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）

(共21张PPT)
2.4 互感和自感
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。 这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势。
手机无线充电
利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线 圈，因此互感在电工技术和电子技术中有广泛的应用。变压器和手机无线充电器就是利用互感现象制成的。
变压器
在电力工程和电子电路中， 互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电 路间的互感。
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，由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。
在图中电路，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，
① A2与可调电阻R串联后接到电源上。先闭合开关S，调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，
②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。
视频：通电自感现象
在电路中，闭合开关的瞬间，电流从无到有， 线圈L中产生感应电动势。根据楞次定律，感应电动势会阻碍电流的增加，所以灯泡A1较慢地亮起来。
现象：在闭合开关S瞬间，灯A2立刻正
常发光，A1却缓慢发光，比A2迟一会儿 才正常发光。
按图连接电路。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。
1.电源断开时，通过线圈L的电流减小，这时会出现感应电动势。感应电动势的作用是使线圈L中的电流减小得更快些还是更慢些
2.产生感应电动势的线圈可以看作一个电源，它能向 外供电。由于开关已经断开，线圈提供的感应电流将沿什么路径流动
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
4.开关断开后，通过灯泡的感应电流是否有可能比原来的电流更大 为了使实验的效 果更明显，对线圈L应该有什么要求？
视频：断电自感现象
思考与讨论：
断电时，与线圈并联的灯泡一定会闪亮一下后再慢慢熄灭吗？
①如果RL>RA，则灯泡会闪亮一下后再慢慢熄灭
②如果RL视频：用电流传感器显示自感对电流的影响
变压器、电动机等设备中有匝数很多的线圈，当电路 中的开关断开时会产生很大的自感电动势，使得开关中的金属片之间产生电火花，烧蚀接触点，甚至会引起人身伤 害。因此，切断这类电路时，必须采用特制的安全开关， 避免出现电火花。
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，即
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，即
式中L是比例系数，叫作自感系数，简称自感或电感。它与线圈的大小、形状、匝数，以及是否有铁芯等因素有关。 电感的单位是亨利（henry)，简称亨，符号是H。常用的单位还有毫亨（mH）、微亨（μH）。
不同的线 圈，电感大小不同。
写成等式，就是
约瑟夫·亨利（JosephHenry1797-1878)，美国科学家。他是以电感单位“亨利"留名的大物理学家。在电学上有杰出的贡献。他发明了继电器（电报的 雏形），比法拉第更早发现了电磁感应现象，还发现了电子自动打火的原理。但却没有及时去申请专利。他被认为是本杰明·富兰克林之后最伟大的美国科学家之一，对于电磁学贡献颇大。
在图断电自感实验中，开关断开后，灯泡的发光还能维 持一小段时间，有时甚至会比开关断开之前更亮。这时灯 泡的能量是从哪里来的
开关断开以后，线圈中的电流并未立即消失，线圈中 有电流，有电流就有磁场，能量储存在磁场中。当开关闭合时，线圈中的电流从无到有，其中的磁场也是从无到有， 这可以看作电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。
有时自感电动势会大于 原来电路中的电源电动势。
线圈的自感系数越大，自感现象越明显， 线圈能够体现电的“惯性”。
1.某同学研究自感现象时，设计了如图所示的电路，自感线圈的直流电阻小于小灯泡电阻，则下列有关现象正确的是（）
A.电键闭合时，灯泡逐渐变亮
B.电键闭合时，灯泡立即变亮
C.电键断开时，灯泡逐渐熄灭
D.电键断开时，灯泡闪亮后再熄灭
B
2.如图所示，一款手机正在无线充电，无线充电是根据下列哪种原理实现的（）
A.电流的热效应
B互感现象
C.接触带电
D.电流的磁效应
B
3.如图所示，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈，A、B是两个完全相同的灯泡，它们的额定电压和电源电动势相等，电源内阻可忽略。下列说法正确的是（）
A.闭合开关S时，A、B灯同时亮且都正常发光
B.闭合开关S，待电路稳定时，A灯比B灯亮
C.闭合开关S，待电路稳定时，B灯比A灯亮
D.断开开关S时，A、B两灯同时缓慢熄灭
D