高二物理选修3-2第四章4[1].6_互感和自感课件

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。
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 图；通过灯泡 2的 电流随时间变化的图像为 图。
I I I
L R
A1 A2
I
S
R1
t
t源自文库
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。
第五章《电磁感应》 第五章《电磁感应》
第六节 《互感和自感》
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？
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。
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。
（2）减小输电线中的电流 思考与讨论
练习： 输送10kw的电功率，采用400V 10kw的电功率 400V的电压 练习： 输送10kw的电功率，采用400V的电压 输电，输电线的总电阻为10 10Ω 输电，输电线的总电阻为10Ω，求（1）输电线 中的电流？输电线中损失的电压是多少？ 中的电流？输电线中损失的电压是多少？用户 得到的电压是多少？（ ？（2 得到的电压是多少？（2）输电线损失的功率 是多少？用户得到的功率是多少？（ ？（3 是多少？用户得到的功率是多少？（3）如果 采用4000V电压输电， 4000V电压输电 采用4000V电压输电，输电线损失的功率是多 少？
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：
∆I E=L ∆t
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）
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。
是不是输电电压越高越好？ 是不是输电电压越高越好？
电压越高， 电压越高，对输电线路和变压器的要求 越高，建设费用越高。实际输送电能时， 越高，建设费用越高。实际输送电能时， 要综合考虑，如输送功率的大小、 要综合考虑，如输送功率的大小、距离的 远近、技术和经济要求等， 远近、技术和经济要求等，要依照不同情 况选择合适的输电电压。 况选择合适的输电电压。
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
P =I R 损
2
L 1)减少导线电阻 减少导线电阻， （1)减少导线电阻，由电阻定律知 R = ρ S
银的电阻率最小， ①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小， 但价格昂贵， 但价格昂贵，目前选用电阻率较小的 铜或铝作输电线. 铜或铝作输电线. 不可行， ②减小输电线的长度L不可行，因为要保 证输电距离. 证输电距离. 增加导线的横截面积， ③增加导线的横截面积，可适当增大横 截面积。太粗不可能， 截面积。太粗不可能，既不经济又架 设困难。
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
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。
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。
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。
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。
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 、
六、输电线上的功率损失
1、为什么输电线上有电能损失？ 为什么输电线上有电能损失？ 由于输电线长，电阻大，当电流通过 由于输电线长，电阻大， 热量Q 损失一部分电能， 输电线时，产生热量 输电线时，产生热量Q，损失一部分电能， 同时输电线上有电压降 电压降， 同时输电线上有电压降，故又损失一部 分电压. 分电压. 2、如何减少电能损失？ 如何减少电能损失？
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
断 电 自 感
闪 为 亮 什 一 么 下 灯 才 不 熄 是 灭 立 . . . . 即 熄 灭 ， 而 要
再看一遍
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？
（1）25A 250V 150V （3） 62.50W （2）6250W 3750W
提高输电电压， 提高输电电压，是减少 电能损失的行之有效的办 法
二、远距离输电原理图
I1
P1
I2
P2
I3
I4
P4
r线
P3
F
U1 n1
n2 U2
U3 n3
n4 U4
R用
升压变压器
降压变压器
远距离输电示意图
我国常用的远距离输电采用的电压有 kV、 kV、 kV， 110 kV、220 kV、330 kV，输电 干线采用500 kV的超高压 的超高压， 干线采用500 kV的超高压，西北电网 正在建设750kV的线路。 750kV的线路 正在建设750kV的线路。
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。
例1、一小型发电站通过升压，降压变压器把电能 一小型发电站通过升压， 输给用户。已知发电机的输出功率是500kW 500kW， 输给用户。已知发电机的输出功率是500kW， 端电压为500V 升压变压器原、 500V， 端电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数 比为1:5 两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω 1:5， 1.5Ω， 比为1:5，两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω， 降压变压器的输出电压为220V 220V， 降压变压器的输出电压为220V，不计变压器的 损耗。 损耗。求： 升压变压器的副线圈两端电压； （1）升压变压器的副线圈两端电压； 输电导线上的功率损失； （2）输电导线上的功率损失； 降压变压器原、副线圈的匝数比； （3）降压变压器原、副线圈的匝数比； 用户得到的功率。 （4）用户得到的功率。 （2）60kW （1）2500V （3）10:1 （4）440kW