高中物理选修3-2：4-6互感和自感-LI

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？一、互感现象1.当一个线圈中电流变化时，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.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.3、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，互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。收音机里的磁性天线.如：变压器L问题：K接通瞬间，线圈L本身中会不会产生感应电动势？K通电自感现象灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来.现象：通电瞬间演示1电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍L中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。分析：断电自感现象演示2S断开时，A灯突然闪亮一下才熄灭。现象：思考与讨论：P23断电瞬间•提示：断电前后情况比较ILIAiLiAOit•分析：•断电前通过A灯的电流是由电源提供的，根据电路中并联规律可知，线圈L的电阻由于很小，故电路中的电流大部分流过线圈L，有IL＞IA，断电后，线圈L由于自感作用，将阻碍自身电流的减小，结果线圈中的电流IL反向流过灯A，然后逐渐减弱，所以有灯闪亮一下再熄灭的现象出现．结论2：当导体中原来的电流减小时，自感电动势阻碍其减小．讨论:小灯泡在熄灭之前是否要闪亮一下？LRK图3abAE注意：1.不能认为任何断电现象灯都会闪一下当ILIA时,会闪一下,再逐渐熄灭当ILIA或IL=IA时,不会闪,逐渐熄灭2．断电实验中，线圈的电流方向不变，而灯电流方向与原来方向相反3.原来的IL和IA哪一个大，要由L的直流电阻RL与A的电阻RA的大小来决定。如果RL≥RA，则IL≤IA；如果RLRA，则ILIA。b1)为了使灯泡闪亮效果更明显对线圈L应该有什么样的要求?讨论:2)为了使灯泡持续更长时间对线圈L应该有什么样的要求?2)自感电动势的作用：（延缓电流变化）阻碍导体中原来电流的变化。a.导体中原电流增大时，自感电动势阻碍它增大。b.导体中原电流减小时，自感电动势阻碍它减小。“阻碍”不是“阻止”，电流还是变化的自感电动势的方向：楞次定律（增反减同）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.3.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。自感电动势的方向增反减同导体电流增加时，阻碍电流增加，此时自感电动势方向与原电流方向相反；导体电流减小时，阻碍电流减小，此时自感电动势方向与原电流方向相同.4.自感电动势的大小：与电流的变化率成正比.IELt三、自感系数三.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。阅读教材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.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。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。1应用：在交流电路中、在各种用电设备和无线电技术中有着广泛的应用。如日光灯的镇流器等。2防止：在切断自感系数很大、电流很强的电路的瞬间，产生很高的电动势，形成电弧，在这类电路中应采用特制的开关。由于两根平行导线中的电流方向相反，它们的磁场可以互相抵消，从而可以使自感现象的影响减弱到可以忽略的程度。自感防止课堂训练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。LA1RA2SR1A2A1课堂练习：1、关于自感现象，正确的说法是：（）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的其自感系数一定较大；C、对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产生的自感电动势也越大；D、自感电动势总是阻碍原来电流变化的。D2.如图所示，多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽略不计，两个电阻的阻值都是R，电键S原来打开，电流为I0，今合上电键将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，这电动势（）A.有阻碍电流的作用，最后电流由I0减少到零B.有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0C.有阻碍电流增大的作用，因而电流I0保持不变D.有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2I0SRRI0LD提示：线圈中的电流不能突变3、如图示电路，合上S时，发现电流表A1向左偏，则当断开S的瞬间，电流表A1、A2指针的偏转情况是：（）A.A1向左，A2向右B.A1向右，A2向左C.A1、A2都向右D.A1、A2都向左LR2R1SA1A2解：合上S后稳定时，R2和L中电流方向向右，指针左偏断开S的瞬间，L中电流不能突变，A2向左偏，通过闭合回路中的电流为逆时针方向，A1中电流方向与原来相反，指针右偏。所以A1向右，A2向左B4、同上题的电路中，L是一带铁芯的线圈，R为电阻。两条支路的直流电阻相等。那么在接通和断开电键的瞬间，两电流表的读数I1、I2的大小关系是（）A、接通时I1I2，断开时I1I2；B、接通时I2I1，断开时I1=I2；C、接通时I1I2，断开时I1I2；D、接通时I1=I2，断开时I1I2。R2LR1SA1A2B5、如图AB是相同的小灯泡，L是带铁芯的线圈，电阻不记，调节R，电路稳定时，两灯泡都正常发光，则在开关合上和断开时（）A、两灯同时亮，同时灭B、合上S，B比A先达到正常发光状态C、断开S，AB两灯都不会立即灭，通过AB两灯的电流方向都与原电流方向相同D、断开S时，A灯会突然闪亮一下后，再熄灭B问题与练习P25(1)(2)(3)