物理人教版（2019）选择性必修第二册2.4互感和自感（共21张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第二册2.4互感和自感（共21张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-01-28 15:45:08 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
4
互感和自感
法拉第和他的实验线圈
在法拉第的实验中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流发生变化时，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。这种现象叫做互感。这种感应电动势叫做互感电动势。
互感现象
利用互感现象可以把能量从一个线圈转移到另一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛的应用。
笔记
一、互感现象
1.定义：两个线圈没有导线相连，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。
2.互感电动势：互感现象中产生的感应电动势
3.注意：互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，可发生于两个相互靠近的线圈之间
4.应用与防护
1)应用：变压器、收音机的“磁性天线”，延时继电器
笔记
2)防止：电路板中防止相互干扰
(双线绕法)
二、自感现象
笔记
演示实验1
A1、A2 使用规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调节变阻器 R 和 R1 ，使A1、A2亮度相同且正常发光。重新闭合S，观察到什么现象？
现象：
灯泡A2立刻正常发光，然后变暗些，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。
分析
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。
演示实验2
电源内阻和线圈L的电阻也不能忽略，电阻接通电路，待灯泡A正常发光。然后断开电路，观察到什么现象？
1)现象：
在断开开关S瞬间灯A 突然闪亮一下才熄灭。
笔记
2)分析：
开关断开瞬间，由于通过L的磁通量减少，产生的感应电动势阻碍磁通量的减少，感应电流沿着L→A流动，所以灯A会过一段时间才熄灭。
思考与讨论：
1、电源断开时，通过L的电流减小，这时会出现自感电动势。自感电动势的作用是使L中的电流减小得更快些还是更慢些？
2、产生自感电动势的线圈可以看做是一个电源、它能向外供电。由于开关已断开，线圈提供的感应电流将沿着什么途径流动？
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？
更慢
L-A-L逆时针
相反
4、当开关S断开瞬间，灯泡A是否会更亮一下？更亮一些的条件是什么？设A、L两端电压为U。
笔记
①若RA＞RL，有IA＜IL，在断开开关的瞬间，通过灯泡的电流瞬时增大，灯泡会更亮一下。
②若RA＜RL，有IA＞IL，在断开开关后，通过灯泡的电流减小，灯泡不会更亮一下。
笔记
二、自感现象
1.定义：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.自感电动势：自感现象中产生的电动势
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，自感电动势的方向与原电流方向相同。
3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，起到延迟电流变化的作用
3.注意：1)“阻碍”不是“阻值”，电流还是变化的
笔记
2)在自感现象中，通过线圈的感应电流不可能大于原电流
4.自感系数
1)自感系数的大小：与电流的变化率成正比
2)自感系数：描述电感线圈对其中电流的阻碍作用简称自感电流，用L表示。
3)决定线圈自感系数的因素：
线圈的大小、形状、圈数、是否有铁芯等因素有关
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
4)单位：亨利、简称亨、符号：H
其他单位：毫亨(mH)、微亨(μH)
换算：1H=1000mH=1000000μH
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。
笔记
5.磁场中的能量(磁场具有能量)
1)通电自感：能量由电路转移到了线圈中
2)断电自感：能量由线圈中转移到了电路里
6.电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中电流变化的“惯性”
7.自感的应用和防止
应用：日光灯
防止：变压器、电动机
日光灯原理
1、演示自感的实验电路图如图所示，L是电感线圈，A1、A2是相同的灯泡，R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。
A2
A1
L A1
R A2
S R1
课堂练习：
A2 A1
L A1
R A2
S R1
2、右图中，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。则当电键S闭合瞬间， 比 先亮，最后 比 亮 。
A1
A2
3、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
L A
A
4.关于自感现象，下列说法正确的是（ ）
A、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时，其自感系数
一定较大
C、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的
自感系数较大
D、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的
自感电动势也较大
D
5.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
L A
A
6.如图所示，电路中电源的内阻不能忽略，R的阻值和L的自感系数都很大，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，下列说法正确的是( )
A．A比B先亮，然后A灭
B．B比A先亮，然后B逐渐变暗
C．A、B一起亮，然后A灭
D．A、B一起亮，然后B灭
S闭合时
L阻碍电流的增大
所以B比A先亮
稳定后
由于R阻值很大
流过B灯电流很小
所以B灯逐渐变暗
B正确
7.关于线圈的自感系数，下面说法正确的是( )
A．线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大
B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零
C．线圈中电流变化越快，自感系数越大
D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定
4
互感和自感
法拉第和他的实验线圈
在法拉第的实验中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流发生变化时，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。这种现象叫做互感。这种感应电动势叫做互感电动势。
互感现象
利用互感现象可以把能量从一个线圈转移到另一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛的应用。
笔记
一、互感现象
1.定义：两个线圈没有导线相连，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。
2.互感电动势：互感现象中产生的感应电动势
3.注意：互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，可发生于两个相互靠近的线圈之间
4.应用与防护
1)应用：变压器、收音机的“磁性天线”，延时继电器
笔记
2)防止：电路板中防止相互干扰
(双线绕法)
二、自感现象
笔记
演示实验1
A1、A2 使用规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调节变阻器 R 和 R1 ，使A1、A2亮度相同且正常发光。重新闭合S，观察到什么现象？
现象：
灯泡A2立刻正常发光，然后变暗些，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。
分析
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。
演示实验2
电源内阻和线圈L的电阻也不能忽略，电阻接通电路，待灯泡A正常发光。然后断开电路，观察到什么现象？
1)现象：
在断开开关S瞬间灯A 突然闪亮一下才熄灭。
笔记
2)分析：
开关断开瞬间，由于通过L的磁通量减少，产生的感应电动势阻碍磁通量的减少，感应电流沿着L→A流动，所以灯A会过一段时间才熄灭。
思考与讨论：
1、电源断开时，通过L的电流减小，这时会出现自感电动势。自感电动势的作用是使L中的电流减小得更快些还是更慢些？
2、产生自感电动势的线圈可以看做是一个电源、它能向外供电。由于开关已断开，线圈提供的感应电流将沿着什么途径流动？
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？
更慢
L-A-L逆时针
相反
4、当开关S断开瞬间，灯泡A是否会更亮一下？更亮一些的条件是什么？设A、L两端电压为U。
笔记
①若RA＞RL，有IA＜IL，在断开开关的瞬间，通过灯泡的电流瞬时增大，灯泡会更亮一下。
②若RA＜RL，有IA＞IL，在断开开关后，通过灯泡的电流减小，灯泡不会更亮一下。
笔记
二、自感现象
1.定义：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.自感电动势：自感现象中产生的电动势
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，自感电动势的方向与原电流方向相同。
3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，起到延迟电流变化的作用
3.注意：1)“阻碍”不是“阻值”，电流还是变化的
笔记
2)在自感现象中，通过线圈的感应电流不可能大于原电流
4.自感系数
1)自感系数的大小：与电流的变化率成正比
2)自感系数：描述电感线圈对其中电流的阻碍作用简称自感电流，用L表示。
3)决定线圈自感系数的因素：
线圈的大小、形状、圈数、是否有铁芯等因素有关
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
4)单位：亨利、简称亨、符号：H
其他单位：毫亨(mH)、微亨(μH)
换算：1H=1000mH=1000000μH
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。
笔记
5.磁场中的能量(磁场具有能量)
1)通电自感：能量由电路转移到了线圈中
2)断电自感：能量由线圈中转移到了电路里
6.电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中电流变化的“惯性”
7.自感的应用和防止
应用：日光灯
防止：变压器、电动机
日光灯原理
1、演示自感的实验电路图如图所示，L是电感线圈，A1、A2是相同的灯泡，R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。
A2
A1
L A1
R A2
S R1
课堂练习：
A2 A1
L A1
R A2
S R1
2、右图中，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。则当电键S闭合瞬间， 比 先亮，最后 比 亮 。
A1
A2
3、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
L A
A
4.关于自感现象，下列说法正确的是（ ）
A、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时，其自感系数
一定较大
C、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的
自感系数较大
D、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的
自感电动势也较大
D
5.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
L A
A
6.如图所示，电路中电源的内阻不能忽略，R的阻值和L的自感系数都很大，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，下列说法正确的是( )
A．A比B先亮，然后A灭
B．B比A先亮，然后B逐渐变暗
C．A、B一起亮，然后A灭
D．A、B一起亮，然后B灭
S闭合时
L阻碍电流的增大
所以B比A先亮
稳定后
由于R阻值很大
流过B灯电流很小
所以B灯逐渐变暗
B正确
7.关于线圈的自感系数，下面说法正确的是( )
A．线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大
B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零
C．线圈中电流变化越快，自感系数越大
D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定