2018-2019学年高中物理人教版选修3-2课件：第四章 第6节 互感和自感

2．合作探究——议一议 (1)如何理解互感现象？
提示：互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅 发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发 生于任何相互靠近的电路之间。
(2)断电自感现象中，为什么有的灯泡逐渐熄灭，有的灯泡 闪亮后再逐渐熄灭？ 提示：断电前，流过灯泡的电流 I1 取决于灯泡两端的电压和
提示： 不违背。 断电时， 储存在线圈内的磁场能转化为电能， 用以维持回路保持一定时间的电流，直到电流为零时，磁场 能全部转化为电能并通过灯泡(或电阻)转化为内能，可见自 感现象遵循能量守恒定律。
对通电自感的理解
如图 461 所示的电路，两灯泡规格相同， 接通开关后调节电阻 R，使两个灯泡亮度相同， 然后断开电路，再次接通的瞬间：
一、互感现象 1．定义 两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时， 它所产 生的变化的磁场会在另一个线圈中产生 感应电动势 的现象。 产 生的电动势叫做互感电动势。 2．应用 互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，变压 器、收音机的“磁性天线”就是利用
互感现象 制成的。
3．危害 互感现象能发生在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正常工作。 二、自感现象和自感系数 1．自感现象 当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场在它本身 ______ 激发出感应电动势的现象。 2．自感电动势 由于 自感 而产生的感应电动势。
[解析]
S 接通的瞬间， 线圈 L 支路中电流从无到有发生
变化，因此，线圈 L 中产生的自感电动势阻碍电流增加。由 于有铁芯，自感系数较大，对电流的阻碍作用也就较强，所 以 S 接通的瞬间线圈 L 中的电流非常小，即干路中的电流几 乎全部流过 L1、L2，所以 L1、L2 会同时亮。 又由于线圈 L 中电流很快稳定，感应电动势很快消失，L 的阻值可忽略，对 L1 起到“短路”作用，因此，L1 熄灭。这 时电路的总电阻比刚接通时小，由恒定电流知识可知，L2 会 比以前更亮。
灯泡自身的电阻，断电后，流过灯泡的电流取决于线圈中的 电流，设线圈中电流断电前为 I2，断电后逐渐减小，则灯泡 中电流也由 I2 逐渐减小。所以，若 I2≤I1，灯泡中电流由 I2 逐渐减小，灯泡逐渐变暗；若 I2>I1，灯泡中电流先增大后减 小，灯泡闪亮后逐渐熄灭。
(3)断电自感现象中，在断开开关后，灯泡仍然亮一会，是 否违背能量守恒定律？
第6节
互感和自感
1．当一个线圈中的电流变化时，会在另一个 线圈中产生感应电动势，这种现象叫互 感，互感的过程是一个能量传递的过程。 2．一个线圈中的电流变化时，会在它本身激 发出感应电动势，叫自感电动势，自感电 动势的作用是阻碍线圈自身电流的变化。 ΔI 3．自感电动势的大小为 E＝L ，其中 L 为 Δt 自感系数，它与线圈大小、形状、圈数， 以及是否有铁芯等因素有关。 4．当电源断开时，线圈中的电流不会立即消 失，说明线圈中储存了磁场能。
最后 L1 熄灭 B．S 闭合瞬间，L1 不亮，L2 立即亮 C．S 闭合瞬间，L1、L2 都不立即亮 D．稳定后再断开 S 的瞬间，L2 熄灭，L1 比 L2(原先亮度)更亮
[思路点拨]
解答本题应把握以下两点：
(1)闭合 S 瞬间，线圈 L 由于自感，对电流有阻碍作用， 等稳定后，由于线圈 L 的电阻可忽略，所以相当于短路。 (2)断开 S 的瞬间，线圈 L 由于自感，且线圈 L 与灯泡 L1 组成了回路，所以电流不会立即消失。
3．通电自感和断电自感
电
路
现
象
自感电动势 的作用
通电 自感
接通开关瞬间， 阻碍电流的 灯泡A1逐渐地亮 增加 ______ 起来 断开开关瞬间， 阻碍电流的 灯泡A逐渐变暗， 减小 ______ 直至熄灭
断电 自感
4．自感电动势的大小 ΔI E＝ L ， 其中 L 是自感系数， 简称自感 或 电感 ， Δt 单位：亨利 ，符号为 H。 5．自感系数大小的决定因素 自感系数与线圈的 大小 、 形状 、 圈数 ，以及
图 461
条件
S闭合 的瞬间 A1逐渐亮起 由于L的自感作用阻碍A1支路电流增大
现象 A2先亮
原因 由于A2支路为纯电阻，不产生自感现象
[典例]
如图 462 所示，灯 L1、
L2 完全相同，带铁芯的线圈 L 的电阻可 忽略，则 ( )
图 462 A．S 闭合的瞬间，L1、L2 同时发光，接着 L1 变暗，L2 更亮，
1．自主思考——判一判 (1)两线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生 互感现象。 用。 (3)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ有闭合的回路才能产生互感。 (×) (√) (×) (2)在实际生活中， 有的互感现象是有害的， 有的互感现象可以利
(4)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关。(× ) (5)线圈自感电动势的大小与自感系数 L 有关，反过来，L 与自感 电动势也有关。 (6)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。 (×) (√)
是否有铁芯 等因素有关。 _____________
三、磁场的能量 1．自感现象中的磁场能量 (1)线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源 的能量输送给 磁场 ，储存在 磁场 中。
磁场 中的能量释放出来转 (2)线圈中电流减小时：
化为电能。 2．电的“惯性” 自感电动势有阻碍线圈中 电流变化 的“惯性”。
[答案]
A
(1)当流过线圈的电流从零开始增大， 也可理解为线圈 的电阻由无穷大逐渐减小到零。 (2)当流过线圈中的电流稳定后， 线圈相当于导线； 如 果线圈对电流有阻碍作用，则相当于纯电阻。
1.如图 463 所示，线圈 L 的电阻和电源内阻都很小，可忽略不 计，电路中两个电阻的阻值均为 R，开始时开关 S 断开，此时 电路中电流为 I0。现将开关 S 闭合，线圈 L 中有自感电动势 产生，下列说法中正确的是 ( )
图 463
A．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最 终由 I0 减小到零 B．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最 终小于 I0 C．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流将 保持 I0 不变 D．自感电动势有阻碍电流增大的作用，但电路中电流 最终还要增大到 2I0