选修1-1 第三章 电磁感应 六、自感现象 涡流：25张PPT

(共25张PPT)
复习回顾
1、产生感应电动势的条件
2、如何确定感应电流的方向？
3、如何确定感应电动势的大小？
思考：在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当线圈M中的电流变化时，在线圈M和N中会产生感应电动势吗？为什么？
分析：线圈M中的电流变化时产生了变化的磁场，穿过线圈M本身和线圈N的磁通量发生了变化，所以都要产生感应电动势。在线圈N中产生的感应电动势的现象叫做互感，在线圈M本身产生的感应电动势的现象叫做自感。
4.6 互感和自感
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、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.
3、利用互感现象，可以把能量或信号从一个线圈传递到另一个线圈。因此，互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。
二、自感现象
1、当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化磁场不仅在邻近的电路中激发感应电动势，同样也在它本身激发出感应电动势。这种现象叫做自感。
2、由于自感而产生的感应电动势叫自感电动势。
自感电动势在电路中有什么作用呢？我们观察两个演示实验。
演示实验1
A1、A2是规格完全一样的灯泡.闭合电键S,调节变阻器R,使A1、A2亮度相同,再调节R1,使两灯正常发光,然后断开开关S.重新闭合S,观察到什么现象?
灯泡A2立刻正常发光,跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来.
电路接通时,电流由零开始增加,穿过线圈L的磁通量逐渐增加,L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反,阻碍L中电流增加,即推迟了电流达到正常值的时间.
现象：
分析:
接通电路,待灯泡A正常发光.然后断开电路,观察到什么现象?
S断开时,A 灯突然闪亮一下才熄灭.
现象:
演示实验2
二、自感现象
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
3、自感电动势作用：阻碍导体中原来的电流变化
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。
三、自感系数
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
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
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
阅读教材最后一段P23，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？
思考与讨论
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

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
A
课堂训练
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
AD
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零。A和B是两个相同的灯泡。
（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？
（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？
课堂训练
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
　　自感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用．自感线圈是交流电路中的重要元件．在无线电设备中，用它和电容器组成振荡电路，以发射电磁波．日光灯镇流器也是利用自感现象制成的．下图是日光灯电子镇流器的照片，可以看到它里面有电阻器、电容器、电感器。
　　自感现象有时也会带来害处。变压器、电动机等器材有很大的线圈，当电路中的开关断开时会产生很大的自感电动势，使得开关中的金属片之间产生电火花，烧蚀接触点，甚至引起人身伤害。因此，电动机等大功率用电器的开关应该装在金属壳中。最好使用油浸开关，即把开关的接触点浸在绝缘油中，避免出现电火花．
　　在制造精密电阻时，为了消除使用过程中因电流变化引起的自感现象，往往采用双线绕法，如图所示．由于两根平行导线中的电流方向相反，这们的磁场互相抵消，从面可以使自感现象的影响减弱到可以忽略的程度．
小结
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。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。
2、当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化磁场不仅在邻近的电路中激发感应电动势，同样也在它本身激发出感应电动势,这种现象叫做自感。
3、自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
（1）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。
（2）自感电动势大小：
4、自感系数L：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关
5、磁场具有能量