人教版（2019）高二物理 选择性必修 第二册 第二章 第四节 互感和自感课件(共34张PPT)

(共34张PPT)
2.4 互感和自感
在“探究感应电流的产生条件”的实验中，改变通过小线圈A的电流大小，我们会发现大线圈B就能产生感应电流。对这个现象我们是如何解释的？
小线圈的电流变化
小线圈中电流激发的磁场变化
穿过大线圈的磁通量发生变化
闭合回路产生感应电流。
一、互感现象
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，称为
互感电动势。
2. 应用：变压器
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。
一、互感现象
现在，我们再来关注上述的电路：
在A线圈中的电流变化时，B线圈会产生感应电流，是因为穿过B线圈的磁通量发生了变化,但我们发现,A线圈是插在B线圈中的,根据这个情况,你还能想到什么？
在B线圈中产生电磁感应现象,那么在A线圈
是否也会产生电磁感应现象呢？
如图所示，闭合开关S瞬间，两个灯泡会有什么现象呢？
二、自感现象
现象：在闭合开关S瞬间，灯A2立刻正常发光，A1却比A2迟一段时间才正常发光。
原因：由于线圈L自身的磁通量增加，而产生了感应电动势，这个感应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，灯A1的亮度只能慢慢增加，最终与A2相同。
1．自感现象
？
如图所示，断开开关S瞬间，灯泡会有什么现象呢？
二、自感现象
现象：在断开开关S瞬间（灯更亮一下），灯A过一段时间才熄灭。
1．自感现象
？
原因：开关断开瞬间，由于通过L的磁通量减少，产生的感应电动势阻碍磁通量的减少，感应电流沿着L→A流动，所以灯A会过一段时间才熄灭。
二、自感现象
1、电源断开时，通过L的电流会减小，这时会出现感应电动势。感应电动势的作用是使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做是一个电源，它能向外供电。由于开关已断开，线圈提供的感应电流将沿着什么途径流动？
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？
1．自感现象
思考与讨论：
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？
二、自感现象
讨论：在如图所示的电路中，当开关S断开瞬间，灯泡A是否会更亮一下？更亮一下的条件是什么？ 设A、L两端电压为U。
①若RA＞RL，有IA＜IL，在断开开关的瞬间，通过灯泡的电流会瞬时增大，灯泡会更亮一下。
②若RA≤RL，有IA≥IL，断开开关后，通过灯泡的电流减小，灯泡不会更亮一下。
1．自感现象
二、自感现象
2．自感的应用和防止
1、应用：日光灯
2、防止：变压器、电动机
1．自感现象
自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感
应现象叫自感现象。
自感电动势：自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。
一、互感现象
二、自感现象
自感电动势的作用：阻碍导体中自身的电流变化。
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。
1、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应
现象，叫自感现象。
2、自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
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。
应用：变压器
一、互感现象
二、自感现象
1、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应
现象，叫自感现象。
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。
应用：变压器
2、① 通电自感 产生的感应电动势阻碍自身电流的增大
② 断电自感 产生的感应电动势阻碍自身电流的减小
一、互感现象
二、自感现象
1、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应
现象，叫自感现象。
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。
应用：变压器
2、① 通电自感 产生的感应电动势阻碍自身电流的增大
② 断电自感 产生的感应电动势阻碍自身电流的减小
三、自感系数
结合下列问题，自学课本P24自感系数
部分内容。
（1）自感电动势的表达式如何？
式中各符号的代表什么？
（2）自感系数的大小与什么因素有关？
它的主单位是什么？常用单位还有哪些？
各单位的符号怎么写？
三、自感系数
1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比
2、自感系数 L－简称自感或电感
（1）决定线圈自感系数的因素：
（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）
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。
3、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力
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。
阅读教材最后一段，回答问题：
1、线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理解？
2、电的“惯性”大小与什么有关？
当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能立即增大到最大值或不能立即减小为零
电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数
当线圈中的电流增加时，自感电流的方向与原电流方向相反
自感现象是指当线圈自身电流发生变化时，在线圈中引起的电磁感应现象
自感电动势的大小与电流的变化率成正比．
自感系数L由线圈自身的性质决定，与线圈的大小、粗细、匝数、有无铁芯有关
自感现象
当线圈中的电流减小时，自感电流的方向与原电流的方向相同
自感现象只有在通过电路的电流发生变化时才会产生．在判断电路性质时，一般分析方法是:
当流过线圈L的电流突然增大瞬间，我们可以把L看成一个阻值很大的电阻
当流经线圈L的电流突然减小瞬间，我们可以把L看作一个电源，它提供一个跟原电流同向的电流
自感现象
除线圈外，电路的其它部分是否存在自感现象？
自感现象
当电路中的电流发生变化时，电路中每一个组成部分，甚至连导线，都会产生自感电动势去阻碍电流的变化，只不过是线圈中产生的自感电动势比较大，其它部分产生的自感电动势非常小而已
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
课堂训练
B
如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的小灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法正确的是( )
A.合上开关S接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮
B.合上开关S接通电路时,A2和A1始终一样亮
C.断开开关S切断电路时,A2立刻熄灭,A1过一会儿才熄灭
D.断开开关S切断电路时,A2和A1都要过一会儿才熄灭
AD
课堂训练
S
A1
A2
L
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
课堂训练
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( )
如图所示的电路中，电灯A和B与固定电阻的阻值均为R,L是自感系数较大的线圈.当S1闭合、S2断开且电路稳定时,AB亮度相同,再闭合S2,待电路稳定后将S1断开时,下列说法正确的是( )
课堂训练
A.灯B立即熄灭
B.灯A将比原来更亮一些后再熄灭
C.有电流通过B灯,方向为c-B-d
D.有电流通过A灯,方向为b-A-a
S1
S2
B
A
L
R
a
b
c
d
AD
如图所示,当S闭合时,通过灯A的电流为I,通过线圈的电流为2I,在某时刻t0,S断开,则能正确反映灯A中电流变化的图是( )
课堂训练
L
A
2I
I
S
I
i
t
to
0
I
i
t
to
0
-I
I
i
t
to
0
-I
-2I
I
i
t
to
0
2I
A
B
C
D
C
学以致用：
例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
例2.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
例3：如图所示，电路甲、乙中，电阻R和自感线圈L的
电阻值都很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡D
发光。则（ ）
A．在电路甲中，断开S，D将逐渐变暗
B．在电路甲中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路乙中，断开S，D将渐渐变暗
D．在电路乙中，断开S，D将变得更亮，然后渐渐变暗
AD
例4、如图所示的电路中，D1和D2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与R相同。在电键接通和断开时，灯泡D1和D2亮暗的顺序是（ ）
A. 接通时D1先达最亮，断开时D1后灭
B. 接通时D2先达最亮，断开时D2后灭
C. 接通时D1先达最亮，断开时D2后灭
D. 接通时D2先达最亮，断开时D1后灭
D1 D2
L R
S
A
2.4 自感和互感
练习：
1 ．如图所示，两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环，当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则（ ）
A ．A可能带正电且转速减小
B ．A可能带正电且转速增大
C ．A可能带负电且转速减小
D ．A可能带负电且转速增大
BC
2．如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是（ ）
A．向右匀加速运动
B．向左匀加速运动
C．向右匀减速运动
D．向左匀减速运动
练习：
BC
练习：
3．如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略．下列说法中正确的是( )
A ．合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮
B ．合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮
C ．断开开关S切断电路时，A2立刻熄灭，A1过—会儿熄灭
D ．断开开关S切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭
AD
4．如图所示的电路中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为零点在表盘中央的相同的电流表，当开关S闭合时，电流表G1指针偏向右方，那么当开关S断开时，将出现的现象是（ ）
A．G1和G2指针都立刻回到零点
B．G1指针立刻回到零点，而G2指针缓慢地回到零点
C．G1指针立刻回到零点，而G2指针先
　立即偏向左方，然后缓慢地回到零点
D．G1指针先立即偏向左方，然后缓慢
　地回到零点，而G2指针缓慢地回到零点
练习：
D
G1
G2