物理人教版（2019）选择性必修第二册2.4互感和自感（共27张ppt）

(共27张PPT)
第4节 互感和自感
第二章
励志：
励志视频
学习目标
1、知道什么是互感现象和自感现象
2、观察通电自感和断电自感实验现象，了解自感现象，认识自感电动势的作用，能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象
3、知道自感电动势的表达式 ，理解自感系数和自感系数的决定因素
问题：两个线圈A、B之间并没有导线相连，线圈A与手机的音频输出端连接，线圈B与扩音器的输入端连接。把线圈A插入线圈B时就能在扩音器上听见由手机输出的声音，这是为什么？
问题引入
A中变化电流（音频信号）
变化磁场
B的磁通量变化
B中产生感应电流
感应电流让扩音器发出音乐
1.定义：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。
一、互感现象
一、互感现象
自制简易手机无线充电器给手机充电
2、应用
K
D
C
A
B
S
延时继电器
3.危害：
手机发射出的无线电波（射频电磁辐射），能使接受无线电的天线感生射频电流。当射频电流在金属导体间环流时，遇有锈蚀或接触不良，就会产生射频火花。
互感现象能发生在两个相互靠的很近的电路之间，有时会影响电路工作，因此也要设法减小电路间互感的影响。
【典例1】　在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在1处，现把它从1扳到2，如图所示，试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是（ ）
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
C
练一练
1.（多选）如图所示，是一种延时装置的原理图，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（　　）
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，延时将变化
BC

2.如图（a）所示，线圈ab、cd绕在同一软
铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，用
示波器测得线圈cd间电压如图（b）所示。
已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成
正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是（　　）
C
二、自感现象
根据楞次定律：当电流从无到有或从有到无，或者电路中电流发生变化时，自感线圈就会产生阻碍这种变化的感应电流，从而延缓结果的发生。
问题： 当开关闭合时，为什么灯泡A1逐渐变亮；当开关断开时，为什么灯泡A1延时熄灭
S闭合 流经L电流增大 自感电动势 阻碍IL增大 IL缓慢增大
S
A1
B原
B感
A2
E感
L
IA1
R
实验探究自感对电流的影响——通电自感
讨论： 开关闭合瞬间
1.线圈中产生的自感电动势的方向？
与原电流方向相反，阻碍电流的 增加， IL缓慢增大
2.最终一样亮，说明了什么？
阻碍不是阻止，是延缓电流增加的时间
S闭合 流经L电流增大 自感电动势 阻碍IL增大 IL缓慢增大
S
A1
B原
B感
E感
L
IA1
R
1.开关断开前， 流过灯泡和线圈的电流方向？
2.开关断开瞬间,线圈中的电流如何变化？
3.开关断开瞬间,线圈产生的自感电动势的方向？
4.此时线圈充当了什么功能？
5.流过灯泡A的电流方向有什么变化？
6.为什么灯泡闪亮一下再熄灭？
讨论：
与原电流同向 阻碍电流减少， IL 电流缓慢减小
电源
反向
实验探究自感对电流的影响——通电自感
断开前
断开后
L
L
A
A
问题：断电时，与线圈并联的灯泡一定会闪亮一下后在慢慢熄灭吗？
(1)不能认为任何断电现象灯都会闪一下
①当IL>IA时，会闪一下，再逐渐熄灭;
②当IL(2)IL和IA的大小，要由L的直流电阻RL与灯泡的电阻RA的大小来决定。
①如果RL≥RA，则IL≤IA；
②如果RLIA。
闪亮一下的原因
【典例2】　（多选）如图所示，灯A、B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，灯A、B同时发光，接着灯A变暗，灯B更亮，最后灯A熄灭
B.S闭合瞬间，灯A不亮，灯B立即亮
C.S闭合瞬间，灯A、B都不立即亮
D.稳定后再断开S的瞬间，灯B立即熄灭，灯A闪亮一下再熄灭
AD
【典例2】中，若线圈L的电阻为RL且RL＞RA（RA为灯A的电阻），稳定后断开S的瞬间，两个灯的亮暗变化情况是怎样的？

1.（多选）如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略。R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系数较大，电阻可忽略的线圈。开关S原来是断开的，从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是（　 　）
A.I1开始较大而后逐渐变小
B.I1开始很小而后逐渐变大
C.I2开始很小而后逐渐变大
D.I2开始较大而后逐渐变小
AC
2.（多选）在图（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（　　）
A.在图（a）中，断开S，D将渐渐变暗
B.在图（a）中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗
C.在图（b）中，断开S，D将渐渐变暗
D.在图（b）中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗
AD
3.某兴趣小组探究断电自感现象的电路如图所示。闭合开关S，待电路稳定后，通过电阻R的电流为I1，通过电感线圈L的电流为I2。t1时刻断开开关S，下列图像中能正确描述通过电阻R的电流IR和通过电感线圈L的电流IL的是（　　）
A
1.定义：当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场激发出本身感应电动势。这种现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势。
2.自感电动势的大小
自感系数
注意：L　越大，E　越大，对电流阻碍越大
自感
与电流的变化率成正比
3.自感电动势的作用：总是阻碍导体中原电流的变化（同样遵循楞次定律），效果上使电流变化减慢，不至于突然变化。
3.自感电动势的方向
（1）导体电流增加时，阻碍电流增加，此时自感电动势方向与原电流方向相反；
（2）导体电流减小时，阻碍电流减小，此时自感电动势方向与原电流方向相同.
4.自感系数
（1）物理意义:
描述线圈产生自感电动势能力
（2）决定因素：
（3）单位：亨利，简称亨，符号是 H
1H（亨利）=103mH（m H）=106 μH（ 微亨）
线圈的圈数
线圈的大小
是否有铁芯
线圈的形状
开关闭合时电流是逐渐增大的
开关闭合时电流是瞬间增大
三、用电流传感器显示自感对电流的影响
四、磁场的能量
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。
在学完“互感和自感”这节课后，三位同学合作完成了如下小实验：如图，他们把一节电动势为1.5V的干电池、一个开关，一个自感系数很大的线圈、若干导线及他们自己按图示方式连接，实验过程中人会有电击的感觉。下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关瞬间，人有触电的感觉
B．断开开关瞬间，流过这几位同学的电流大于流过线圈L的电流
C．断开开关瞬间，线圈两端的电压突然增大
D．断开开关瞬间，流过人的电流方向为由P→Q
练一练
C
I
t
I
t
I
t
I
t
L A1
R A2
S R1
实验一中，当电键闭合后，通过灯泡A1的电流随时间变化的图像为 图；通过灯泡A2的电流随时间变化的图像
为 图。
A B C D
C
A
练一练
在实验中，若线圈L的电阻RL与灯泡A的电阻RA相等，则电键 断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为 图，通过灯泡的电流随时间的变化图像为 图；
若RL远小于RA，则电键 断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为 图，通过灯泡的电流图像为 图。
I
t
A B C D
I
t
I
t
I
t
A
L
S
A
C
B
D
练一练
在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采用双线并绕的方法，如图所示．其道理是(　　)
A．当电路中的电流变化时，两股导线产生的自感电动势相互抵消
B．当电路中的电流变化时，两股导线产生的感应电流相互抵消
C．当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量相互抵消
D．以上说法都不对
练一练
C
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
练一练