2.4 互感和自感 课件 2023-2024学年高二物理人教版（2019）选择性必修2(共24张PPT)
文档属性
| 名称 | 2.4 互感和自感 课件 2023-2024学年高二物理人教版（2019）选择性必修2(共24张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 10.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-01-11 22:06:38 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
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。
R
A1
。
A2
R1
E
S
L
2.实验步骤
（1）如图所示的电路中，两个灯泡 A 1 和 A 2 的规格相同，A 1 与线圈 L 串联后接到电源上，A 2 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
R
A1
。
A2
R1
E
S
L
“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
。
E
S
L
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
。
E
S
L
“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
C
3.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
C
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∶ 当线圈刚刚接通电源的时候。自感电动势阻碍线圈中电流的增加; 当电源断开的时候。自感电动势又阻碍线圈中电流的减小。线圈的自感系数越大，这个现象越明显，线圈能够体现电的"惯性"。
自感电动势有阻碍线圈中电流变化的性质。
互感和自感
互感现象
互感电动势
互感
应用：通过互感能传递能量或信号
自感
自感现象
自感电动势：
自感系数L：大小与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关。
磁场的能量
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。
R
A1
。
A2
R1
E
S
L
2.实验步骤
（1）如图所示的电路中，两个灯泡 A 1 和 A 2 的规格相同，A 1 与线圈 L 串联后接到电源上，A 2 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
R
A1
。
A2
R1
E
S
L
“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
。
E
S
L
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
。
E
S
L
“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
C
3.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
C
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∶ 当线圈刚刚接通电源的时候。自感电动势阻碍线圈中电流的增加; 当电源断开的时候。自感电动势又阻碍线圈中电流的减小。线圈的自感系数越大，这个现象越明显，线圈能够体现电的"惯性"。
自感电动势有阻碍线圈中电流变化的性质。
互感和自感
互感现象
互感电动势
互感
应用：通过互感能传递能量或信号
自感
自感现象
自感电动势：
自感系数L：大小与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关。
磁场的能量