自感和互感新课标新人教版高中物理选修32.ppt

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1、自感和互感新课标新人教版高中物理选修32 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life, there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？中为什么会产生感应电动势呢？一、互感现象一、互感现象1 1、 当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电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，称为动势的现象，称为互

2、感互感。互感现象中产生的感应电动势，。互感现象中产生的感应电动势，称为称为互感电动势。互感电动势。2 2、利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线、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。变压器圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛应用。变压器就是利用互感现象制成的。就是利用互感现象制成的。3 3、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间、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

3、时电子电路中，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。要设法减小电路间的互感。实验一实验一：演示演示2、再调节变阻器再调节变阻器R1使两使两个灯泡都正常发光。个灯泡都正常发光。3、然后断开开关然后断开开关S。1、先合上开关、先合上开关S，调节变阻，调节变阻器器R的电阻，使同样规格的的电阻，使同样规格的两个灯泡两个灯泡A1和和A2的明亮程度的明亮程度相同。相同。 L A1R A2 S R1二、自感现象二、自感现象观察：重新接通电路时，两个灯泡亮度变化情况。观察：重新接通电路时，两个灯泡亮度变化情况。灯泡灯泡A A2 2立刻正常发光立刻正常发光，跟线圈，跟线圈L L串联的灯泡

4、串联的灯泡A A1 1逐逐渐亮起来渐亮起来。现象：现象：解释：在接通电路的瞬间，电路中解释：在接通电路的瞬间，电路中的电流增大，穿过线圈的电流增大，穿过线圈L的磁通量也的磁通量也随着增大，因而线圈中必然会产生随着增大，因而线圈中必然会产生感应电动势，这个感应电动势阻碍感应电动势，这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大，所以通过线圈中电流的增大，所以通过A1的的电流只能逐渐增大，灯泡电流只能逐渐增大，灯泡A1只能逐只能逐渐亮起来。渐亮起来。问题：与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？问题：与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？反馈训练1、实验一中，当电键闭合后，实验一中，当电键闭合后，通过灯泡通过灯泡A

5、1的电流随时间变化的电流随时间变化的图像为的图像为 图；通过灯泡图；通过灯泡A2的的电流随时间变化的图像为电流随时间变化的图像为 图。图。ItItItIt A B C DCA L A1R A2 S R1实验实验二：二：1、把灯泡、把灯泡A和带和带铁芯铁芯 的线圈的线圈L并联在直流电路中。并联在直流电路中。2、接通电路，待灯泡正常发光，断开电路。、接通电路，待灯泡正常发光，断开电路。ALS观察：当电路断开时，灯泡观察：当电路断开时，灯泡A的亮度变化情况。的亮度变化情况。现象：现象：S断开时，断开时，A 灯过一会儿才熄灭。灯过一会儿才熄灭。解释：解释：在电路断开的瞬间，通过线圈的在电路断开的瞬间，

6、通过线圈的电流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就电流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就很快减少，因而在线圈中产生感应电动很快减少，因而在线圈中产生感应电动势。虽然这时电源已经断开，但线圈势。虽然这时电源已经断开，但线圈L和和灯泡灯泡A组成了闭合电路，在这个电路中有组成了闭合电路，在这个电路中有感应电流通过，所以灯泡不会立即熄灭。感应电流通过，所以灯泡不会立即熄灭。反馈训练2、在实验二中，若线圈在实验二中，若线圈L的电阻的电阻RL与灯泡与灯泡A的电阻的电阻RA相等，则电键相等，则电键 断开前后通过线断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为圈的电流随时间的变化图像为 图，通图，通过灯泡的电流随时间的变化图

7、像为过灯泡的电流随时间的变化图像为 图；图；若若RL远小于远小于RA，则电键，则电键 断开前后通过线圈的电流随时断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为间的变化图像为 图，通过灯泡的电流图像为图，通过灯泡的电流图像为 图。图。It A B C DItItItACBDALS二、自感现象二、自感现象1、由于导体由于导体本身的电流本身的电流发生变化而产生的电发生变化而产生的电磁感应现象，叫磁感应现象，叫自感现象自感现象。2 2、自感现象中产生的电动势叫、自感现象中产生的电动势叫自感电动势自感电动势。 自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。流变化。 注意：注意

8、： “ “阻碍阻碍”不是不是“阻止阻止”，电流原来，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即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。对电流的变化起延迟作用。三、自感系数三、自感系数1 1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比2 2、自感系数、自感系数 L L简称自感或电感简称自感或电感（1 1）决定线圈自感系数的因素：）决定线圈自感系数的因素： （2 2）自感系数的单位：）自感系数的单位：亨利亨利，简称亨，符号是，简称亨，符号是 H H。 常用单位：毫亨（常用单位：毫亨（m Hm H） 微亨（微亨（HH） IELt 实验表明

9、，线圈越大，越粗，匝数越多，自感实验表明，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。没有铁芯时大得多。3 3、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力什么情况下灯泡会闪亮一下再熄灭？什么情况下灯泡会闪亮一下再熄灭？原因：原因：在自感系数很大的情况下，灯泡会会闪亮在自感系数很大的情况下，灯泡会会闪亮一下，然后熄灭或正常发光。一下，然后熄灭或正常发光。当自感系数很大时，在开关断开和闭合的瞬间，自当自感系数很大时，在开关断开和闭合的瞬间，自感线圈会产生瞬时的很高的自

10、感电动势，该电动势感线圈会产生瞬时的很高的自感电动势，该电动势会补充会补充A灯或灯或A2灯中的电流，从而使灯中的电流，从而使A灯或灯或A2灯中灯中电流突然变大，所以要闪亮一下。电流突然变大，所以要闪亮一下。自感系数很大有时会产生危害： 如图所示的电路，如图所示的电路，L L1 1和和L L2 2是两个相同的是两个相同的小电珠，小电珠，L L是一个自感系数相当大的线圈，是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与其电阻与R R相同，由于存在自感现象，在电相同，由于存在自感现象，在电键键S S接通时，接通时，_灯先特别亮；灯先特别亮；S S断开时，断开时，_灯先熄灭。灯先熄灭。 如图示如图示a a、b b

11、的电路中，电阻的电路中，电阻R R和自感线圈和自感线圈L L的电阻的电阻值都很小，且小于灯值都很小，且小于灯A A的电阻，接通的电阻，接通S S，使电路达到，使电路达到稳定，灯泡稳定，灯泡A A发光，则（发光，则（ ） A.A.在电路在电路a a中，断开中，断开S S后，后，A A将逐渐变暗将逐渐变暗B.B.在电路在电路a a中，断开中，断开S S后，后，A A将先变得更亮，然后渐暗将先变得更亮，然后渐暗C.C.在电路在电路b b中，断开中，断开S S后，后，A A将逐渐变暗将逐渐变暗D.D.在电路在电路b b中，断开中，断开S S后，后，A A将先变得更亮，然后渐暗将先变得更亮，然后渐暗四、

12、磁场的能量四、磁场的能量 问题：在断电自感的实验中，为什么开关问题：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至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。论。 开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁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圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。成电能。 阅读教材最后一段阅读教材最后一段P P2424，回答问题：，回答问题：1 1、线圈能够体现电的、线圈能够体现电的“惯性

13、惯性”，应该怎样理解？，应该怎样理解？2 2、电的、电的“惯性惯性”大小与什么有关？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立即增大到最大值或不能立即减小为零 电的电的“惯性惯性”大小决定于线圈的自感系数大小决定于线圈的自感系数 小结小结1 1、 当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生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，称为感应电动势的现象，称为互感互感。互感现象产生的。互感现象产生的感应电动势，称为

14、感应电动势，称为互感电动势。互感电动势。2、由于导体由于导体本身的电流本身的电流发生变化而产生的电磁感应发生变化而产生的电磁感应现象，叫现象，叫自感现象自感现象。3 3、自感现象中产生的电动势叫、自感现象中产生的电动势叫自感电动势自感电动势。（1 1）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。化。（2 2）自感电动势大小：）自感电动势大小：4 4、自感系数、自感系数L L：与线圈的大小、形状、圈数及有无：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关铁心有关5 5、磁场具有能量、磁场具有能量IELt 课堂训练课堂训练1、演示自感的实验电路图如右图所示，、演示

15、自感的实验电路图如右图所示，L是电感线圈，是电感线圈，A1、A2是规格相同的是规格相同的灯泡，灯泡，R的阻值与的阻值与L的直流电阻值相同。的直流电阻值相同。当开关由断开到合上时，观察到的自当开关由断开到合上时，观察到的自感现象是感现象是 比比 先亮，最后达到先亮，最后达到同样亮。同样亮。 A2 A1 L A1R A2 S R12、上图中，电阻、上图中，电阻R的电阻值和电感的电阻值和电感L的自感系数都很的自感系数都很大，但大，但L的直流电阻值很小，的直流电阻值很小，A1、A2是两个规格相同是两个规格相同的灯泡。则当电键的灯泡。则当电键S闭合瞬间，闭合瞬间， 比比 先亮，最后先亮，最后 比比 亮亮

16、 。 A1A2A2A1 课堂训练课堂训练3、如图所示的电路中，、如图所示的电路中，D1和和D2是是两个相同的小灯泡，两个相同的小灯泡，L是一个自感是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与系数相当大的线圈，其阻值与R相相同。在电键接通和断开时，灯泡同。在电键接通和断开时，灯泡D1和和D2亮暗的顺序是亮暗的顺序是A. 接通时接通时D1先达最亮，断开时先达最亮，断开时D1后灭后灭B. 接通时接通时D2先达最亮，断开时先达最亮，断开时D2后灭后灭C. 接通时接通时D1先达最亮，断开时先达最亮，断开时D2后灭后灭D. 接通时接通时D2先达最亮，断开时先达最亮，断开时D1后灭后灭D1 D2L RSA 课堂训练

17、课堂训练 4、如图所示，、如图所示，L为自感系数较大的线为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开电键的瞬间会有断开电键的瞬间会有A . 灯灯A立即熄灭立即熄灭 B . 灯灯A慢慢熄灭慢慢熄灭C . 灯灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭突然闪亮一下再慢慢熄灭D . 灯灯A突然闪亮一下再突然熄灭突然闪亮一下再突然熄灭L AA第四章第四章 电磁感应电磁感应第七节第七节 电磁阻尼和电磁驱动电磁阻尼和电磁驱动一一. .电磁阻尼电磁阻尼1.1.当导体在磁场中运动时当导体在磁场中运动时, ,感应电流会使导体感应电流会使导体受到安培力受到安培力, ,安培力的方向总是阻碍导

18、体的运安培力的方向总是阻碍导体的运动动-电磁阻尼电磁阻尼2.2.讨论讨论: : (1) (1)为什么用铝框做线圈骨架？为什么用铝框做线圈骨架？V(2)、微安表的表头在运输时为何应该、微安表的表头在运输时为何应该 把两个接线柱连在一起？把两个接线柱连在一起？二二. .电磁驱动电磁驱动1 1、如磁场相对于导体转动、如磁场相对于导体转动, ,在导体中会产在导体中会产生感应电流生感应电流, ,感应电流使导体受到安培力的感应电流使导体受到安培力的作用作用, ,安培力使导体运动起来安培力使导体运动起来-电磁驱动电磁驱动。 2 2、交流感应电动机就是利用电磁驱动的、交流感应电动机就是利用电磁驱动的 原理工作

19、的。原理工作的。课堂小结：课堂小结：电磁阻尼的概念及应用。电磁阻尼的概念及应用。电磁驱动的概念及应用。电磁驱动的概念及应用。电磁阻尼、电磁驱动的本电磁阻尼、电磁驱动的本质质 。五、自感现象应用五、自感现象应用 日光灯原理日光灯原理日光灯结构：日光灯结构：1、日光灯启动时需要一个瞬时高压，正常发光时又需、日光灯启动时需要一个瞬时高压，正常发光时又需要一个低于要一个低于220V的工作电压。的工作电压。2、自感系数较大的线圈（镇流器）在断开时能产生瞬、自感系数较大的线圈（镇流器）在断开时能产生瞬时高压，可谁来充当自动开关？时高压，可谁来充当自动开关？启动器启动器 E自自 EE自自+EL A镇流器的作用镇流器的作用1、点燃时产生瞬时高压点燃时产生瞬时高压2、工作时降压限流、工作时降压限流