高二物理选修3-2第四章4.6 互感和自感课件

∆ I E=L ∆ t
插入铁芯线圈的自感系数变大
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： 在自感系数很大的情况下，灯泡会会闪亮 原因： 在自感系数很大的情况下，
一下，然后熄灭。 一下，然后熄灭。 自感系数很大时 在开关断开的瞬间， 当自感系数很大时，在开关断开的瞬间，自 感线圈会产生瞬时的很高的自感电动势 很高的自感电动势， 感线圈会产生瞬时的很高的自感电动势，该电动势 会补充A灯或 灯中的电流，从而使A灯或 灯或A 灯或A 会补充 灯或 2灯中的电流，从而使 灯或 2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。
解释：在电路断开的瞬间， 解释：在电路断开的瞬间，通过线圈的电 流突然减弱， 流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就很快 减少， 线圈中产生较大 较大感 减少，因而在带铁芯的线圈中产生较大感 应电动势。虽然这时电源已经断开， 应电动势。虽然这时电源已经断开，但线 和灯泡A组成了闭合电路 圈L和灯泡 组成了闭合电路，在这个电路 和灯泡 组成了闭合电路， 中有感应电流通过， 中有感应电流通过，所以灯泡不会立即熄 灭。
断 电 自 感
闪 亮 一 下 才 熄 灭 . . . . 为 什 么 灯 不 是 立 即 灭 ， 而 要
再看一遍
熄
现象分析
现象: 现象
S断开时，A 断开时， 断开时 灯突然闪亮 灯突然闪亮 一下才熄灭 才熄灭。 一下才熄灭。
现象分析: 现象分析:
问题：与线圈并联的灯泡为什么突然闪亮一下才 问题：与线圈并联的灯泡为什么突然闪亮一下才 熄灭？ 熄灭？
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， 实验一中 通过灯泡A1的电流随时间变化 通过灯泡 通过灯泡A 的图像为 C 图；通过灯泡 2的 电流随时间变化的图像为 A 图。
I I I
L R
A1 A2
I
S
R1
t
t
t
t
A
B
C
D
实验二： 实验二：
A L S
1、把灯泡A和线圈 并联 、把灯泡 和线圈 和线圈L并联 在直流电路中。 在直流电路中。 2、接通电路，待灯泡正常 、接通电路， 发光，断开电路。 发光，断开电路。 观察： 断开时 跟线圈L并联的 观察：当电路断开时， 现象：S断开时，跟线圈 并联的A 断开时， 现象： 当电路断开时，灯 的亮度变化情况。 泡A的亮度变化情况。 的亮度变化情况 灯慢慢熄灭。 灯慢慢熄灭。
问题：与线圈并联的灯泡为什么不会立即熄灭？ 问题：与线圈并联的灯泡为什么不会立即熄灭？ 不会立即熄灭
解释：在电路断开的瞬间， 解释：在电路断开的瞬间，通过线圈的电 流突然减弱， 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势。 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L和灯泡 组 然这时电源已经断开，但线圈 和灯泡A组 和灯泡 成了闭合电路， 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。 通过，所以灯泡不会立即熄灭。
实验一：
1、先合上开关 ，调节变阻器 的电阻，使同样规格的 先合上开关S，调节变阻器R的电阻 的电阻， 先合上开关 两个灯泡A 的明亮程度相同。 两个灯泡 1和A2的明亮程度相同。 L A1 2、再调节变阻器 1使两 再调节变阻器R 再调节变阻器 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。 然后断开开关 R A2
• （三）情感、态度与价值观 情感、 • 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，多媒体课件
自感系数很大有时会产生危害：
四、磁场的能量
问题：在断电自感的实验中， 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？ 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。 比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。 开关闭合时线圈中有电流， 开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁 能量储存在磁场中，开关断开时， 场，能量储存在磁场中，开关断开时，线 圈作用相当于电源， 圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化 成电能。 成电能。
复习： 复习：
反电动势
A线圈中开关断开时 线圈中感应电流方向 线圈中开关断开时,B线圈中感应电流方向 当“增反减同” 线圈中开关断开时 线圈中感应电流方向? 增反减同” 增反减同
——
I感
感
第四章《电磁感应》 第四章《电磁感应》
第六节 《互感和自感》
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 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。
现象分析
问题：与线圈串联的灯泡为什么要过一会才亮？ 问题：与线圈串联的灯泡为什么要过一会才亮？
解释：在接通电路的瞬间， 解释：在接通电路的瞬间，电路中的 电流增大，穿过线圈L的磁通量也随 电流增大，穿过线圈 的磁通量也随 着增大， 着增大，因而线圈中必然会产生感应 电动势， 电动势，这个感应电动势阻碍线圈中 电流的增大，所以通过A 电流的增大，所以通过 1的电流只能 逐渐增大，灯泡A 只能逐渐亮起来。 逐渐增大，灯泡 1只能逐渐亮起来。
五、自感现象应用— 日光灯原理 自感现象应用
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， 要一个低于220V的工作电压。 的工作电压。 要一个低于 的工作电压 E自 L A E
E自+E
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） 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
2、电的“惯性”大小与什么有关？ 电的“惯性”大小与什么有关？
电的“惯性” 电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数
小结
当一个线圈中电流变化， 1、 当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生 互感。 感应电动势的现象，称为互感 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 互感电动势。 感应电动势，称为互感电动势。 2、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应 由于导体本身的电流 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应 现象， 自感现象。 现象，叫自感现象。 自感现象中产生的电动势叫自感电动势 自感电动势。 3、自感现象中产生的电动势叫自感电动势。 自感电动势的作用： （1）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变 化。 ∆I 自感电动势大小： （2）自感电动势大小： E = L ∆t 自感系数L 与线圈的大小、形状、 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
日光灯的工作原理
镇流器的作用 1、点燃时产生瞬时高压 、 2、工作时降压限流 、
阅读教材最后一段P 回答问题： 阅读教材最后一段P24，回答问题： 1、线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理解？ 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， 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， 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
课堂训练
L
A1
2、演示自感的实验电路图如右图所示， 、演示自感的实验电路图如右图所示， R A2 L是电感线圈，A1、A2是规格相同的灯泡， 是电感线圈， 是规格相同的灯泡， 是电感线圈 R的阻值与 的直流电阻值相同。当开关 的阻值与L的直流电阻值相同 的阻值与 的直流电阻值相同。 由断开到合上时， 由断开到合上时，观察到的自感现象是 A2 ，最后达到同样亮。 S R1 先亮， A1 比 先亮 最后达到同样亮。 3、上图中，电阻 的电阻值和电感 的自感系数都很 的电阻值和电感L的自感系数都很 、上图中，电阻R的电阻值和电感 的直流电阻值很小， 大，但L的直流电阻值很小，A1、A2是两个规格相同 的直流电阻值很小 的灯泡。则当电键S闭合瞬间 闭合瞬间， 先亮， 的灯泡。则当电键 闭合瞬间，A2 比 A1 先亮，最后 A1 比 A2 亮 。
课堂Байду номын сангаас练
1、如图所示，L为自感系数较大的线 、如图所示， 为自感系数较大的线 圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当 电路稳定后小灯泡正常发光， 断开电键的瞬间会有 A A . 灯A立即熄灭 立即熄灭 B . 灯A慢慢熄灭 慢慢熄灭 C . 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A突然闪亮一下再突然熄灭 突然闪亮一下再突然熄灭 L A
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 当一个线圈中的电流变化时， 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？
收音机的接收信号： 收音机的接收信号：
一、互感现象
当一个线圈中电流变化， 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， 互感。 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 互感电动势。 称为互感电动势。 2、利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线 因此在电工技术和电子技术中有广泛应用。 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。
三、自感系数
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：
2、自感系数 L－简称自感或电感 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： 决定线圈自感系数的因素： （1）决定线圈自感系数的因素： 实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多， 实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感 系数越大。另外， 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。 （2）自感系数的单位：亨利，简称亨，符号是 H。 自感系数的单位：亨利，简称亨， 常用单位：毫亨（ H） 微亨（ 常用单位：毫亨（m H） 微亨（μH）
A L
慢一些
沿已有的闭合回路流动
S
不一致 有可能， 有可能，线圈插铁芯
实验二： 实验二：
A L S
1、把灯泡A和带铁芯 的线 、把灯泡 和 并联在直流电路中。 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 、接通电路， 发光，断开电路。 发光，断开电路。 观察： 断开时，跟线圈 观察：当电路断开时， 现象：S断开时，跟线圈L并联的A 灯 现象： 当电路断开时，灯并联的 断开时 的亮度变化情况。 泡A的亮度变化情况。 的亮度变化情况 突然闪亮一下才熄灭。 突然闪亮一下才熄灭。
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。 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， 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。
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 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁 由于导体本身的电流 感应现象， 自感现象。 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 自感电动势。 2、自感现象中产生的电动势叫自感电动势。 自感电动势的作用： 自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流 变化。 变化。 注意： 阻碍”不是“阻止” 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， 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。 流的变化起延迟作用。
观察：重新接通电路时， 观察：重新接通电路时， ， 现象： 现象：重新接通电路 时
灯泡A2立刻正常发 光。 两个灯泡亮度变化情况。 两个灯泡亮度变化情况 ， 跟线圈L串联的灯泡A1逐 渐亮起来。 渐亮起来。
S
R1
通 电 自 感
过 会 儿 亮 呢 为 什 么 灯
立 ? A 即 亮 ,灯 B 要
再看一遍