄灭
在如图所示的电路中，LA、LB为两个完全相同的灯泡，L是自感线圈，在S闭合状态下，LA、LB都能正常发光。现突然断开S，则( )
易错分析：本题易错选项及错误原因分析如下
易错选项 错误原因
A 搞不清灯泡突然亮一下的原因，把自感现象的延迟作用误认为能使灯泡突然亮一下
B 误认为有自感电流就能亮一下；而对于灯泡LB，只考虑电源的电流，没考虑自感电流对LB的影响
D 不能正确分析电路，认为自感只对LA灯所在电路有阻碍，对LB灯所在电路无影响；实际上当开关S断开后，LA、LB灯构成了同一回路，电流变化相同，应同时熄灭
正确解答：在S接通状态下，LA、LB都能正常发光，则两支路的电流相等，都为I；当开关S断开时，由LA、LB及线圈组成闭合回路，电流由I减小，所以LA、LB中电流不会比原来大，因此LA、LB一定不会突然亮一下，而是同时变暗到熄灭，选项C正确，A、B、D错误。
正确答案：C
课堂小结