物理人教版（2019）选择性必修第二册2.4 互感和自感（共26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26张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 39.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-02 09:49:25 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
2.4 互感和自感
人教版（2019）高中物理必修第二册
灯泡为什么会发光？手机为什么能够被充电？
视频中两个线圈并没有直接连接，为什么也能产生电流？这是什么原理？
划时代的发现
1831年，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上。
一个线圈接电源
G
电源
法拉第用过的线圈
另一个线圈接“电流表”
当给一个线圈通电或断电的瞬间，在另一个线圈上出现了电流。
两个线圈之间并没有导线相连，但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。
一、互感
1、定义：把两个没有导线相连的线圈套在一起，当一个线圈中电流变化时，另一个线圈中就产生感应电动势，这种现象叫做互感，产生的感应电动势叫做互感电动势。
变压器
2.应用：传递能量和传递信息
应用：无线充电技术
应用：蓝牙耳机
互感的危害与防止
实际上互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，也可以发生在任何两个相互靠近的电路之间。会影响电路的正常工作。
【例题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
【例题2】如图所示，在同一铁芯上绕着两个线圈A、B，单刀双掷开关原来接“1”，现在把它从“1”扳向“2”，则在此过程中，电阻R中的电流方向是( )
A．先由P→Q，再由Q→P
B．先由Q→P，再由P→Q
C．始终由Q→P
D．始终由P→Q
A
观察两个灯泡的发光情况
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.
然后断开开关S，观察到什么现象？
重新闭合开关S，观察到什么现象？
实验演示
自感现象
现象：A1灯泡
A2灯泡
立即亮起来
逐渐变亮，最终一样亮
R1
S
A1
A2
R
L
B原
IA1
IA2
B感
I感
线圈L电流I原增加
磁通量Φ
增加
自感电动势阻碍Φ增加
感应电流I感与I原相反
自感现象
阻碍电流（磁通量）变化：
“增反减同”
（1）I原增加，I原与I感方向相反 （2）I原减小，I原与I感方向相同
二、自感
阻碍线圈中的电流达到正常值。所以与电感串联的A1不会立刻亮起来，而是随着电流的增大逐渐亮起来。
流过R的电流
流过L的电流
电流传感器
R1
S
A1
A2
R
L
IA1
IA2
1、定义：它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势的现象动势，这种现象叫做自感。自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。
通电自感
断电自感
二、自感
实验演示
实验验证
观察开关断开时灯泡的亮度
断电自感
1、感应电流方向如何？
2、原电流方向如何？
3、通过灯的电流怎样变化？
（1） 若RL（2） 若RL≥RA，IL和IA大小关系？断开S后，观察A灯泡亮度变化，为什么？
A
L
S
（1）当 IL > IA 时，会闪一下，再逐渐熄灭
（2）当 IL ≤ IA 时，逐渐熄灭
IA
IL
开关S断开瞬间，线圈L由于自感现象产生电动势，相当于电源，给 A 灯提供短暂的电流
线圈L电流I原减少
磁通量Φ
减少
自感电动势阻碍Φ减少
感应电流I感与I原相同
自感现象
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 灯泡电流立刻变大，灯泡变亮，然后电流减小到稳定，灯泡亮度逐渐变暗到稳定
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
两种情况灯泡中电流方向均改变
[方法规律] 自感现象中灯泡亮度变化分析
【例题3】在如图所示的电路中，A、B是两个相同的小灯泡。L是一个带铁芯的线圈，其电阻可忽略不计。调节R，电路稳定时两小灯泡都正常发光，则( )
A．合上开关时，A、B两灯同时正常发光；断开开关时，A、B两灯同时熄灭
B．合上开关时，B灯比A灯先达到正常发光状态
C．断开开关时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A、B两灯的电流方向都与原电流方向相同
D．断开开关时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭
B
【例题4】如图所示，灯L1、L2完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则( )
A．S闭合的瞬间，L1、L2同时发光，接着L1变暗，L2变亮，最后L1熄灭
B．S闭合瞬间，L1不亮，L2立即变亮
C．S闭合瞬间，L1、L2都不立即变亮
D．稳定后再断开S的瞬间，L2熄灭，L1比L2(原先亮度)更亮
A
2、自感的应用与防止
镇流器——产生高压
①应用
震荡电流——发射电波
大型电动机
③防止
油浸开关
②危害：电弧火花——烧蚀开关。
自感现象应用—日光灯原理
起动器
镇流器
~ 220 V
内壁涂有荧光粉
自感电动势的大小：
自感系数由线圈本身的性质决定，与线圈是否通电无关。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。
自感系数L：来描述电感线圈对其中电流的阻碍作用。
单位：亨利（H）
L越大，E越大，对电流阻碍越大
3、自感系数
I越大→B越大→Φ越大→ Φ正比于I
1.在无线电仪器中，常需要在距离较近处安装两个线圈，并要求当一个线圈中电流有变化时，对另一个线圈中电流的影响尽量小。下列两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是( )
A
练习
2.（多选）如图所示，L是自感很大、电阻不计的线圈，当合上或断开开关S1和S2后，下列情况可能发生的是( )
A．S2断开，S1合上瞬间，Q灯逐渐亮起来
B．合上S1、S2稳定后，P灯是暗的
C．保持S2闭合，断开S1瞬间，Q灯立即熄灭，P灯闪亮一下再熄灭
D．保持S2闭合，断开S1瞬间，P灯和Q灯都是过一会才熄灭
ABC
3.（多选）如图所示，两个标有“6 V 1．2 W”的相同灯泡L1、L2，分别与电感线圈L和电阻R相连后接在内阻r＝1 Ω的电源两端，闭合开关S，稳定后，两灯泡均正常发光。已知电感线圈的自感系数很大，电阻R的阻值为5 Ω，则( )
A．电感线圈的直流电阻为5 Ω
B．电源的电动势为7．4 V
C．断开开关S的瞬间，灯泡L2先熄灭
D．断开开关S的瞬间，线圈的自感电动势为14 V
ABD
致谢
2.4 互感和自感
人教版（2019）高中物理必修第二册
灯泡为什么会发光？手机为什么能够被充电？
视频中两个线圈并没有直接连接，为什么也能产生电流？这是什么原理？
划时代的发现
1831年，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上。
一个线圈接电源
G
电源
法拉第用过的线圈
另一个线圈接“电流表”
当给一个线圈通电或断电的瞬间，在另一个线圈上出现了电流。
两个线圈之间并没有导线相连，但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。
一、互感
1、定义：把两个没有导线相连的线圈套在一起，当一个线圈中电流变化时，另一个线圈中就产生感应电动势，这种现象叫做互感，产生的感应电动势叫做互感电动势。
变压器
2.应用：传递能量和传递信息
应用：无线充电技术
应用：蓝牙耳机
互感的危害与防止
实际上互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，也可以发生在任何两个相互靠近的电路之间。会影响电路的正常工作。
【例题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
【例题2】如图所示，在同一铁芯上绕着两个线圈A、B，单刀双掷开关原来接“1”，现在把它从“1”扳向“2”，则在此过程中，电阻R中的电流方向是( )
A．先由P→Q，再由Q→P
B．先由Q→P，再由P→Q
C．始终由Q→P
D．始终由P→Q
A
观察两个灯泡的发光情况
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.
然后断开开关S，观察到什么现象？
重新闭合开关S，观察到什么现象？
实验演示
自感现象
现象：A1灯泡
A2灯泡
立即亮起来
逐渐变亮，最终一样亮
R1
S
A1
A2
R
L
B原
IA1
IA2
B感
I感
线圈L电流I原增加
磁通量Φ
增加
自感电动势阻碍Φ增加
感应电流I感与I原相反
自感现象
阻碍电流（磁通量）变化：
“增反减同”
（1）I原增加，I原与I感方向相反 （2）I原减小，I原与I感方向相同
二、自感
阻碍线圈中的电流达到正常值。所以与电感串联的A1不会立刻亮起来，而是随着电流的增大逐渐亮起来。
流过R的电流
流过L的电流
电流传感器
R1
S
A1
A2
R
L
IA1
IA2
1、定义：它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势的现象动势，这种现象叫做自感。自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。
通电自感
断电自感
二、自感
实验演示
实验验证
观察开关断开时灯泡的亮度
断电自感
1、感应电流方向如何？
2、原电流方向如何？
3、通过灯的电流怎样变化？
（1） 若RL
A
L
S
（1）当 IL > IA 时，会闪一下，再逐渐熄灭
（2）当 IL ≤ IA 时，逐渐熄灭
IA
IL
开关S断开瞬间，线圈L由于自感现象产生电动势，相当于电源，给 A 灯提供短暂的电流
线圈L电流I原减少
磁通量Φ
减少
自感电动势阻碍Φ减少
感应电流I感与I原相同
自感现象
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 灯泡电流立刻变大，灯泡变亮，然后电流减小到稳定，灯泡亮度逐渐变暗到稳定
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
两种情况灯泡中电流方向均改变
[方法规律] 自感现象中灯泡亮度变化分析
【例题3】在如图所示的电路中，A、B是两个相同的小灯泡。L是一个带铁芯的线圈，其电阻可忽略不计。调节R，电路稳定时两小灯泡都正常发光，则( )
A．合上开关时，A、B两灯同时正常发光；断开开关时，A、B两灯同时熄灭
B．合上开关时，B灯比A灯先达到正常发光状态
C．断开开关时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A、B两灯的电流方向都与原电流方向相同
D．断开开关时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭
B
【例题4】如图所示，灯L1、L2完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则( )
A．S闭合的瞬间，L1、L2同时发光，接着L1变暗，L2变亮，最后L1熄灭
B．S闭合瞬间，L1不亮，L2立即变亮
C．S闭合瞬间，L1、L2都不立即变亮
D．稳定后再断开S的瞬间，L2熄灭，L1比L2(原先亮度)更亮
A
2、自感的应用与防止
镇流器——产生高压
①应用
震荡电流——发射电波
大型电动机
③防止
油浸开关
②危害：电弧火花——烧蚀开关。
自感现象应用—日光灯原理
起动器
镇流器
~ 220 V
内壁涂有荧光粉
自感电动势的大小：
自感系数由线圈本身的性质决定，与线圈是否通电无关。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。
自感系数L：来描述电感线圈对其中电流的阻碍作用。
单位：亨利（H）
L越大，E越大，对电流阻碍越大
3、自感系数
I越大→B越大→Φ越大→ Φ正比于I
1.在无线电仪器中，常需要在距离较近处安装两个线圈，并要求当一个线圈中电流有变化时，对另一个线圈中电流的影响尽量小。下列两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是( )
A
练习
2.（多选）如图所示，L是自感很大、电阻不计的线圈，当合上或断开开关S1和S2后，下列情况可能发生的是( )
A．S2断开，S1合上瞬间，Q灯逐渐亮起来
B．合上S1、S2稳定后，P灯是暗的
C．保持S2闭合，断开S1瞬间，Q灯立即熄灭，P灯闪亮一下再熄灭
D．保持S2闭合，断开S1瞬间，P灯和Q灯都是过一会才熄灭
ABC
3.（多选）如图所示，两个标有“6 V 1．2 W”的相同灯泡L1、L2，分别与电感线圈L和电阻R相连后接在内阻r＝1 Ω的电源两端，闭合开关S，稳定后，两灯泡均正常发光。已知电感线圈的自感系数很大，电阻R的阻值为5 Ω，则( )
A．电感线圈的直流电阻为5 Ω
B．电源的电动势为7．4 V
C．断开开关S的瞬间，灯泡L2先熄灭
D．断开开关S的瞬间，线圈的自感电动势为14 V
ABD
致谢