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【最新】2018-2019学年最新(新课标)人教新版选修3-2课件:第四章第6节互感和自感_图文

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第6节 互感和自感 1.当一个线圈中的电流变化时,会在另一个 线圈中产生感应电动势,这种现象叫互 感,互感的过程是一个能量传递的过程。 2.一个线圈中的电流变化时,会在它本身激 发出感应电动势,叫自感电动势,自感电 动势的作用是阻碍线圈自身电流的变化。 ΔI 3.自感电动势的大小为 E=L ,其中 L 为 Δt 自感系数,它与线圈大小、形状、圈数, 以及是否有铁芯等因素有关。 4.当电源断开时,线圈中的电流不会立即消 失,说明线圈中储存了磁场能。 一、互感现象 1.定义 两个相互靠近的线圈,当一个线圈中的电流变化时, 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。 产 生的电动势叫做互感电动势。 2.应用 互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈,变压 器、收音机的“磁性天线”就是利用 互感现象 制成的。 3.危害 互感现象能发生在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正常工作。 二、自感现象和自感系数 1.自感现象 当一个线圈中的电流变化时,它产生的变化的磁场在它本身 ______ 激发出感应电动势的现象。 2.自感电动势 由于 自感 而产生的感应电动势。 3.通电自感和断电自感 电 路 现 象 自感电动势 的作用 通电 自感 接通开关瞬间, 阻碍电流的 灯泡A1逐渐地亮 增加 ______ 起来 断开开关瞬间, 阻碍电流的 灯泡A逐渐变暗, 减小 ______ 直至熄灭 断电 自感 4.自感电动势的大小 ΔI E= L , 其中 L 是自感系数, 简称自感 或 电感 , Δt 单位:亨利 ,符号为 H。 5.自感系数大小的决定因素 自感系数与线圈的 大小 、 形状 、 圈数 ,以及 是否有铁芯 等因素有关。 _____________ 三、磁场的能量 1.自感现象中的磁场能量 (1)线圈中电流从无到有时:磁场从无到有,电源 的能量输送给 磁场 ,储存在 磁场 中。 磁场 中的能量释放出来转 (2)线圈中电流减小时: 化为电能。 2.电的“惯性” 自感电动势有阻碍线圈中 电流变化 的“惯性”。 1.自主思考——判一判 (1)两线圈相距较近时,可以产生互感现象,相距较远时,不产生 互感现象。 用。 (3)只有闭合的回路才能产生互感。 (×) (√) (×) (2)在实际生活中, 有的互感现象是有害的, 有的互感现象可以利 (4)线圈的自感系数与电流大小无关,与电流的变化率有关。(× ) (5)线圈自感电动势的大小与自感系数 L 有关,反过来,L 与自感 电动势也有关。 (6)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。 (×) (√) 2.合作探究——议一议 (1)如何理解互感现象? 提示:互感现象是一种常见的电磁感应现象,它不仅 发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且可以发 生于任何相互靠近的电路之间。 (2)断电自感现象中,为什么有的灯泡逐渐熄灭,有的灯泡 闪亮后再逐渐熄灭? 提示:断电前,流过灯泡的电流 I1 取决于灯泡两端的电压和 灯泡自身的电阻,断电后,流过灯泡的电流取决于线圈中的 电流,设线圈中电流断电前为 I2,断电后逐渐减小,则灯泡 中电流也由 I2 逐渐减小。所以,若 I2≤I1,灯泡中电流由 I2 逐渐减小,灯泡逐渐变暗;若 I2>I1,灯泡中电流先增大后减 小,灯泡闪亮后逐渐熄灭。 (3)断电自感现象中,在断开开关后,灯泡仍然亮一会,是 否违背能量守恒定律? 提示: 不违背。 断电时, 储存在线圈内的磁场能转化为电能, 用以维持回路保持一定时间的电流,直到电流为零时,磁场 能全部转化为电能并通过灯泡(或电阻)转化为内能,可见自 感现象遵循能量守恒定律。 对通电自感的理解 如图 461 所示的电路,两灯泡规格相同, 接通开关后调节电阻 R,使两个灯泡亮度相同, 然后断开电路,再次接通的瞬间: 图 461 条件 S闭合 的瞬间 A1逐渐亮起 由于L的自感作用阻碍A1支路电流增大 现象 A2先亮 原因 由于A2支路为纯电阻,不产生自感现象 [典例] 如图 462 所示,灯 L1、 L2 完全相同,带铁芯的线圈 L 的电阻可 忽略,则 ( ) 图 462 A.S 闭合的瞬间,L1、L2 同时发光,接着 L1 变暗,L2 更亮, 最后 L1 熄灭 B.S 闭合瞬间,L1 不亮,L2 立即亮 C.S 闭合瞬间,L1、L2 都不立即亮 D.稳定后再断开 S 的瞬间,L2 熄灭,L1 比 L2(原先亮度)更亮 [思路点拨] 解答本题应把握以下两点: (1)闭合 S 瞬间,线圈 L 由于自感,对电流有阻碍作用, 等稳定后,由于线圈 L 的电阻可忽略,所以相当于短路。 (2)断开 S 的瞬间,线圈 L 由于自感,且线圈 L 与灯泡 L1 组成了回路,所以电流不会立即消失。 [解析] S 接通的瞬间, 线圈 L 支路中电流从无到有发生 变化,因此,线圈 L 中产生的自感电动势阻碍电流增加。由 于有铁芯,自感系数较大,对电流的阻碍作用也就较强,所 以 S 接通的瞬间线圈 L 中的电流非常小,即干路中的电流几 乎全部流过 L1、L2,所以 L1、L2 会同时亮。 又由于线圈 L 中电流很快稳定,感应电动势很快消失,L 的阻值可忽略,对 L1 起到“短路”作用,因此,L1 熄灭。这 时电路的总电阻比刚接通时小,由恒定电流知识可知,L2 会 比以前更亮。 [答案] A (1)当流过线圈的电流从零开始增大, 也可理解为线圈 的电阻由无穷大逐渐减小到零。 (2)当流过线圈中的电流稳定后, 线圈相当于导线; 如 果线圈对电流有阻碍作用,则相当于纯电阻。 1.如图 463 所示,线圈 L 的电阻和电源内阻都很小,可忽略不 计,电路中两个电阻的阻值均为 R,开始时开关 S 断开,此时 电路中电流为 I0。现将开关 S 闭合,线圈 L 中有自感电动势 产生

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