人教版物理选修3246互感和自感

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,人教版物理选修3246互感和自感,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？,产生感应电流的条件是什么？,引起回路磁通量变化的原因有哪些？,一、互感现象：,1.,在,法拉第,的实验中，两个线圈之间并没有导线相,连，但,当一个线圈,中的电流发生变化时，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,。这种,现象叫做,互感,。这种感应电动势叫做,互感电动势,。, , , ,问题情景：,如图断开和闭合开关瞬间，,CD,中会有感应电流吗？,这是互感现象吗？,A,B,S,G,C,D,I,利用互感现象可把,能量,由一个线圈传到另一个线圈,.,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，互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。,互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅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，这时要设法减小电路中的互感,.,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。(“自我感应),2,、自感现象中产生的电动势叫,自感电动势,。,二、自感现象：,看图答复以下问题：,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,?,思考与讨论,实验一：通电自感,现象：在闭合开关瞬间，,灯A2立刻正常发光，A1却比,A2迟一段时间才正常发光。,原因：由于线圈自身的磁通量增加而产生了感应电动势，这个电动势总是阻碍磁通量的变化即阻碍线圈中电流的变化，故通过A1的电流不能立即增大，A1的亮度只能慢慢增加，最终与A2一样。,结论1:自感电动势的作用“ 阻碍原电流的增加，但最终没有“阻止其增加,实验二，断电自感。,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，然后断开电路。,观察：当电路断开时，灯泡,A,的亮度变化情况。,现象：,S,断开时，,A,灯突然闪亮一下才熄灭。,解释：,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。,结论2:自感电动势的作用“ 阻碍原电流的减少，但最终没有“阻止其减少,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,三、自感系数,.,1决定线圈自感系数的因素：实验说明，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。,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H,3,、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力,自感系数很大有时会产生危害：,什么情况下灯泡会闪亮一下再熄灭？,原因：,在自感系数很大的情况下，灯泡会闪亮一下，然后熄灭或正常发光。,当自感系数很大时，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，该电动势会补充,A,灯和,A,2,灯中的电流，从而使,A,灯和,A,2,灯中的电流突然变大，所以要闪亮一下。,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,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。,例,1.,实验一中，当电键闭合后，通过,灯泡,A,1,的电流随时间变化的图像为,_,图；通过灯泡,A,2,的电流随时间变化的图,像为,_,图。,C,A,练习1.在实验二中，假设线圈L的电阻RL与灯泡A的电阻RA相,等，那么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；,A,C,假设RL远小于RA，那么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。,I,t,I,t,I,t,I,t,A B C D,B,D,例2.如下图，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 ,A.,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,练习2：如下图，电路甲、乙中，电阻R和自感线圈L的,电阻值都很小，接通S，使电流到达稳定，灯泡D正常发,光。那么 ,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,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., 通电自感,产生的感应电动势,阻碍,自身电流的,增大,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：,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,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能够通过电磁感应局部知识分析通电、断电自感现象的原因及磁场的能量转化问题。,当闭合开关时电流表中有没有电流？,电能是哪里来的？,演示实验：,演示,1,