4.6互感和自感

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。
1 应用： 在交流电路中、在各种用电 设备和无线电技术中有着广泛的应用。 如日光灯的镇流器等。
2 防止：在切断自感系数很大、电流很 强的电路的瞬间，产生很高的电动势， 形成电弧，在这类电路中应采用特制的 开关。
S R1
R2
A1
A2
L
课堂练习
5、如图AB是相同的小灯泡，L是带铁芯的线圈，电阻不记， 调节R，电路稳定时，两灯泡都正常发光，则在开关合上和 断开时 （ ）B A、两灯同时亮，同时灭 B、合上S，B比A先达到正常发光状态 C、断开S，AB两灯都不会立即 灭，通过AB两灯的电流方向都 与原电流方向相同
能力和分析推理能力。 • 2．通过自感现象的利弊学习，培养学生客观全面认识问
题的能力。
法拉第和他的实验线圈
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，在另一个线圈中为什么会产 生感应电动势呢？
一、互感现象
1.当一个线圈中电流变化时，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。
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
2.自感现象中产生的电动势叫自感电动势.
3.自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化（。延缓电流变化）
a.导体中原电流增大时，自感电动势阻碍它增大。
自感电动势方向与原电流方向相反
b.导体中原电流减小时，自感电动势阻碍它减小。
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。
如：变压器
收音机里的磁性天线.
问题：K接通瞬间，线圈L本身中会不
会产生感应电动势？ L
K
通电自感现象
断电自感现象
演示2 断电瞬间 现象：S断开时，A 灯突然闪亮一下才熄灭。
结论2：但电当流导仍体减中小原，来只的是电推流迟减了小电时流，减自小感达电到动正势常阻值碍的其时减间小。．
i
IL
慢一些
IA
O
沿已有的闭合回路流动 -IL
不一致
线圈插铁芯
iL t
iA
讨论:小灯泡在熄灭之前是否一定要闪亮一下？
延时继电器
原理：合上S时，电流 恒定，A中线圈磁极上 端为N极，吸住衔铁D， 使D与触头C接通；当S 断开时，电流减小，B 线圈电磁感应，阻碍电 流减小，产生顺时针电 流，再吸住D一段时间 后才使D与C断开。
由于两根平行导线中 的电流方向相反，它们 的磁场可以互相抵消， 从而可以使自感现象的 影响减弱到可以忽略的 程度。
L
A
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
课堂练习
4、如图所示，多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽略
不计，两个电阻的阻值都是R，电键S原来打开，电流为
I0，今合上电键将一电阻短路，于是线圈有自感电动势 产生，这电动势（ D ） A. 有阻碍电流的作用，最后电流由I0 减少到零 B. 有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0 C. 有阻碍电流增大的作用，因而电流I0保持不变 D. 有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2I0
自感电动势方向与原电流方向相同
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。
Байду номын сангаас
4.自感电流(电动势) 的方向: 增反减同
5.自感电流(电动势)的大小： 与电流的变化率成正比
E

L
i t
三、自感系数
三.自感系数 L----简称自感或电感
1、决定线圈自感系数的因素：
L
注意： 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IL<IA或 IL=IA时,不会闪,逐渐熄灭
A b
R EK 图3
2．断电实验中，线圈的电流方向不变，而灯电流方
向与原来方向相反
3.原来的IL和IA哪一个大，要由L的直流电阻RL与A的 电阻RA的大小来决定。 如果RL≥RA，则IL≤IA； 如果RL<RA，则IL>IA。
2、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。
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 （ 4、化2自）。感自系感数电动L：势与大线小圈：的大E 小L、形It 状、圈数及有无
铁芯有关
5、磁场具有能量
课堂练习
1、关于自感现象，正确的说法是：（ D）
日光灯的工作原理
2、日光灯正常发光： 日光灯开始发光后，由于交变电流通过
镇流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它 总是阻碍电流变化的，这时的镇流器起着降 压限流的作用，保证日光灯正常发光。
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、灯管内充的汞蒸汽的作用： 在高压下导电发出紫外线
3、灯管内壁涂的荧光粉的作用： 受到紫外线照射可发出可见光
镇流器
是自感系数很大的带铁芯的线圈
作用：
启动时，产生瞬时高电压（达上千伏），帮助点燃；
正常工作时的感抗降压限流（40W的灯管为100伏）， 保护灯管。
启动器
防止动、静片分离时产生火花，烧毁触点
教 学目 标
• （一）知识与技能 • 1．知道什么是互感现象和自感现象。 • 2．知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它
的单位及其大小的决定因素。 • 3．知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。 • 4．能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象
的原因及磁场的能量转化问题。 • （二）过程与方法 • 1．通过对两个自感实验的观察和讨论，培养学生的观察
演示1 通电瞬间
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.
？ A2 分析:S接通 穿过线圈的电流I 增大
I
IA2
IA1
A1
？ 穿过线圈的磁通量增大 ？
线圈产生感应电动势
？阻碍电流增大 A1灯逐渐亮
流过A1 、A2灯的电流随时间怎样变化？
t
结论1：当导体中原来的电流增加时，自感电动势阻碍其增加 ．但电流仍增加，只是推迟了电流达到正常值的时间。
若自感电压过高，电容将 击穿，不能实现断电自感
受热易膨胀
作用：自动开关，可用普通开关或短绝缘 导线代替。正常工作时不起作用，可以去掉。
日光灯的工作原理
1、日光灯的点燃过程： ⑴ 闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发出 辉光，产生的热量使U型动触片膨胀伸长，跟静触片接 触使电路接通。灯丝和镇流器中有电流通过。 ⑵ 电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U型片冷却 收缩，两个触片分离，电路自动断开。 ⑶ 在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小， 会产生很高的自感电动势，方向与电源电动势方向相同， 这个自感电动势与电源电压 加在一起，形成一个瞬时高压， 加在灯管中的气体开始放电， 于是日光灯成为电流的通路开 始发光。
课堂练习
4、如图电路中，L是一带铁芯的线圈，R为电阻。两条支
路的直流电阻相等。那么在接通和断开电键的瞬间，两
电流表的读数I1、I2的大小关系是（ B ）
A、接通时I1<I2，断开时I1>I2；
B、接通时I2<I1，断开时I1=I2； C、接通时I1>I2，断开时I1<I2； D、接通时I1=I2，断开时I1<I2。
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mH 微亨μH
阅读教材P24，回答问题： 1、线圈能够体现电的“惯性”，应该
怎样理解？
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
当李辉把多用表的表笔与 被测线圈断开时，线圈中 的电流将减小，发生自感 现象．会产生较大的自感 电动势，两只表笔间有较 高电压，“电”了刘伟一 下，所以刘伟惊叫起来， 当李辉再摸多用表的表笔 时，由于时间经历的较长， 自感现象基本“消失”
自感防止
日光灯的构造
日光灯管
1、灯丝的作用： 给气体加热，并给气体加上高电压
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的其自感系数
一定较大； C、对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中
产生的自感电动势也越大； D、自感电动势总是阻碍原来电流变化的。
课堂练习
3、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 ）
A . 灯A立即熄灭 B . 灯A慢慢熄灭
自感系数很大有时会产生危害：
李辉用多用表的欧姆挡测量一个变压器线圈的电阻，以判断它是否 断路。刘伟为了使李辉操作方便，用两手分别握住线圈裸露的两端 让李辉测量。测量时表针摆过了一定角度，李辉由此确认线圈没有 断路。正当李辉把多用表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟突然惊叫 起来，觉得有电击感。李辉很奇怪，用手摸摸线圈两端，没有什么 感觉，再摸摸多用表的两支表笔，也没有什么感觉。这是什么原因？
电感线圈中的电流不能突变
2、电的“惯性”大小与什么有关？
电的“惯性”大小决定于线圈的自 感系数.
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。