1、互感和自感高二暑期物理预习班第二章第二章互感和自感互感和自感互感现象互感现象在法拉第的实验中，两个线圈之间并没有导线相连，但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。 这种现象叫做互感， 这种感应电动势叫做互感电动势。 利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛的应用。 变压器就是利用互感现象制成的。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。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，这时要设法减小电路间的互感。自感现象自感现象当一个线圈中的电流变化时，它产生的
2、变化的磁场不仅在邻近的电路中激发 出感应电动势，同样也在它本身激发出感应电动势。 这种现象称为自感 ，由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势。自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。注意： “阻碍”不是“阻止”，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化起延迟作用。变压器、电动机等器材都有很大的线圈，当电路中的开关断开 时会产生很大的自感电动势，使得开关中的金属片之间产生电火花， 烧蚀接触点，甚至引起人身伤害。 因此，电动机等大功率用电器的开 关应该装在金属壳中。 最好使用油浸开关，即把开关的接触点浸在绝 缘油中，避免出现电火花。接通电源的瞬间，电流增加，线圈 L 中产生
3、感应电动势。 根据楞次定律，感应电动势会阻碍电流的 增加，所以灯泡 A1较慢地亮起来。断开电源的瞬间，电流减少，线圈 L 中产生感应电动势。 根据楞次定律，感应电动势会阻碍电流的减少，所以灯泡 A慢慢地熄灭。1. 电源断开时，通过线圈 L 的电流减小，这时会出现感应电动势。 感应电动势的 作用是使线圈 L 中的电流减小得更快些还是更慢些？ 4. 开关断开后，通过灯泡的感应电流是否有可能比原来的电流更大？为了使实验 的效果更明显，对线圈 L 应该有什么要求？3. 开关断开后，通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向是否一致？ 2. 产生感应电动势的线圈可以看做一个电源，它能向外供电。由于开关已经
4、断开， 线圈提供的感应电流将沿什么途径流动？思考思考慢一些沿已有的闭合回路流动不一致线圈插铁芯自感电动势的大小与电流的变化率成正比L 是比例系数，它与线圈的大小、形状、圈数， 以及是否有铁芯等因素有关，叫做自感系数自感系数，简称自感或电感。决定决定线圈自感系数的线圈自感系数的因素因素实验表明，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。自感电动势的大小自感电动势的大小电感的单位是亨利 （henry）， 简称亨，符号是 H。 常用的单位还有毫亨(mH)、微亨(H)。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，灯泡会会闪亮一下，然后熄
5、灭或正常发光。当自感系数很大时，在开关断开和闭合的瞬间，自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A2灯中的电流，从而使A灯或A2灯中电流突然变大，所以要闪亮一下。磁场的能量磁场的能量 问题：开关断开后，灯泡的发光还能维持一小段时间，有时甚至会比开关断开之前更亮。这时灯泡的能量是从哪里来的？ 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。当线圈刚刚接通电源的时候，自感电动势阻碍线圈中电流的增加； 当线圈中已经有了电 流而电源断开或电流变弱的时候，自感电动势又阻碍线圈中电流的减少。 线圈的自感系数越 大，这个现象
6、越明显。 有时我们借用力学中的术语，说线圈能够体现电的“惯性”。小结小结互感现象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互感电动势互感现象中产生的电动势互感的应用利用互感现象可以把电能由一个线圈传递到另一个线圈如变压器等。自感现象当一个线圈中的电流变化时，在本身激发出感应电动势的现象自感电动势由于自身电流变化导致穿过线圈的磁通量发生变化而产生的电动势自感电动势的作用阻碍原电流的变化，而不是阻止，电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用电感线圈阻碍作用的理解若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势
7、阻碍电路中电流的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变；若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的自感现象中，线圈中电流从无到有，磁场从无到有时，电源把能量输送给线圈，储存在磁场中，电流减小时，磁场中的能量释放出来转换为电能.磁场的能量自感电动势的方向(增反减同)电流增加时，感应电动势阻碍电流的增加，自感电动势与原电流方向相反；电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小，自感电动势与原电流方向相同自感电动势的大小自感系数的大小决定因素自感系数与线圈的匝数、大小、形状，以及是否有铁芯等因素有关(3)分析电流变化情况，电流增强时(如通电)，由于自感电动势方向与
8、原电流方向相反，阻碍增加，电流逐渐增大；电流减小时(如断电)，由于自感电动势方向与原电流方向相同，阻碍减小，线圈中电流方向不变，电流逐渐减小自感现象的分析思路(1)明确通过自感线圈的电流怎样变化(是增大还是减小)(2)判断自感电动势方向，电流增强时(如通电)，自感电动势方向与原电流方向相反；电流减小时(如断电)，自感电动势与原电流方向相同通、断电自感中，灯泡亮度变化的分析1.在通电自感通电自感中，并联的两个灯泡不同时亮起如图所示的电路，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，再次接通的瞬间条件现象原因S闭合的瞬间A2先亮由于A2支路为纯电阻不产生自感现象A1逐渐亮起由于L的自感作用阻碍A1支路电流增大2.在断电自感断电自感中，灯泡的亮度变化自感电动势(的方向)总是要阻碍引起自感的电流的变化，就好像感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化一样自感电动势阻碍的对象是“电流的变化”，而不是电流本身
