高中物理 4.6 互感和自感课件 新人教版选修3-2.ppt

人教版选修3 2 第四章传感器第六节互感和自感 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 在另一个线圈中会发生什么现象呢 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 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 一 互感现象 演示实验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 观察到什么现象 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 分析 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 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 二 自感现象 演示实验2 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 现象 S断开时 A灯突然闪亮一下才熄灭 思考与讨论 1 电源断开时 通过线圈L的电流减小 这时会出现感应电动势 感应电动势的作用是使线圈L中的电流减小得更快些还是更慢些 2 产生感应电动势的线圈可以看做一个电源 它能向外供电 由于开关已经断开 线圈提供的感应电流将沿什么途径流动 3 开关断开后 通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向是否一致 4 开关断开后 通过灯泡的感应电流是否有可能比原来的电流更大 为了使实验的效果更明显 对线圈L应该有什么要求 三 自感电动势和自感系数 1 自感电动势的大小 与电流的变化率成正比 2 自感电动势的方向 增反减同 总是起着推迟电流的变化的作用 3 自感系数L 简称自感或电感 1 决定线圈自感系数的因素 实验表明 线圈越长 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H 常用单位 毫亨 mH 微亨 H 1 自感现象中的能量转化 1 接通电路时 由电能转化为线圈的磁场能 电流稳定后线圈中就储存有一定的磁场能 2 断电时 线圈的自感电动势把原储存在线圈内的磁场能转化为电能用以维持这个闭合回路中保持一定时间的电流 四 磁场的能量 2 电感L在自感现象的能量转化中所起的作用 1 L越大 E自越大 电源克服E自所做的功越多 电能转化的磁场能越多 且闭合开关这个过程持续时间越长 2 断开电路使线圈中电流减小时 磁场能转化的电能越多 且持续时间亦越长 3 自感现象的利用和防止 1 自感线圈的作用a 电能转化为磁场能储存起来 将储存的磁场能转化为电能 b 当L很大 产生E自 增大电路的瞬时电压 c 自感线圈可以延续电流的变化时间 起到一定的稳压限流作用 2 有害的自感现象及其防止L很大又I变化很快的电路中 如切断强电流瞬间 会产生很高的E自 使开关的闸刀与固定触电片间的空气电离形成电弧 造成危险 防止办法 a 开关装在金属壳内 b 使用曲绕开关 c 双线绕法 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 小结 课堂训练 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 A2 A1 2 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 课堂训练 A2 A1 A1 A2 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 课堂训练 A 4 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 课堂训练