2.4 互感和自感 课件(共21张PPT)-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 2.4 互感和自感 课件(共21张PPT)-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 5.0MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-08-06 09:27:37 | ||
图片预览
文档简介
(共21张PPT)
第二章 电磁感应
第4讲 互感和自感
两个线圈A、B之间并没有导线相连，线圈A与手机（或MP3等）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？
A
B
互感现象
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。
互感现象中产生的电动势叫互感电动势
v
城乡变压器
收音机里的磁性天线
互感现象的应用
互感现象的危害
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。
互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要求设法减小电路间的互感。
1、（多选）目前无线电力传输已经比较成熟，如图所示为一种非接触式电源供应系统。这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力，两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电。下列说法正确的是（ ）
A.若A线圈中有电流，B线圈中就会产生感应电动势
B.只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势
C.A中电流越大，B中感应电动势越大
D.A中电流变化越快，B中感应电动势越大
BD
练习
线圈中电流发生变化，是否也会在自己的回路里产生电动势？
自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。
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的现象。
探究一：自感现象—通电自感
实验目的：在有自感线圈电路中，观察灯泡通电下的发光情况
实验器材：自感线圈、电源、开关、导线、小灯泡、电阻箱等
实验探究：自感现象
实验步骤及原理图：
① A1、A2，使用规格完全一样的灯泡。
②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。
③然后断开开关S。
④重新闭合S，观察到什么现象
实验探究：自感现象
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。
B原
B感
E感
接通电源，通过电感线圈电流增加，线圈中磁通量增加，线圈发生自感现象，产生自感电动势，阻碍原磁通量增加，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。
探究二：自感现象—断电自感
实验目的：在有自感线圈电路中，观察开关断开时灯泡的亮度
实验器材：自感线圈、电源、开关、导线、小灯泡等
实验探究：自感现象
实验步骤及原理图：
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？
实验探究：自感现象
现象：在断开S后，灯A先闪了一下，再缓慢变暗。
断开电源，通过电感线圈电流减少，线圈中磁通量减少，线圈发生自感现象，产生感应电动势，阻碍原磁通量减少，阻碍线圈中的电流减少。所以产生与原电流方向相同的电流，使得灯A缓慢变暗。
想一想：为什么会先闪亮一下，再缓慢变暗？
B原
B感
E感
A．在电路（a）中，断开S，D将渐渐变暗
B．在电路（a）中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路（b）中，断开S，D将渐渐变暗
D．在电路（b）中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗
2、如图（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( )
AD
练习
自感电动势
磁场的强弱正比于电流的强弱
自感系数
L越大，E越大，对电流阻碍越大
（2）决定因素
线圈的圈数
是否有铁芯
线圈的大小
线圈的形状
（1）物理意义:
描述线圈产生自感电动势本领大小的物理量
甲 一条导线弯了几匝的线圈
乙 空芯线圈
丙 在铁芯上绕了几千匝的线圈
甲
乙
丙
亨利（H）
（3）单位：
自感系数
约瑟夫·亨利
Henry Joseph
1797-1878
美国著名物理学家；
1867年起，任美国科学院第一任院长;
1829年制成了能提起一吨重铁块的电磁铁；
1830年发现电磁感应现象，比法拉第早一年；
1832年发现了电流的自感现象；
……
从来不申请专利
无偿贡献给社会
约瑟夫·亨利
磁场的能量
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。
当开关断开时
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，并把磁场中的能量转化成电能。
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”。
练习与应用
1. 右是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是因此而得名的。
（1）请解释：当开关S断开后，为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一小段时间？
（2）如果线圈B不闭合，是否会对延时效果产生影响？为什么？
（1）当开关断开后 ，使线圈中的电流减小并消失时，穿过线圈的磁通量减小 ，因而在线圈中将产生感应电流，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小，这样就使铁芯中磁场减弱得慢些，即在开关断开后一段时间内，铁芯中还有逐渐减弱的磁场，这个磁场对衔铁依然有力的作用，因此，弹簧不能立即将衔铁拉起。
练习与应用
1. 右是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是因此而得名的。
（1）请解释：当开关S断开后，为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一小段时间？
（2）如果线圈B不闭合，是否会对延时效果产生影响？为什么？
（2）如果线圈B不闭合，不会产生延时效果。在开关S断开时，线圈A中电流减小并很快消失，线圈 B中只有感应电动势而无感应电流，铁芯中的磁场很快消失，磁场对衔铁D的作用力也很快消失，弹簧 K很快将衔铁D拉起.
练习与应用
2. 如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。
（1）当开关S由断开变为闭合时，A、B两个灯泡的亮度将如何变化？请作出解释。
（2）当开关S由闭合变为断开时，A、B两个灯泡的亮度又将如何变化？请作出解释。
（1）当开关S由断开变为闭合，由于线圈的自感作用，通过线圈的电流由0逐渐增大，A、B同时发光，然后A灯由亮变得更为明亮，B灯逐渐变暗，直到不亮。
（2）当开关S由闭合变为断开，发生断电自感现象，A灯不亮，B灯突然变亮再逐渐变暗直到不亮。
课后作业
1、完成必刷题相应练习。
第二章 电磁感应
第4讲 互感和自感
两个线圈A、B之间并没有导线相连，线圈A与手机（或MP3等）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？
A
B
互感现象
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。
互感现象中产生的电动势叫互感电动势
v
城乡变压器
收音机里的磁性天线
互感现象的应用
互感现象的危害
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。
互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要求设法减小电路间的互感。
1、（多选）目前无线电力传输已经比较成熟，如图所示为一种非接触式电源供应系统。这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力，两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电。下列说法正确的是（ ）
A.若A线圈中有电流，B线圈中就会产生感应电动势
B.只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势
C.A中电流越大，B中感应电动势越大
D.A中电流变化越快，B中感应电动势越大
BD
练习
线圈中电流发生变化，是否也会在自己的回路里产生电动势？
自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。
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的现象。
探究一：自感现象—通电自感
实验目的：在有自感线圈电路中，观察灯泡通电下的发光情况
实验器材：自感线圈、电源、开关、导线、小灯泡、电阻箱等
实验探究：自感现象
实验步骤及原理图：
① A1、A2，使用规格完全一样的灯泡。
②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。
③然后断开开关S。
④重新闭合S，观察到什么现象
实验探究：自感现象
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。
B原
B感
E感
接通电源，通过电感线圈电流增加，线圈中磁通量增加，线圈发生自感现象，产生自感电动势，阻碍原磁通量增加，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。
探究二：自感现象—断电自感
实验目的：在有自感线圈电路中，观察开关断开时灯泡的亮度
实验器材：自感线圈、电源、开关、导线、小灯泡等
实验探究：自感现象
实验步骤及原理图：
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？
实验探究：自感现象
现象：在断开S后，灯A先闪了一下，再缓慢变暗。
断开电源，通过电感线圈电流减少，线圈中磁通量减少，线圈发生自感现象，产生感应电动势，阻碍原磁通量减少，阻碍线圈中的电流减少。所以产生与原电流方向相同的电流，使得灯A缓慢变暗。
想一想：为什么会先闪亮一下，再缓慢变暗？
B原
B感
E感
A．在电路（a）中，断开S，D将渐渐变暗
B．在电路（a）中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路（b）中，断开S，D将渐渐变暗
D．在电路（b）中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗
2、如图（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( )
AD
练习
自感电动势
磁场的强弱正比于电流的强弱
自感系数
L越大，E越大，对电流阻碍越大
（2）决定因素
线圈的圈数
是否有铁芯
线圈的大小
线圈的形状
（1）物理意义:
描述线圈产生自感电动势本领大小的物理量
甲 一条导线弯了几匝的线圈
乙 空芯线圈
丙 在铁芯上绕了几千匝的线圈
甲
乙
丙
亨利（H）
（3）单位：
自感系数
约瑟夫·亨利
Henry Joseph
1797-1878
美国著名物理学家；
1867年起，任美国科学院第一任院长;
1829年制成了能提起一吨重铁块的电磁铁；
1830年发现电磁感应现象，比法拉第早一年；
1832年发现了电流的自感现象；
……
从来不申请专利
无偿贡献给社会
约瑟夫·亨利
磁场的能量
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。
当开关断开时
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，并把磁场中的能量转化成电能。
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”。
练习与应用
1. 右是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是因此而得名的。
（1）请解释：当开关S断开后，为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一小段时间？
（2）如果线圈B不闭合，是否会对延时效果产生影响？为什么？
（1）当开关断开后 ，使线圈中的电流减小并消失时，穿过线圈的磁通量减小 ，因而在线圈中将产生感应电流，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小，这样就使铁芯中磁场减弱得慢些，即在开关断开后一段时间内，铁芯中还有逐渐减弱的磁场，这个磁场对衔铁依然有力的作用，因此，弹簧不能立即将衔铁拉起。
练习与应用
1. 右是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是因此而得名的。
（1）请解释：当开关S断开后，为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一小段时间？
（2）如果线圈B不闭合，是否会对延时效果产生影响？为什么？
（2）如果线圈B不闭合，不会产生延时效果。在开关S断开时，线圈A中电流减小并很快消失，线圈 B中只有感应电动势而无感应电流，铁芯中的磁场很快消失，磁场对衔铁D的作用力也很快消失，弹簧 K很快将衔铁D拉起.
练习与应用
2. 如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。
（1）当开关S由断开变为闭合时，A、B两个灯泡的亮度将如何变化？请作出解释。
（2）当开关S由闭合变为断开时，A、B两个灯泡的亮度又将如何变化？请作出解释。
（1）当开关S由断开变为闭合，由于线圈的自感作用，通过线圈的电流由0逐渐增大，A、B同时发光，然后A灯由亮变得更为明亮，B灯逐渐变暗，直到不亮。
（2）当开关S由闭合变为断开，发生断电自感现象，A灯不亮，B灯突然变亮再逐渐变暗直到不亮。
课后作业
1、完成必刷题相应练习。