自感现象及其应用全面版
自感现象及应用
继电器
继电器是一种利用小电流控制大电流的开关器件，广泛应用于电力系统、自动化控 制和通信等领域。
在继电器中，自感元件用于储存能量，当电流超过一定值时，自感产生的感应电动 势会阻止电流继续增加，从而保护电路。
研究磁场与电流的关系
80%
研究目的
探究磁场与电流之间的关系，了 解自感现象与互感现象的产生机 理。
100%
实验器材
自感线圈、电源、开关、电流表 、导线、磁场测量仪等。
80%
实验步骤
将自感线圈置于磁场中，通过电 源向线圈中通入不同频率的交流 电，观察磁场与电流的变化关系 ，记录实验数据并进行分析。
电磁感应实验
自感现象及应用
目
CONTENCT
录
• 自感现象概述 • 自感现象在电路中的应用 • 自感现象在磁学中的应用 • 自感现象在物理实验中的应用 • 自感现象在其他领域的应用
01
自感现象概述
自感现象的定义
自感现象
当一个线圈中的电流发生变化时，会在其自身产生一个感应电动 势，阻碍电流的变化，这种现象称为自感现象。
磁力矩器具有响应速度快、控制精度高、可靠性好等优点， 能够实现精确的位置和姿态控制。
04
自感现象在物理实验中的应用
测量自感系数
测量原理
通过测量电路中自感线圈在通断电瞬间产生的感应 电动势，可以计算出自感系数。
实验器材
自感线圈、电源、开关、电压表、电流表、导线等 。
实验步骤
将自感线圈接入电路，分别测量通断电瞬间感应电 动势，根据公式计算出自感系数。
要点二
磁感应成像（Magnetic Induction Im…
自感现象及其应用
2.日光灯的主要元件及作用 (1)灯管 日光灯灯管的两端各有一个灯丝,灯管内充有微量的 氩和稀薄的汞蒸气,灯管内壁上涂有荧光粉.两个灯丝之 间的气体导电时发出紫外线,使涂在管壁上的荧光粉发 出柔和的可见光．
(2)镇流器 ①构造 镇流器是一个带铁芯的线圈,自感系数很大． ②作用 起辉器接通再断开的瞬间,镇流器能产生瞬时高压,加 在灯管两端,使灯管中的气体导电,日光灯开始发光. 在日光灯正常发光时,由于交变电流通过镇流器的线 圈,线圈中产生自感电动势,总是阻碍电流的变化,这时镇 流器起着降压限流的作用,保证日光灯的正常工作．
通电自感现象
L
1 2
R
R1
问题1：开关接通时,可以看到什么现象?为什么?
灯2立即变亮, 灯1逐渐变亮
断电自感现象
现象?为什么? 灯2立即熄灭, 灯1先闪亮,后逐渐变暗 灯泡闪亮一下,说明了什么?后来为什 么会慢慢变暗?
自感现象
当导体中的电流发生变化时,导体本身就产生感 应电动势,这个电动势总是阻碍导体中原来电流 的变化。这种由于导体本身的电流发生变化而 产生的电磁感应现象,叫做自感现象。这种现象 中产生的感应电动势,叫做自感电动势。
通电自感现象分析 开关刚接通时, 灯2立即变亮, 灯1逐渐变亮
R
L
I1
1
I感
2
I2
I总
电路稳定后, L变成一个电 阻,灯1、灯2的 亮度基本相同
R1
断电自感现象分析
I1
1
开关断开时, I总 I1、I2均变为零
I感 LI 2
L
I总 R1
灯2立即熄灭, I感 与IL 方向相同, 灯1先闪亮,后逐渐变暗
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
自感现象的原理及应用
自感现象的原理及应用1. 引言自感现象是一种物理现象，指的是当电流经过一条导线时，产生的磁场会对导线本身产生感应电动势的现象。
这种自感作用在电路设计和应用中具有重要的作用。
本文将介绍自感现象的基本原理、计算方法以及在电路设计和应用中的应用。
2. 自感现象的原理自感现象基于法拉第电磁感应定律，即改变磁通量线的大小和方向会在导线上产生感应电动势。
自感现象的原理可以用以下公式表示：$$ V = -L \\frac{di}{dt} $$其中，V表示电压，L表示自感系数，di/dt表示电流的变化率。
3. 自感系数的计算自感系数是用来衡量导线对其本身产生的磁场的感应程度。
具体计算方法如下：•直线导线的自感系数计算公式为：$$ L = \\frac{\\mu_0 \\cdot \\pi \\cdot d}{ln(\\frac{8d}{r})} $$其中，L表示自感系数，$\\mu_0$表示真空中的磁导率，d表示导线的长度，r表示导线的半径。
•环形导线的自感系数计算公式为：$$ L = \\frac{\\mu_0 \\cdot R}{2} \\cdot \\left[ln\\left(\\frac{8R}{r}\\right)-1\\right] $$其中，L表示自感系数，$\\mu_0$表示真空中的磁导率，R表示环形导线的半径，r表示导线的半径。
4. 自感现象在电路设计中的应用自感现象在电路设计中有广泛的应用，下面列举了一些常见的应用场景。
•电感器：电感器是利用自感现象制造的一种电子元件，常用于滤波器、功率供给器、谐振器等电路中。
它们基于自感现象的特性，可以实现对特定频率的信号进行滤波和放大的功能。
•电感耦合：在一些电路中，可以利用自感现象实现电感耦合，将两个或多个电路以电感器作为耦合元件连接起来。
这种电感耦合可以实现信号的传输和干扰的隔离。
•变压器：变压器是基于自感现象的原理构造的，它利用电磁感应现象和自感现象将交流电压从一路传送到另一路。
自感现象及其应用
D1
D2
L S
R
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
4、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 . 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
六、日光灯工作原理 启动器
静触片 U 形 动触 片
灯管
镇流器
~ 220v
灯管要求：启动高压、工作低压电阻值和电感L的自感系数都很 大，但L的直流电阻值很小，A1、A2是两个规格相同 A2 比 A1 先亮，最后 的灯泡。则当电键S闭合瞬间， A1 比 A2 亮 。
课堂训练
3、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
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：
I EL t
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（m H） 微亨（μ H）
常发光，然后断开开关S。重新闭 合S，观察到什么现象？
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。
分析： 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。
自感现象的应用
第三阶段：
灯管发光后，由于它使用的电源是电流大小和方 向都在不断变化的交变电流，这样的电流通过镇流器时 会在线圈两端产生自感电动势,阻碍交变电流的变化,此 时镇流器起降压限流的作用。
对于氖泡，两端电压降低，启辉器保持断开状态而 不起作用。
电流由管内气体导电而形成回路，灯管进入工作状 态。
1.灯管内水银蒸汽导电，发出紫外线，使管壁上荧光粉 发出白光，要激发水银蒸汽导电需要很高的电压，日光 灯正常工作时又需要比220V低很多的电压．
自感现象的应用
复习引入
1.什么是自感现象？ 2.自感电动势方向有什么特
点
从两次实验中可看出，当线圈自身的电 流发生变化时，线圈本身就产生出感应电动 势，这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化。
这种由于线圈本身的电流发生变化 而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。
自感现象在各种电气设备和无线 电技术中有广泛的应用，日光灯电路 就是利用线圈自感现象的一个例子。
（3）在小锤式断续器中，当 电路开断时，小锤与螺丝钉 之间出现火花，这火花使电 流持续一段时间。因此，开 断时间也就延长了。为了减 小火花，缩短开断时间，在 线路中加装一个电容器C， 将它的一个极与小锤连接， 另一个极接到螺丝钉的支柱 上。电路开断的瞬间产生的 感应电流集中到电容器里。 电容器两极板带电，减小了 裂口处的火花，电路开断就 会进行得很快。由于电磁感 应，感应圈初级线圈断续地 通过直流电流时，次级线圈 就感应出几千伏乃至上万伏 的交变高电压。
2.为满足这些要求设置了镇流器和启辉器，启辉器的作 用是开关闭合后把连接灯管两端灯丝的电路接通，电路 接通后又使电路自动断开．(启辉器起自动开关的作用)
3.镇流器在起动器把电路突然中断的瞬间，由于自感现 象而产生一个瞬时高压加在灯管上，满足激发水银蒸汽 导电需要高压的要求，使日光灯管成为通路开始发 光．(镇流器起产生瞬间高压的作用)
自感现象及应用
小为
I EL L t
式中L是线圈的自感系数，即自感磁链与电流的比值
L L
I
线圈的自感是由线圈本身的特性决定的，与线圈中有无 电流及电流的大小无关。
L N N 2S
I
l
2．电感线圈和电容器一样，都是储能元件，磁场能量可 用下式计算
WL
1 2
LI 2
WL
1 2
LI 2
当线圈中通有电流时，线圈中就要储存磁场能量，通过线 圈的电流越大，储存的能量就越多。在通有相同电流的线圈中， 电感越大的线圈，储存的能量越多，因此线圈的电感也反映了 它储存磁场能量的能力。
与电场能量相比，磁场能量和电场能量有许多相同的特点：
(1) 磁场能量和电场能量在电路中的转化都是可逆的。例 如，随着电流的增大，线圈的磁场增强，储入的磁场能量增多； 随着电流的减小，线圈的磁场减弱，磁场能量通过电磁感应的 作用又转化为电能。因此，线圈和电容器一样是储能元件，而 不是电阻类的耗能元件。
3．产生电磁感应现象的条件是：穿过电路的磁通发生变化。 当电路闭合时，回路中有感应电流，当电路不闭合时，电路中 没有感应电流，但仍有感应电动势。
4．电路中感应电流的方向可用右手定则和楞次定律来判断。 楞次定律是判断感应电流方向的普遍规律。感应电动势的方向 与感应电流的方向相同，也用右手定则和楞次定律判断。
(2) 其他近似环形的线圈，在铁心没有饱和的条件下，也 可用上式近似计算线圈的电感，此时l是铁心的平均长度。若线 圈不闭合，不能用上式计算。
(3) 由于磁导率 不是常数，随电流而变，因此有铁心的
线圈其电感也不是一个定值，这种电感称为非线性电感。
四、自感电动势
由电磁感应定律可得，自感电动势
自感现象及应用
03.如图电路中，P、Q两灯相同，L的电阻不计，
则:
C
A．S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会才熄灭
B．S接通瞬间，P、Q同时达正常发光
C．S断开瞬间，通过P的电流从右向左
D．S断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相反
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04.如图所示电路中，A1、A2是两只相同的 电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值
（2）自感系数的单位：亨利，简称亨（H）—— 如果通电线圈的电流在1秒内改变1安时产生的自 感电动势是1伏，这个线圈的自感系数就是1亨．
1mH=10-3H
1μH=10-6H
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自感现象的应用-----日光灯： 镇流器的作用： 启动时产生瞬现象：
相等，下面判断正确的是（BD )
A．开关S接通的瞬间，电流表
A1的读数大于A2的读数
B．开关S接通的瞬间，电流表A1 的读数小于A2的读数
C．开关S接通电路稳定后，电
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05.如图所示电路，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻
忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，则
D
A．S闭合瞬间，LA不亮，LB很亮；S断开瞬间，LA、LB立即熄灭
第5页/共18页
自感电动势也与磁通量的变化率成正比,可推得 自感电动势与通过线圈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
E L I t
第6页/共18页
自感系数
(1)决定线圈自感系数的因素：线圈的形状、长 短、匝数、线圈中是否有铁芯．（线圈越粗,越 长,匝数越密,它的自感系数就越大,另外有铁芯 的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多.）
B．S闭合瞬间，LA很亮，LB逐渐亮；S断开瞬间，LA逐渐熄灭，LB
第六节 自感现象及其应用
能使动静触片
不产生电火花
保护触点
观察日光灯的电路图和工作过程
•实验二：断电自感
断电前
断电后
•实验总结：实验表明线圈电流发生变 化时，自身产生感应电动势，这个感 应电动势总阻碍原电流的变化。
1、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。
2、自感电动势：由自感现象产生的电动
势叫做自感电动势。 E
L
I
t
3.自感系数L：大小表明线圈对电流变化的
自感现象及 其应用
一．自感现象
演示实验： •实验一：通电自感
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，A1 的亮度只能慢慢增加，最终与A2相同。
阻碍作用大小，反映了线圈对电流变化的
延时作用的强弱。
（1）自感系数影响因素：与线圈的形状、长短、匝数、 有无铁芯等有关。
（2）单位：亨利 符号：Ｈ 常用单位：毫亨（mH) 微亨（μＨ） （1mH=10-3H， 1μH=10-3mH）
1.线圈
小结:
（1）通电瞬间：相当于无穷大电阻
（2）稳定：相当于导线（电阻接近于0）
C．断开S，A、B两灯都不会立即灭，通过AB两 灯的电流方向都与原电流的方向相同。 D．断开S时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭。
二、日光灯原理
一、日光灯的组成：
灯管、镇流器、启动器。
镇流器结构和作用：
——启动时提供瞬时高压； 正常工作时降压限流。
启动器组成和作用：
——起到一个开关的作用。
第1章 第6节 自感现象及其应用
第六节自感现象及其应用学习目标知识脉络1、理解自感现象,掌握自感现象的特点,能正确分析两类自感现象、(重点)2。
明白日光灯的结构和工作原理、(重点)3、断电自感灯泡闪亮原因的分析判断。
(难点)自感现象与自感系数１、自感现象:当线圈中的电流发生变化时,线圈本身产生感应电动势,阻碍原来电流变化的现象。
２。
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电源的瞬间,灯泡Ａ１较慢的亮起来阻碍电流的增加断电自感断开开关的瞬间,灯泡Ａ逐渐变暗阻碍电流的减小在自感现象中产生的感应电动势。
4、自感系数(1)定义:描述通电线圈自身特性的物理量,又称自感或电感、(２)物理意义:表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量。
(3)大小的决定因素:与线圈的大小、形状、圈数以及有无铁芯等因素有关。
(4)单位:国际单位是亨利,简称亨,符号是H,常用的还有毫亨(ｍＨ)和微亨(μH),１H＝1０３mH=106μH。
错误!1。
自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象、(√)2、线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反、(×)３、线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关、(√) 错误!大城市的无轨电车在行驶的过程中,由于车身颠簸,有估计使车顶上的电弓瞬间脱离电网线,这时能够看到电火花闪现、试说明产生电火花的原因是什么?【提示】电弓脱离电网线的瞬间电流减小,所产生的自感电动势特别大,在电弓与电网线的空隙产生电火花、错误!如图1。
６、1所示,A1、A2是规格完全一样的灯泡,①S闭合时,发现A1比A2亮得晚;②Ｓ断开时,两灯泡都亮一会再熄灭、图1-6、1探讨1:为什么会出现上述①中的现象？【提示】开关闭合时,电流从0开始增加,线圈L中的磁通量发生变化形成感应电流,阻碍线圈中电流的增加,推迟了电流达到正常值的时间,故Ａ1比A2亮得晚、探讨2:断开时为什么出现②中的现象？【提示】Ｓ断开时,电流开始减小,线圈中磁通量也发生变化,同样推迟电流的减小时间,此时L相当于电源,回路中的Ａ1、Ａ2都亮一会再熄灭、、A2的电流方向一样不？探讨3:①②两种现象中,流过A１【提示】不一样,A1中电流方向不变,Ａ２中电流方向相反、＼ａ＼vs４＼ａｌ([核心点击］)灯泡亮度的变化分析AＢ忽略、则()图1。
自感的原理及应用
自感的原理及应用自感是一种电磁现象，当电流通过一个线圈时，产生的磁场会导致自感。
自感的原理是根据法拉第电磁感应定律，即根据电磁场的变化，产生感应电动势。
自感是由线圈的感应现象导致的，当电流通过线圈时，线圈内外都会产生磁场，磁场的变化会导致线圈内部产生感应电势。
具体来说，当电流通过线圈时，电流的流动会产生一个磁场。
磁场的强度与电流的大小成正比，与线圈的匝数成正比，与线圈的形状有关。
当电流改变时，磁场也会随之改变。
根据法拉第电磁感应定律，磁场的变化会导致线圈内部产生感应电势。
这种感应电势的方向与电流改变的方向相反，即阻碍电流改变的方向。
这就是自感的原理。
自感的应用非常广泛。
以下是一些常见的应用：1. 电感器：自感可以用于制造电感器。
电感器是一种用于储存和释放电能的元件。
当外部电流通过电感器时，电流会在电感器中产生一个磁场，随着时间的推移，电感器中的磁场储存了一定的电能。
当外部电流断开时，磁场会逐渐消失，释放储存的电能。
电感器广泛用于电子电路中，例如滤波器、振荡器等。
2. 高压变压器：自感也被广泛应用于高压变压器中。
高压变压器是一种用于改变电压的装置。
它是由一个输入线圈和一个输出线圈组成的。
当输入线圈中的电流改变时，由于自感的作用，会产生感应电势。
这个感应电势会在输出线圈中产生一个与输入线圈不同的电压。
通过调整输入输出线圈的匝数比，可以实现不同程度的电压变换。
3. 发电机和变压器：自感也是发电机和变压器中的重要组成部分。
发电机是将机械能转化为电能的装置，而变压器则是用于改变电压的装置。
在发电机和变压器中，线圈中的自感起到了重要的作用。
当电流通过线圈时，产生的磁场会导致感应电势，从而输出电能。
4. 电磁炉：自感也被广泛应用于电磁炉中。
电磁炉是一种利用电磁感应加热的设备。
通过通过变化的电流产生的变化磁场，感应炉内的金属锅具中的电流。
锅具中的电流会产生热量，从而加热食物。
电磁炉具有高效、精确控温等优点，广泛应用于家庭和商业厨房。
自感及其应用
L
IL IA
R
A
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时，不会闪，逐渐熄灭 2、通电自感，I感与I原方向相反； 断电自感，I感与I原方向相同。
二.自感电动势
1、思考、猜想：从法拉第电磁感应定律 猜测自感电动势的数学表达式？ 2、自感电动势的大小 可以想象得到，穿过线圈的磁通量应 该与线圈通过线圈自己的电流成正比，
讨论与交流：
1、日光灯的启动器是装在专用插座上的，当日光 灯正常发光后，取下启动器，会影响灯管发光吗？为 什么？如果启动器丢失，作为应急措施，可以用一小 段带绝缘外皮的导线启动日光灯吗？怎样做？请简述 道理． 2、如果电容器两端电压过高．电容器的绝缘层就 会变成导体将两极连在一起，这种情况叫做电容器的 击穿，日光灯启动器的电容击穿是常出现的故障，为 什么常出现这种故障呢？启动器击穿后，就不能使日 光灯管发光了，为什么？ 3、电容击穿后怎么办？
磁通量的变化可以是外磁场的
变化所引起，也可以是回路中自身的
电流变化所引起，这种由于导体本身
的电流变化所产生的电磁感应现象是
一种特殊的电磁感应现象．称为自感
现象.
L
A1
A2
R
接通电路的瞬间，电流增大，穿过线圈的 磁通量也增加，在线圈中产生感应电动势，由 楞次定律可知，它将阻碍原电流的增加，所以 A中的电流只能逐渐增大， A逐渐亮起来。 线圈中出现的感应电 动势只是阻碍了原电流的 变化（增加），而非阻止， 所以虽延缓了电流变化的 进程，但最终电流仍然达 到最大值， A最终达到正 常发光．
3 6
三、自感现象的应用和防止
1、应用：在电路中，通直流阻交流，通 低频阻高频，在各种电器设备和无线 电技术中应用广泛，如日光灯电路中 的镇流器，振荡电路等．
自感现象及其应用
自感现象：由于线圈本身的电流发生变化 而产生的电磁感应现象。 自感电动势：在自感现象中产生的感应电 动势。自感电动势将在闭合电路中产生自 感电流；且自感电动势总是阻碍导体中原 来电流的变化。
自感系数
定义：描述通电线圈自身特性的物理量, 与线圈的形状、长短、匝数及有无铁芯 有关。
单位：亨利（H） 磁通量的变化率
实验二：断电自感
电路图
实验演示
观察开关断开后，灯亮度的变化情况。
现象：灯没有随开关的断开马上熄灭，而 是逐渐变暗。 提示：断电前后电流流向比较
原因：开关断开后，线圈电流减小，由于 自感作用，其电流只能逐渐减小，该电流 流过灯泡，所以灯泡逐渐变暗。 结论：当导体中原来的电流增加时，自感 电动势阻碍其增加；当导体中原来的电流 减小时，自感电动势阻碍其减小。
自感电动势
自感系数
日光灯
日光灯主要由灯管、镇流器和启动 器组成。
日光灯
启动器
镇流器
日光灯电路图
日光灯工作原理
闭合开关，电源电压加到启动器两极, 其内氖气发光使双金属片受热接触，电路 接通，镇流器线圈和灯管的灯丝中有电流, 氖气停止放电，U 形触片冷却断开。断开 瞬，灯管内惰性气体和汞蒸汽电离，使 灯管发光。
导 入
自感是一种特殊的电磁感应现象。 穿过回路的磁通量发生变化时，将 在回路中产生感应电动势；那么，当导 体或线圈本身的电流变化从而磁通量变 化时（自感）会产生什么现象呢？
自感现象
实验一：通电自感
电路图
实验演示
观察开关闭合后，两灯亮度的变化情况。
现象：L2立即变亮，L1逐渐变亮。 原因：闭合开关，L2支路电流立即增大, L1支路由于由于线圈自身的磁通量增加, 产生自应电动势，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，故通过与线圈串联的灯泡的电 流不能立即增大到最大值，它的亮度只 能慢慢增加。
自感现象及其应用
Ｓ刚接通时， 线圈可看成是断路
三、自感现象的防止及应用：
1、日光灯原理（应用）
日光灯的构造
镇流器的作用——是自感系数很大的带 铁心的线圈，启动时，产生高电压，帮助点 燃； 正常工作时的线圈起降压限制电流作用， 保护灯管。 注意：灯管两端的 电压与镇流器的电 压之和不等于电源 电压。
i1 i2 O -i2 -i1 i1 i2 O -i2 -i1
i2 i1
Байду номын сангаас
A L
S
i
t1 t
A i
t1 t
i1 i2 O -i2 -i1 i1 i2 O -i2 -i1
i t1
t
B
i t1
t
C
D
．．（双选）在如右图所示的电路中，S 和S 是两个相同的 6 1 2
小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻值 与R相等
Ｉ _________ Ｉ变化, 线圈将产生感应电动势
阻碍电流变化
注意：“阻碍”不是“阻止”
电流原来怎么变化还是怎么变化，只是变化变慢 了，即对电流的变化起延迟作用.
自感系数： 表示线圈阻碍电流变化的能力
1、当开关Ｓ由闭合变为断开时，Ｌ1、Ｌ２亮度 将如何变化？
L1和L组成闭合电路 L1亮一下再慢慢熄灭
来
R1 R2 I1 I 2 逐渐熄灭
R1 R2
I1 I 2
先变得更亮，再逐渐熄灭
4.在右图所示的电路中,电键S断开之前与断开 之后的瞬间,通过灯A的电流方向应是( ).
3-1自感现象及其应用
L1 L2
现象：L1立即变亮，L2逐渐变亮。
原因：闭合开关,灯泡L1所在支路电流立即增大，灯泡 L1立即变亮；闭合开关， 通过线圈电流增大，线圈自 身的磁性增强，磁通量增加,线圈产生感应电动势，它 阻碍电流的增大。所以通过灯泡L2的电流不能立即增 大，而是逐渐变大，反映在灯泡亮度上就逐渐变亮。
即电流大小不能突变
电流安全知识：
电击对人体的危害程度，主要取决于通过人体 电流的大小和通电时间长短。电流强度越大，致命 危险越大；持续时间越长，死亡的可能性越大。 能引起人感觉到的最小电流值称为感知电流， 交流为1mA，直流为5mA；人触电后能自己摆脱的最 大电流称为摆脱电流，交流为10mA，直流为50mA； 在较短的时间内危及生命的电流称为致命电流，如 100mA的电流通过人体1s，可足以使人致命，因此 致命电流为50mA。在有防止触电保护装置的情况下 ，人体允许通过的电流一般可按30mA。
一、自感现象
1．自感：由于线圈自身的电流发生变化而产生的 电磁感应现象。
2．自感电动势：由于自感现象而产生的电动势。 3．自感电动势对电流的作用：
阻碍
电流增加时，感应电动势阻碍电流的增加(感应电 流方向与原电流方向相反）； 电流减小时，感应电动势阻碍电流的减小(感应电 流方向与原电流方向相同） 。
与线圈串联的灯泡 电路 图
与线圈并联的灯泡
通电 电流逐渐增大， 灯泡 电流突然变大， 然后逐渐减 时 逐渐变亮 小，达到稳定 电路中稳态电流为 I1、I2 电流逐渐减小， 灯泡 ①若 I2≤I1，逐渐变暗 断电 逐渐变暗， 电流方向 ②若 I2>I1， 灯泡先亮一下再 时 不变 变暗， 两种情况电流的方向 都变化
D . 灯A突然闪亮一下再突然熄灭
第六节 互感和自感现象及其应用汇总
流过A、B灯的电流随时间怎样变化？
I IA
IB t
断 电 自 感
再看一遍
现象分析
.
要 闪 亮 一 下 才 熄 灭
为 什 么 灯 不 是 立 即
熄
灭
，
而
断 电 自 感
现象分析
要 闪 亮 一 下 才 熄 灭
为 什 么 灯 不 是 立 即
熄
灭
，
而
？ S断开 通过线圈的电流I 减小 ？ ？ 穿过圈的磁通量减小
②线圈中电流减小时，__线__圈___中的能量释放出来转化为电能．
四、自感现象的分析：
L A1
R A2
S R1 特别提醒：1、自感现象（自感电动势）只是在开关接通
或断开的瞬间（很短的时间内）即电流发生 变化时才发生，电路最终电流一定要稳定， 此时就没有自感电动势。 2、对于线圈而言，通电瞬间相当于一个极大的电阻， 断电瞬间相当于一个电源，电流稳定时就是一个直流 电阻。
【答案】 AD
2、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
L
A
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
3．电路如图所示，小灯泡电阻为R，线圈L的直流电
阻为r，当开关S断开时，将看到灯泡怎样的现象，试
解析：K闭时，A、B、C三灯都通电，三灯同 时亮，且由于自感线圈的自感作用，L中瞬间无 电流，A中电流为B、C灯中的两倍，A灯最 亮．电流稳定后，自感现象消失，A灯被线圈 短路，逐渐熄灭，B选项对.
类型二：断电自感现象的分析 1、如图甲、乙电路中，电阻R和自感线圈L的电阻都很
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《自感现象及其应用》教学设计广州市花都区实验中学物理科陈丽华★新课标要求（一）知识与技能1．知道什么是自感现象。
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。
（三）情感、态度与价值观自感是电磁感应现象的特例，使学生初步形成特殊现象中有它的普遍规律，而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点。
★教学重点1．自感现象。
2．自感系数。
★教学难点分析自感现象。
★教学方法通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验★教学用具：自感现象示教板，CAI课件。
★教学过程（一）引入新课教师：在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？学生：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生.教师：引起回路磁通量变化的原因有哪些？学生：磁场的变化；回路面积的变化；电流的变化引起磁场的变化等。
教师：这里有两个问题需要我们去思考：（1）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？（2）当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？本节课我们学习这方面的知识。
（二）进行新课1、自感现象教师：当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？下面我们首先来观察演示实验。
［实验1］演示通电自感现象。
教师：出示示教板，画出电路图（如图所示），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？（实验反复几次）学生：跟变阻器串联的灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。
教师：为什么A1比A2亮得晚一些？试用所学知识（楞次定律）加以分析说明。
学生：分组讨论（可以提醒学生这时出现了新电源，电源在哪里？电动势方向又如何？）师生共同活动：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。
［实验2］演示断电自感。
教师：出示示教板，画出电路图（如图所示）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？学生：S断开时，A灯突然闪亮一下才熄灭。
教师：为什么A灯不立刻熄灭？学生：分组讨论（可以提醒学生这时出现了新电源，电源在哪里？电动势方向又如何？）师生共同活动：当S断开时，L中的电流突然减弱，穿过L的磁通量逐渐减少，L中产生感应电动势，方向与原电流方向相同，阻碍原电流减小。
L相当于一个电源，此时L与A构成闭合回路，故A中还有一段持续电流。
灯A闪亮一下，说明流过A的电流比原电流大。
教师：用多媒体课件在屏幕上打出i—t变化图，如下图所示.（师生共同活动：总结上述两个实验得出结论）导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。
自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
教师：自感现象有其有利的一面，也有其有害的一面。
请同学们课下查阅资料，举出自感现象在电工技术和电子技术中有哪些应用，又有哪些需要避免的实例。
2．自感系数教师：自感电动势的大小决定于哪些因素呢？请同学们阅读教材内容。
然后用自己的语言加以概括，并回答有关问题。
学生：阅读教材。
教师：自感电动势的大小决定于哪些因素？说出自感电动势的大小的计算公式。
学生：自感电动势的大小与线圈中电流的变化率t I ∆∆成正比，与线圈的自感系数L 成正比。
写成公式为E =Lt I ∆∆ 教师：电流的变化率是什么？ 学生：与磁通量的变化率t∆∆Φ相似，电流的变化率反映电流变化的快慢，其值等于电流的变化与所用时间的比值。
教师：什么叫自感系数呢？学生：自感系数是用来表示线圈的自感特性的物理量。
教师：线圈的自感系数与哪些因素有关？学生：线圈的自感系数与线圈的大小、形状、圈数、是否带有铁芯等因素有关。
教师：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。
教师：自感系数的单位是什么？学生：亨利，符号H ，更小的单位有毫亨（mH ）、微亨（μH ）1H=103 mH 1H=106μH3．磁场的能量教师：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。
学生：分组讨论。
师生共同活动：推断出能量可能存储在磁场中。
教师指出：以上只能是一种推断，电磁场具有能量还需要进一步的实验验证。
教师：教材最后一段说，线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理解？电的“惯性”大小与什么有关？学生：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，因此可以借用力学中的术语，说线圈能够体现电的“惯性”。
线圈的自感系数越大，这个现象越明显，可见，电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数。
（三）课堂总结、点评教师活动：让学生概括总结本节的内容。
请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
（四）实例探究☆自感现象的分析与判断【例1】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，然后渐渐变暗解析：因R、L阻值很小，在电路甲中，线圈L与灯泡D串联，L中电流很小，断开S时自感电动势较小，自感作用使D与L中的电流值从S接通稳定后开始减小，D将逐渐变暗，而不是立即熄灭。
在电路乙中，L与D、R并联，稳定时L中电流比D中电流大，断开S的瞬间，L中电流从开始的稳定值逐渐减小，所以断开瞬间，通过灯泡D的电流变大，D将变得更亮，然后渐渐变暗。
正确选项为AD 点评：S接通后电路稳定，比较L与D中电流大小，S断开后，因自感作用L、D、R构成回路有电流，判断D变暗还是变亮，关键是看S断开后从L流到D中的电流比D中原来（S 未断开时）的电流是大还是小。
【例2】如图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为零。
电键K原来是合上的，在K 断开后，分析：（1）若R1＞R2，灯泡的亮度怎样变化？（2）若R1＜R2，灯泡的亮度怎样变化？解析：灯泡的亮度由它的实际功率I2R即流过灯泡中的电流来决定。
因而必须从题设条件出发讨论在各种情况下流过灯泡中的电流。
K断开后，原来电源提供给小灯泡的电流立即消失，但L中因自感而产生逐渐减弱的电流流过小灯泡，使小灯泡逐渐变暗到熄灭。
（1）因R1＞R2，即I1＜I2，所以小灯泡在K断开后先突然变到某一较暗状态，再逐渐变暗到最后熄灭。
（2）因R1＜R2，即I1＞I2，小灯泡在K断开后电流从原来的I2突变到I1（方向相反），然后再渐渐变小，最后为零，所以灯泡在K断开后先变得比原来更亮，再逐渐变暗到熄灭。
点评：（1）若是理想线圈，即直流电阻为零。
①L与灯泡串联时，通过灯泡的电流与L中电流始终同步，因而不能突变。
②L与灯泡并联时，通过灯泡的电流与L中的电流在电路接通时不同步，即灯丝中电流突变到最大再渐渐变小到零，而L中电流从零逐渐增大到最大；断开电路时，L因自感而对灯丝供电，使灯丝中的电流从零突变到原来L中的电流值，再渐渐变为零。
（2）当L与灯丝并联且L的电阻不为零时，接通电源时灯丝中电流突变为最大，再慢慢减小，而L中的电流由零开始逐渐增大到稳定；稳定后L和灯丝中都有电流，因而灯不会熄灭。
断开电源时：要讨论R L=R灯、R L＞R灯、R L<R灯时，电流变化情况。
★巩固练习1．下列关于自感现象的说法中，正确的是（）A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关D．加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大2．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是（）A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零C．线圈中电流变化越快，自感系数越大D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定3．磁通量的单位是_____，磁感强度的单位是_____，自感系数的单位是_____。
4．如图所示，L为一个自感系数大的自感线圈，开关闭合后，小灯能正常发光，那么闭合开关和断开开关的瞬间，能观察到的现象分别是（）A．小灯逐渐变亮，小灯立即熄灭B．小灯立即亮，小灯立即熄灭C．小灯逐渐变亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭D．小灯立即亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭5．如图所示是一演示实验的电路图。
图中L是一带铁芯的线圈，A是一灯泡。
起初，开关处于闭合状态，电路是接通的。
现将开关断开，则在开关断开的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从_____端经灯泡到_____端.这个实验是用来演示_____现象的。
6．如图所示的电路中，灯泡A1、A2的规格完全相同，自感线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是（）A．当接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后A2比A1亮B．当接通电路时，A1和A2始终一样亮C．当断开电路时，A1和A2都过一会儿熄灭D．当断开电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿熄灭7．如图所示电路中，A1、A2是两只相同的电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等.下面判断正确的是（）A．开关S接通的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数B．开关S接通的瞬间，电流表A1的读数小于A2的读数C．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数D．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1数等于A2的读数8．如图所示，L是电感足够大的线圈，其直流电阻可忽略不计，D1和D2是两个相同的灯泡，若将电键S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开电键S，则（）A．电键S闭合时，灯泡D1、Ｄ2同时亮，然后D1会变暗直到不亮，D2更亮B．电键S闭合时，灯泡D1很亮，D2逐渐变亮，最后一样亮C．电键S断开时，灯泡D2随之熄灭，而D1会亮一下后才熄灭D．电键S断开时，灯泡D1随之熄灭，而D2会更亮后一下才熄灭参考答案：1．ACD 2．D 3．Wb T H 4．A 5．b、a、自感（或断电自感）6．C 7．BD 8．AC ★课余作业1、认真阅读教材。