第六节-互感和自感(好)

第四章《电磁感应》6互感和自感教学目标知识与技能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。教学重点1．自感现象。2．自感系数。教学难点分析自感现象。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？收音机的接收信号：一、互感现象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，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。××××ו•••••••••••••••••••••••••••••问题情景：如图断开或闭合开关瞬间，CD中会有感应电流吗？这是互感吗？IABSGCD3、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。实验一：2、再调节变阻器R1使两个灯泡都正常发光。3、然后断开开关S。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。LA1RA2SR1观察：重新接通电路时，两个灯泡亮度变化情况。灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。现象：视频：通电自感现象解释：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，这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大，所以通过A1的电流只能逐渐增大，灯泡A1只能逐渐亮起来。问题：与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？反馈训练1、实验一中，当电键闭合后，通过灯泡A1的电流随时间变化的图像为图；通过灯泡A2的电流随时间变化的图像为图。ItItItItABCDCALA1RA2SR1实验二：1、把灯泡A和带铁芯的线圈L并联在直流电路中。2、接通电路，待灯泡正常发光，断开电路。ALS观察：当电路断开时，灯泡A的亮度变化情况。S断开时，A灯突然闪亮一下才熄灭。视频：断电自感现象在电路断开的瞬间，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，因而在线圈中产生感应电动势。虽然这时电源已经断开，但线圈L和灯泡A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。解释：现象：在如图所示的电路中，当开关S断开瞬间，灯泡A是否会更亮一下？更亮一下的条件是什么？设A、L两端电压为U。①若RA＞RL，有IA＜IL，在断开开关的瞬间，通过灯泡的电流会瞬时增大，灯泡会更亮一下。②若RA≤RL，有IA≥IL，断开开关后，通过灯泡的电流减小，灯泡不会更亮一下。反馈训练2、在实验二中，若线圈L的电阻RL与灯泡A的电阻RA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图，通过灯泡的电流随时间的变化图像为图；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。ItABCDItItItACBDALS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感应现象，叫自感现象。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：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。慢一些沿已有的闭合回路流动不一致线圈插铁芯自感系数自感电动势也是感应电动势，同样遵从法拉第电磁感应定律，也就是说，它的大小正比于穿国线圈的磁通量的变化率，即：E∝△I△tE∝△Φ△t实验表明，磁场的强弱正比于电流的强弱，也就是说，磁通量的变化正比于电流的变化，所以也可以说，自感电动势正比于电流的变化率，即：三、自感系数1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比2、自感系数L－简称自感或电感（1）决定线圈自感系数的因素：（2）自感系数的单位：亨利，简称亨，符号是H。常用单位：毫亨（mH）微亨（μH）IELt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。3、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力E∝△I△t写成等式就是：插入铁芯线圈的自感系数变大自感系数很大有时会产生危害：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，避免出现电火花四、磁场的能量问题：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。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。五、自感现象应用—日光灯原理日光灯结构：1、日光灯启动时需要一个瞬时高压，正常发光时又需要一个低于220V的工作电压。2、自感系数较大的线圈（镇流器）在断开时能产生瞬时高压，可谁来充当自动开关？——启动器E自EE自+ELA日光灯的工作原理视频镇流器的作用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P24，回答问题：1、线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理解？2、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电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数小结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。互感现象产生的感应电动势，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现象，叫自感现象。3、自感现象中产生的电动势叫自感电动势。（1）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。（2）自感电动势大小：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IELt1、演示自感的实验电路图如右图所示，L是电感线圈，A1、A2是规格相同的灯泡，R的阻值与L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比先亮，最后达到同样亮。A2A1LA1RA2SR12、上图中，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。则当电键S闭合瞬间，比先亮，最后比亮。A1A2A2A1例与练3、如图所示的电路中，D1和D2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与R相同。在电键接通和断开时，灯泡D1和D2亮暗的顺序是A.接通时D1先达最亮，断开时D1后灭B.接通时D2先达最亮，断开时D2后灭C.接通时D1先达最亮，断开时D2后灭D.接通时D2先达最亮，断开时D1后灭A例与练D1D2LRS4、如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开电键的瞬间会有A.灯A立即熄灭B.灯A慢慢熄灭C.灯A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A例与练LA5、关于自感现象，下列说法正确的是（）A、感应电流一定和原电流方向相反B、线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大C、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感系数较大D、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的感电动势也较大D例与练6、如图所示，两个电阻均为R，电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽略不计，S原来断开，电路中电流，现将S闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的作用是（）02EIR0I0I02IA.使电路的电流减小，最后减小为零B.有阻碍电流增大的作用，最后电流小于C.有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变D.有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为D例与练7、如图所示，电路甲、乙中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡D发光。则（）A．在电路甲中，断开S，D将逐渐变暗B．在电路甲中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗C．在电路乙中，断开S，D将渐渐变暗D．在电路乙中，断开S，D将变得更亮，然后渐渐变暗AD例与练8、如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略不计，下列说法中正确的是（）A．合上开关S接通电路时，A2先亮A1后亮，最后一样亮B．合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮C．断开开关S切断电路时，A2立即熄灭，A1过一会熄灭D．断开开关S切断电路时，A1和A2都要过一会才熄灭例与练合上开关S接通电路时：A2先亮A1后亮，断开开关S切断电路时：A1和A2都要过一会才熄灭。AD9、如图所示是演示自感现象的电路图.L是一个电阻很小的带铁芯的自感线圈,A是一个标有“6V，4w”的小灯泡,电源电动势为6V，内阻为3Ω，在实验中（）A.S闭合的瞬间,灯泡A中有电流通过,其方向是从a→bB.S闭合后，灯泡A不能正常工作C.S由闭合而断开瞬间，灯A中无电流D.S由闭合而断开瞬间，灯A中有电流通过，其方向为从b→a例与练AD10、如图所示，L为电感足够大而电阻可以忽略的电感线圈，A、B两只灯泡完全相同，则下列说法中正确的是（）A.电键闭合时，A灯逐渐变亮，B灯立刻变亮B.电键闭合时，A灯与B灯同时亮，接着A灯逐渐熄灭，B灯变得更亮C.电键断开时，A灯立刻熄灭，B灯逐渐熄灭D.电键断开时，A灯逐渐熄灭，B灯立刻熄灭例与练BD11、如图所示是一种延时开关，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通。当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则（）A、由于A线圈的电磁感应作用，才延时释放DB、由于B线圈的电磁感应作用，才延时释放DC、如果断开B线圈的电键S2，无延时作用D、如果断开B线圈的电键S2，延时将变长例与练BC12、如图所示电路中，电源电动E=6V，内阻不记，L1、L2两灯均标有“6V0.3A”，电阻R与电感线圈的直流电阻RL阻值相等，均为20欧.试分析：S闭合和断开的瞬间，求L1、L2两灯的亮度变化.例与练13、如图所示的电路中，AB支路由带铁芯的线圈和电流表A1串联而成，流过的电流为I1，CD支路由电阻R和电流表A2串联而成，流过的电流为I2，已知这两支路的电阻值相同，则在接通S和断开S的时候，观察到的现象是A.接通S的瞬间I1I2，断开的瞬间I1I2B.接通S的瞬间I1I2，断开的瞬间I1=I2C.接通S的瞬间I1=I2，断开的瞬间I1I2D.接通S的瞬间I1I2，断开的瞬阃I1=I2B例与练