1、第四章第四章电磁感应电磁感应第六节互感和自感第一页，共21页。在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，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？会产生感应电动势呢？第二页，共21页。一、互感现象一、互感现象1 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，称为的现象，称为互感互感。互感现象中产生的感应电动势，称为。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。2 2、利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另
2、一个线利用互感现象可以把能量从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应用。圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛应用。变压器变压器就是利用互感现象制成就是利用互感现象制成的。的。第三页，共21页。3 3、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间间,且且。在电力工。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。时要设法减小电路间的互感。第四页，共21页。演示实验一演示实验一：2 2、再调节变阻器、再调节变阻器R R1 1使两个灯泡都正常发
3、光。使两个灯泡都正常发光。3 3、然后断开开关、然后断开开关S S。1 1、先合上开关、先合上开关S S，调节变阻器，调节变阻器R R的电阻，使同样规格的两个的电阻，使同样规格的两个灯泡灯泡A A1 1和和A A2 2的明亮程度相同。的明亮程度相同。L A1R A2 S R1观察：重新接通电路时，两个观察：重新接通电路时，两个灯泡亮度变化情况。灯泡亮度变化情况。现象：现象：灯泡灯泡A A2 2立刻正常发光，跟线立刻正常发光，跟线圈圈L L串联的灯泡串联的灯泡A A1 1逐渐逐渐亮亮起来。起来。第五页，共21页。解释：在接通电路的瞬间，电路中的电流增大，解释：在接通电路的瞬间，电路中的电流增大，
4、穿过线圈穿过线圈L L的磁通量也随着增大，因而线圈中必的磁通量也随着增大，因而线圈中必然会产生感应电动势，这个感应电动势然会产生感应电动势，这个感应电动势线线圈中电流的增大，所以通过圈中电流的增大，所以通过A A1 1的电流只能逐渐增的电流只能逐渐增大，灯泡大，灯泡A A1 1只能逐渐亮起来。只能逐渐亮起来。第六页，共21页。演示实验二演示实验二：1 1、把灯泡、把灯泡A A和带和带铁芯铁芯的线圈的线圈L L并联在直流电路中。并联在直流电路中。2 2、接通电路，待灯泡正常发光，断开电路。、接通电路，待灯泡正常发光，断开电路。ALS观察：当电路断开观察：当电路断开时，灯泡时，灯泡A A的亮度变的
5、亮度变化情况。化情况。现象：现象：S S断开时，断开时，A A 灯突然闪亮一下才灯突然闪亮一下才熄灭（或者过一会熄灭（或者过一会才熄灭）。才熄灭）。第七页，共21页。在电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱，穿在电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱，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。虽然这时电源已经断开，但线圈感应电动势。虽然这时电源已经断开，但线圈L L和和灯泡灯泡A A组成了闭合电路，在这个电路中有感应组成了闭合电路，在这个电路中有感应电流通过，所以灯泡不会立即熄灭。电流通过，所以灯泡不会立即熄灭。现象解释：现象解释：第
6、八页，共21页。二、自感现象二、自感现象1、由于导体由于导体本身的电流发生变化而产生的电本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象磁感应现象，叫自感现象，叫自感现象。2 2、自感现象中产生的电动势叫自感现象中产生的电动势叫自感电动势自感电动势。自感电动势的作用：自感电动势的作用：阻碍阻碍导体中原来的电导体中原来的电流变化流变化。注意：注意：“阻碍阻碍”不是不是“阻止阻止”，电流原来，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即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，不影响最后结果。对电流的变化起延迟作用，不影响最后结果。第九页，共21页。思考与讨论：（思考与讨论：（P23P
7、23页）页）1 1、电源断开时，通过线圈、电源断开时，通过线圈L L的电流减小，这时会出现感的电流减小，这时会出现感应电动势。感应电动势的作用是使线圈应电动势。感应电动势的作用是使线圈L L中的电流减小中的电流减小的更快些还是更慢些？的更快些还是更慢些？2 2、产生感应电动势的线圈可以看做一个电源，它能、产生感应电动势的线圈可以看做一个电源，它能向外供电。由于开关已经断开，线圈提供的感应电向外供电。由于开关已经断开，线圈提供的感应电流将沿什么途径流动？流将沿什么途径流动？3 3、开关断开后，通过灯泡的感应电流与原来通过它、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？的电流方向
8、是否一致？4 4、开关断开后，通过灯泡的感应电流是否有可能比、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，对线圈原来的电流更大？为了使实验的效果更明显，对线圈L L应该有什么要求？应该有什么要求？第十页，共21页。课堂练习1、实验中，当电键闭合后，通实验中，当电键闭合后，通过灯泡过灯泡A A1 1的电流随时间变化的的电流随时间变化的图像为图像为 图；通过灯泡图；通过灯泡A A2 2的电流随时间变化的图像为的电流随时间变化的图像为 图。图。ItItItIt A B C DCA L A1R A2 S R1第十一页，共21页。课堂练习2、在上实验中，若线圈在上实
9、验中，若线圈L L的电阻的电阻R RL L与灯泡与灯泡A A的电的电阻阻R RA A相等，则电键断开前后通过线圈的电流相等，则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为随时间的变化图像为 图，通过灯泡的电图，通过灯泡的电流随时间的变化图像为流随时间的变化图像为 图；图；若若R RL L远小于远小于R RA A，则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变，则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为化图像为 图，通过灯泡的电流图像为图，通过灯泡的电流图像为 图。图。It A B C DItItItACBDALS第十二页，共21页。三、自感系数三、自感系数1 1、自感电动势的大小：与电流的变化率成
10、正比、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比2 2、自感系数自感系数 L L简称自感或电感简称自感或电感（1 1）决定线圈自感系数的因素：决定线圈自感系数的因素：（2 2）自感系数的单位：自感系数的单位：亨利亨利，简称亨，符号是，简称亨，符号是 H。常用单位：毫亨（常用单位：毫亨（m H）微亨（微亨（H）IELt 实验表明实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大越大。另外，带有另外，带有铁芯铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多时大得多。3 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：描述线圈产生自感电动势的能
11、力第十三页，共21页。接通时D1先达最亮，断开时D2后灭3、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力3、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。1、线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理解？实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。当开关由断开到合上时，观察到的自感现象是 比 先亮，最后达到同样亮。1、把灯泡A和带铁芯的线圈L并联在直流电路中。若RL远小于RA，则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为 图，通过灯泡的电流图像为 图。灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都要阻碍线圈
12、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问题：与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。3、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力（2）自感电动势大小：互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。互感现象中产生的感应电动势，称为互感电动势。3、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。观察：当电路断开时，灯泡A的亮度变化情况。4、自感系数L：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关1、先合上开关S，调节变阻器R的电阻，使同样规格的两个灯泡A1和A2的明亮程度相同。什么情况下灯泡会闪
13、亮一下再熄灭？什么情况下灯泡会闪亮一下再熄灭？原因：原因：在在自感系数很大自感系数很大的情况下，灯泡会先闪亮一下，然后熄灭。的情况下，灯泡会先闪亮一下，然后熄灭。第十四页，共21页。电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数1、线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理解？第六节互感和自感S R1观察：当电路断开时，灯泡A的亮度变化情况。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？甚至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。3、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。2、再调节变阻器R1使两个灯泡都正常发光。3、自感现象中产生的电动势叫
14、自感电动势。接通时D1先达最亮，断开时D2后灭接通时D2先达最亮，断开时D1后灭2、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象。（2）自感系数的单位：亨利，简称亨，符号是 H。A B C D灯A突然闪亮一下再突然熄灭2、上图中，若电阻R的电阻值和电感L的自感系数都很大，但L的直流电阻值很小，A1、A2是两个规格相同的灯泡。接通时D1先达最亮，断开时D2后灭1、实验中，当电键闭合后，通过灯泡A1的电流随时间变化的图像为 图；S R1另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。第十五页，共21页。四、磁场的能量四、磁场的能量 问题：在断电自感的实验中，为什么开关问题：在断电自
15、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至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。论。开关闭合时线圈中有电流，电流产生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，磁场，能量储存在磁场中，开关断开时，线圈作用相当于电源线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化，把磁场中的能量转化成电能。成电能。第十六页，共21页。阅读教材最后一段阅读教材最后一段P P2424，回答问题：，回答问题：1 1、线圈能够体现电的、线圈能够体现电的“惯性惯性”，应该怎样理解？，应该怎样理解？2 2、电的、电的“惯
16、性惯性”大小与什么有关？大小与什么有关？当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都要要阻碍线圈中电流的变化阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能，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立即增大到最大值或不能立即减小为零 电的电的“惯性惯性”大小决定于线圈的自感系数大小决定于线圈的自感系数 第十七页，共21页。小结小结1 1、当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应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，称为电动势的现象，称为互感互感。互感现象产生的感应电。互感现象产生的感应电动势，称为动势，称为互感电动势。互感电动势。2、
17、由于导体由于导体本身的电流本身的电流发生变化而产生的电磁感应现发生变化而产生的电磁感应现象，叫象，叫自感现象自感现象。3 3、自感现象中产生的电动势叫、自感现象中产生的电动势叫自感电动势自感电动势。（1 1）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。（2 2）自感电动势大小：）自感电动势大小：4 4、自感系数、自感系数L L：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关关5 5、磁场具有能量、磁场具有能量IELt第十八页，共21页。2 2、上图中，若电阻、上图中，若电阻R R的电阻值和电感的电阻值和电感L L的自感
18、系数都很的自感系数都很大，但大，但L L的直流电阻值很小，的直流电阻值很小，A A1 1、A A2 2是两个规格相同的是两个规格相同的灯泡。则当电键灯泡。则当电键S S闭合瞬间，闭合瞬间，比比 先亮，最先亮，最 后后 比比 亮亮 。课堂训练课堂训练1 1、演示自感的实验电路如右图所示，、演示自感的实验电路如右图所示，L L是电感线圈，是电感线圈，A A1 1、A A2 2是规格相同的灯泡，是规格相同的灯泡，R R的阻值与的阻值与L L的直流电阻值相同。当开关的直流电阻值相同。当开关由断开到合上时，观察到的自感现象是由断开到合上时，观察到的自感现象是 比比 先亮，最后达到同样亮。先亮，最后达到同
19、样亮。A2 A1 L A1R A2 S R1A1A2A2A1第十九页，共21页。课堂训练课堂训练3 3、如图所示的电路中，、如图所示的电路中，D D1 1和和D D2 2是两是两个相同的小灯泡，个相同的小灯泡，L L是一个自感系是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与数相当大的线圈，其阻值与R R相同。相同。在电键接通和断开时，灯泡在电键接通和断开时，灯泡D D1 1和和D D2 2亮暗的顺序是（亮暗的顺序是（）A.A.接通时接通时D D1 1先达最亮，断开时先达最亮，断开时D D1 1后灭后灭B.B.接通时接通时D D2 2先达最亮，断开时先达最亮，断开时D D2 2后灭后灭C.C.接通时接通时
20、D D1 1先达最亮，断开时先达最亮，断开时D D2 2后灭后灭D.D.接通时接通时D D2 2先达最亮，断开时先达最亮，断开时D D1 1后灭后灭D1 D2L RSA第二十页，共21页。课堂训练课堂训练 4 4、如图所示，、如图所示，L L为自感系数较大的线圈，为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开电电路稳定后小灯泡正常发光，当断开电键的瞬间会有（键的瞬间会有（）A.A.灯灯A A立即熄灭立即熄灭 B.B.灯灯A A慢慢熄灭慢慢熄灭C.C.灯灯A A突然闪亮一下再慢慢熄灭突然闪亮一下再慢慢熄灭D.D.灯灯A A突然闪亮一下再突然熄灭突然闪亮一下再突然熄灭L AA第二十一页，共21页。
