人教版高中物理选修3-2课件：4.6《互感和自感》.ppt

1、第四章电磁感应 第六节 互感和自感 教教 学学 目目 标标 （一）知识与技能（一）知识与技能 1知道什么是互感现象和自感现象。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。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。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。原因及磁场的能量转化问题。 （二）过程与方法（二）过程与方法 1通过对两个自感

2、实验的观察和讨论，培养学生的观察能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。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。的能力。 （三）情感、态度与价值观（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殊现象的辩证唯物主义观点 教学重点教学重点 1自感现象。自感现象。 2自感系数。自感系数。 教学难点教学难点

3、分析自感现象。分析自感现象。 教学方法教学方法 通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验 教学用具教学用具 自感现象示教板，多媒体课件自感现象示教板，多媒体课件 法拉第和他的实验线圈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在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线 连接连接，当一个线圈中的电流变化时当一个线圈中的电流变化时，在另一个在另一个 线圈中为什么会产生感应电动势呢线圈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当一个线圈中电流变化

4、，在另一个线圈中产生感应电 动势的现象，称为动势的现象，称为互感互感。互感现象中产生的感应电动势，。互感现象中产生的感应电动势， 称为称为互感电动势。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。变压器圈，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。 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

5、电力在电力 工程和电子电路中工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常互感现象有时会影响电路的正常 工作工作，这时要设法减小电路间的互感这时要设法减小电路间的互感。 实验一实验一： 2、再调节变阻器再调节变阻器R1使两个灯泡都正常发光。使两个灯泡都正常发光。 3、然后断开开关然后断开开关S。 1、先合上开关先合上开关S，调节变阻器，调节变阻器R的电阻，使同样的电阻，使同样 规格的两个灯泡规格的两个灯泡A1和和A2的明亮程度相同。的明亮程度相同。 L A1 R A2 S R1 观察：观察： 重新接通电路时，两个灯泡亮度变化情况。重新接通电路时，两个灯泡亮度变化情况。 灯泡灯泡A A2 2立刻

6、正常发光立刻正常发光，跟线圈，跟线圈L L串联的灯泡串联的灯泡 A A1 1逐渐亮起来逐渐亮起来。 现象：现象： 解释：在接通电路的瞬间解释：在接通电路的瞬间，电路中电路中 的电流增大的电流增大，穿过线圈穿过线圈L的磁通量也的磁通量也 随着增大随着增大，因而线圈中必然会产生因而线圈中必然会产生 感应电动势感应电动势，这个感应电动势阻碍这个感应电动势阻碍 线圈中电流的增大线圈中电流的增大，所以通过所以通过A1的的 电流只能逐渐增大电流只能逐渐增大，灯泡灯泡A1只能逐只能逐 渐亮起来渐亮起来。 问题：与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？问题：与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？ 反馈训练 1、实验

7、一中，当电键闭合后，实验一中，当电键闭合后， 通过灯泡通过灯泡A1的电流随时间变化的电流随时间变化 的图像为的图像为 图；通过灯泡图；通过灯泡A2的的 电流随时间变化的图像为电流随时间变化的图像为 图。图。 I t I t I t I t A B C D C A L A1 R A2 S R1 实验二：实验二： 1、把灯泡、把灯泡A和带和带铁芯铁芯 的线圈的线圈L并联在直流电路中。并联在直流电路中。 2、接通电路，待灯泡正常发光，断开电路。、接通电路，待灯泡正常发光，断开电路。 A L S 观察：观察： 当电路断开时，灯泡当电路断开时，灯泡A的亮度变化情况。的亮度变化情况。 现象：现象： S断开

8、时，断开时，A 灯突然闪亮一下才熄灭。灯突然闪亮一下才熄灭。 解释：解释： 在电路断开的瞬间在电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱通过线圈的电流突然减弱，穿穿 过线圈的磁通量也就很快减少过线圈的磁通量也就很快减少，因而在线圈中产生因而在线圈中产生 感应电动势感应电动势。虽然这时电源已经断开虽然这时电源已经断开，但线圈但线圈L和灯和灯 泡泡A组成了闭合电路组成了闭合电路，在这个电路中有感应电流通过在这个电路中有感应电流通过， 所以灯泡不会立即熄灭所以灯泡不会立即熄灭。 反馈训练 2、在实验二中，若线圈在实验二中，若线圈L的电阻的电阻RL与灯泡与灯泡 A的电阻的电阻RA相等，则电键相等，则电键

9、断开前后通过线断开前后通过线 圈的电流随时间的变化图像为圈的电流随时间的变化图像为 图，通图，通 过灯泡的电流随时间的变化图像为过灯泡的电流随时间的变化图像为 图；图； 若若RL远小于远小于RA，则电键，则电键 断开前后通过线圈的电流随时断开前后通过线圈的电流随时 间的变化图像为间的变化图像为 图，通过灯泡的电流图像为图，通过灯泡的电流图像为 图。图。 I t A B C D I t I t I t A C B D A L S 二、自感现象二、自感现象 1、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发生变化而产生的电 磁感应现象，叫磁感应现象，叫自感现象自感现象。 2 2、自感现象

10、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：阻碍导体中原来的电自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电 流变化。流变化。 注意：注意： “阻碍”不是“阻止”“阻碍”不是“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。对电流的变化起延迟作用。 慢一些慢一些 沿已有的闭合回路流动沿已有的闭合回路流动 不一致不一致 线圈插铁芯线圈插铁芯 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

11、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 H。 常用单位：毫亨（常用单位：毫亨（m Hm H） 微亨（微亨（ H H） I EL t 实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自实验表明，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。比没有铁芯时大得多。 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力 插入铁芯线圈的自感系数

12、变大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：原因： 在自感系数很大的情况下，灯泡会会闪亮在自感系数很大的情况下，灯泡会会闪亮 一下，然后熄灭或正常发光。一下，然后熄灭或正常发光。 当自感系数很大时当自感系数很大时，在开关断开和闭合的瞬间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自感线圈会产生瞬时的很高的自感电动势，该该 电动势会补充电动势会补充A灯或灯或A2灯中的电流灯中的电流，从而使从而使A灯灯 或或A2灯中电流突然变大灯中电流突然变大，所以要闪亮一下所以要闪亮一下。 自感系数很大有时会产生危害：自感系数很大有时

13、会产生危害： 四、磁场的能量四、磁场的能量 问题：在断电自感的实验中，为什么开关断问题：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。会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。 开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁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圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化 成电能。成电能。 五、自感现象应用五、自感现象应用 日光灯原理日光灯原理 日光灯结构：日光灯结构： 1、日光

14、灯启动时需要一个瞬时高压，正常发光时、日光灯启动时需要一个瞬时高压，正常发光时 又需要一个低于又需要一个低于220V的工作电压。的工作电压。 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）在断开时能产生瞬 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 E自自 E E自自+E L A 日光灯的工作原理日光灯的工作原理 镇流器的作用镇流器的作用 1、点燃时产生瞬时高压点燃时产生瞬时高压 2、工作时降压限流、工作时降压限流 阅读教材最后一段阅读教材最后一段P P24 24，回答问题： ，回答问题： 1 1、线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样

15、理解？、线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理解？ 2 2、电的“惯性”大小与什么有关？、电的“惯性”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 要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能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立即增大到最大值或不能立即减小为零 电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数 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，称为感应电动势的现象，称为互感互感。互感现象产生的。互

16、感现象产生的 感应电动势，称为感应电动势，称为互感电动势。互感电动势。 2、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发生变化而产生的电磁感应 现象，叫现象，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）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变 化。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：与线圈的大小、形状、圈数及有无 铁心有关铁心有关 5 5、磁场具有能量、磁场具有能量 I EL t 课堂

17、训练课堂训练 1、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， L是电感线圈，是电感线圈，A1、A2是规格相同的是规格相同的 灯泡，灯泡，R的阻值与的阻值与L的直流电阻值相同。的直流电阻值相同。 当开关由断开到合上时，观察到的自当开关由断开到合上时，观察到的自 感现象是感现象是 比比 先亮，最后达到先亮，最后达到 同样亮。同样亮。 A2 A1 L A1 R A2 S R1 2、上图中，电阻、上图中，电阻R的电阻值和电感的电阻值和电感L的自感系数都很的自感系数都很 大，但大，但L的直流电阻值很小，的直流电阻值很小，A1、A2是两个规格相同是两个规格相同 的灯泡。则当电键的灯

18、泡。则当电键S闭合瞬间，闭合瞬间， 比比 先亮，最后先亮，最后 比比 亮亮 。 A1 A2 A2 A1 课堂训练课堂训练 3、如图所示的电路中，、如图所示的电路中，D1和和D2是是 两个相同的小灯泡，两个相同的小灯泡，L是一个自感是一个自感 系数相当大的线圈，其阻值与系数相当大的线圈，其阻值与R相相 同。在电键接通和断开时，灯泡同。在电键接通和断开时，灯泡 D1和和D2亮暗的顺序是亮暗的顺序是 A. 接通时接通时D1先达最亮，断开时先达最亮，断开时D1后灭后灭 B. 接通时接通时D2先达最亮，断开时先达最亮，断开时D2后灭后灭 C. 接通时接通时D1先达最亮，断开时先达最亮，断开时D2后灭后灭 D. 接通时接通时D2先达最亮，断开时先达最亮，断开时D1后灭后灭 D1 D2 L R S A 课堂训练课堂训练 4、如图所示，、如图所示，L为自感系数较大的线为自感系数较大的线 圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当 断开电键的瞬间会有断开电键的瞬间会有 A . 灯灯A立即熄灭立即熄灭 B . 灯灯A慢慢熄灭慢慢熄灭 C . 灯灯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 A