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）

(共26张PPT)
人教版 选择性必修第二册
互感和自感
第二章 电磁感应
1、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。互感现象中产生的感应电动势叫互感电动势。
一、互感现象
原磁场方向
原磁通变化
感电流
感磁场
2、利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛应用。
3、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,且可发生于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的正常工作，这时要设法减小电路间的互感。
线圈的双线绕法
1、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。
二、自感现象
2、自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
开关闭合现象？
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。
观察两个灯泡的发光情况
　
分析：由于线圈Ｌ自身的磁通量增加而产生了感应电动势，这个电动势总是阻碍磁通量的变化即阻碍线圈中电流的变化，故通过A1的电流不能立即增大，A1的亮度只能慢慢增加，最终与A2相同。
结论1:自感电动势的作用——“阻碍”原电流的增加，但最终没有“阻止”其增加。
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。
开关断开现象？
A
。
E
S
L
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。
A
。
E
S
L
观察两个灯泡的发光情况
结论2:自感电动势的作用——“阻碍”原电流的减少，但最终没有“阻止”其减少。
分析： 断电前根据电路中并联规律，若线圈L的电阻小于灯泡的电阻，则有IL＞IA，断电后，线圈L由于自感作用，将阻碍自身电流的减小，结果线圈中的电流IL反向流过灯泡，然后逐渐减弱，所以有灯闪亮一下再熄灭的现象出现。
现象:灯泡闪亮后熄灭
A
。
E
S
L
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.
增 反 减 同
结论:自感电动势的作用——“阻碍”原电流的变化
1.不能认为任何断电现象灯都会闪一下
当IL>IA时，会闪一下，再逐渐熄灭
当IL2.原来的IL和IA哪一个大，要由L的直流电阻RL与灯泡的电阻RA的大小来决定。
如果RL≥RA，则IL≤IA；如果RLIA。
思考：灯泡一定会闪亮吗？
自感系数第页自感电动势的大小1、自感系数L－简称自感或电感
三、自感系数
2、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力
（1）决定线圈自感系数的因素：
实验表明，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。
（2）自感系数的单位：亨利，简称亨，符号是 H。
常用单位：毫亨（m H） 微亨（μH）
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。
四、磁场的能量
练习1：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
练习2：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
课堂练习
02
2．在如图所示的电路中，两个完全相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R。闭合开关S待电路稳定后，调整R的滑片使L1和L2亮度一样，此时通过两个灯泡的电流均为I。在t0时刻断开S，能正确反映t0前后的一小段时间内通过L1的电流i1和通过L2的电流i2随时间t变化关系的是（ ）
C
1．在空间站进行实验可以克服来自地球磁场及电场的干扰，使得物理现象更为准确和明显。为了研究电感现象，宇航员在空间站进行如图所示的研究。在图中，L为自感系数较大的电感线圈，且电阻不计，A、B为两个完全相同的灯泡，且它们的额定电压均等于电源的电动势。则（ ）
A．断开K以后，A熄灭，B亮后再熄灭
B．断开K以后，B变得更亮，A缓慢熄灭
C．合上K的瞬间，A亮，B后亮
D．合上K的瞬间，B先亮，A后亮
课堂练习
01
A
课堂练习
02
2．在如图所示的电路中，两个完全相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R。闭合开关S待电路稳定后，调整R的滑片使L1和L2亮度一样，此时通过两个灯泡的电流均为I。在t0时刻断开S，能正确反映t0前后的一小段时间内通过L1的电流i1和通过L2的电流i2随时间t变化关系的是（ ）
C
4．如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的有（　　）
A．当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮
B．当S闭合时，L1一直不亮，L2逐渐变亮
C．当S断开时，L2立即熄灭
D．当S断开时，L1L2都突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭
课堂练习
04
B
练习3：如图所示，两个电阻均为R，电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽略不计，S原来断开，电路中电流 ，现将S闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的作用是（ ）
使电路的电流减小，最后 减小为零
有阻碍电流增大的作用，最后电流小于
有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变
有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为
D