互感和自感(公开课)

§4.6互感和自感第四章电磁感应1．知道什么是互感现象和自感现象。2．知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。3．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。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。学习目标用电磁炉能点亮灯泡吗？你知道无线充电吗？其原理是什么呢？手机内部接收端无线充电器内部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，在另一个线圈中产生感应电流（说明产生了感应电动势）。一、互感现象1、互感：当一个线圈中电流变化时，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。2、在互感现象中产生的感应电动势，称为互感电动势。A3、应用：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。如变压器就是利用互感现象制成的。收音机里的“磁性天线”利用互感现象，把广播电台的信号从一个线圈传递到另一个线圈变压器问题情景：如图闭合开关瞬间，CD中会有感应电流吗？这是互感吗？••••••••••••••••••••••••••••••×××××ABSGCDI4、防止：互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，要设法减小互感。看图回答以下问题：1）螺线管中有无磁场？磁场的强弱与电流有无关系？2）当电流变化时，螺线管中的磁场是否变化？3）当电流变化时，通过螺线管中的磁通量是否变化？4）当电流变化时，螺线管中是否产生电磁感应现象？5）当电流变化时，螺线管中是否产生感应电动势？二、自感现象1、由于线圈本身的电流发生变化而产生感应电动势的现象，叫做自感现象。2、在自感想象中产生的电动势叫做自感电动势。演示实验1KLED1LED2LED3L闭合开关S，LED1和LED2同时变亮，但LED2很快又熄灭了电路接通时，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。开始时电流流过了LED2,但是当L中电流达到最大值后将LED2短路了。分析：通电自感演示实验2KLED1LED2LED3L断开开关S，LED1瞬间熄灭，但LED3闪亮一下再熄灭。分析：开关断开瞬间，由于通过L的磁通量减少，产生的感应电动势阻碍磁通量的减少，感应电流沿着L—LED3的方向流动，所以LED3被点亮一小会儿。断电自感练习1：A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调节变阻器R，使A1、A2亮度相同，再调节R1，使两灯正常发光，然后断开开关S。重新闭合S，将观察到什么现象？灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。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。分析通电自感接通电路，待灯泡A正常发光。然后断开电路，观察到什么现象？在断开开关S瞬间（灯更亮一下），灯A过一段时间才熄灭。练习2：开关断开瞬间，由于通过L的磁通量减少，产生的感应电动势阻碍磁通量的减少，感应电流沿着L→A流动，所以灯A会过一段时间才熄灭。分析断电自感1、自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。(1)导体中电流增加时，阻碍电流增加，此时自感电动势方向与原电流方向相反；(2)导体中电流减小时，阻碍电流减小，此时自感电动势方向与原电流方向相同。三、自感系数与自感电动势温馨提示：“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。2.自感电动势的大小：自感电动势的大小跟其它感应电动势的大小一样，跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关。而在自感现象中，穿过线圈的磁通量是由电流引起的，故自感电动势的大小跟导体中电流变化的快慢有关。tEtIEIELt3、自感系数（L）简称自感或电感L的大小跟线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯有关，L是反映线圈自身特征的物理量。单位：亨利，简称亨（H）1H=103mH=106μH4、自感的应用与防止（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，如日光灯工作时就利用了自感原理。（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。利用双绕线法可以避免自感的发生。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。四、磁场的能量1、通电自感：通电时，电能首先要转化为线圈磁场能，然后再转化为灯A1的电能，故灯A1过一会儿才亮。2、断电自感：断电前，线圈中有电流，则线圈中有磁场能，断电后，线圈存有的磁场能通过灯释放出来，使灯延迟熄灭。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。2.应用：变压器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、①通电自感产生的感应电动势阻碍自身电流的增大②断电自感产生的感应电动势阻碍自身电流的减小二、自感现象三、自感系数1、自感电动势的大小：IELt2、自感系数L：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁芯有关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。四、磁场的能量作业布置1、课后1、2、3题思考后将答案写在书上；2、完成《世纪金榜》本课相关内容。再见