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1、第四章第四章电磁感应电磁感应4.6互感和自感复习回顾：复习回顾：下图为法拉第实验中的原理图，电磁感应现下图为法拉第实验中的原理图，电磁感应现象的本质是什么？请以下图为例说明感应电象的本质是什么？请以下图为例说明感应电动势的产生条件、方向如何判断和大小如何动势的产生条件、方向如何判断和大小如何计算？感应电流的产生条件？计算？感应电流的产生条件？法拉法拉第用第用过的过的线圈线圈 问题：在法拉第的实验中两个线圈并没有用导问题：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？线圈中为什么会产生感应电动
2、势呢？一、互感现象一、互感现象1 1、定义：、定义：当当一个线圈一个线圈中中电流变化电流变化，在，在另一个线另一个线圈圈中产生感应电动势的现象，称为中产生感应电动势的现象，称为互感互感。互感。互感现象中产生的感应电动势，称为现象中产生的感应电动势，称为互感电动势。互感电动势。2 2、本质：、本质：一种电磁感应现象一种电磁感应现象3 3、应用：、应用：利用互感现象可以把能量从一个线圈传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。变压器就是利用互感现象制成的。广泛应用。变压器就是利用互感现象制成的。街头的变压器
3、是中型的互感器街头的变压器是中型的互感器 变电站的大型变压器是大型的互感器变电站的大型变压器是大型的互感器延时继电器延时继电器试说试说明这明这种继种继电器电器的工的工作原作原理。理。4 4、互感互感现象的防止：现象的防止：互感现象不仅发生于绕在同一铁芯互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间上的两个线圈之间, ,且可发生于任何两个相互靠近的电路且可发生于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之间。在电力工程和电子电路中，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间的互感。路的正常工作，这时要设法减小电路间的互感。L 问题问题：K K接通瞬间，线
4、圈接通瞬间，线圈L L本身中会不本身中会不会产生感应电动势？会产生感应电动势？K 灯泡灯泡A A2 2立刻正常发光立刻正常发光，跟线圈，跟线圈L L串串联的灯泡联的灯泡A A1 1逐渐亮起来逐渐亮起来. .现象：现象：通电瞬间演示演示1 1电路接通时，电流由零开始增加，穿过线电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈圈L L的磁通量逐渐的磁通量逐渐增加增加，L L中产生的感应电中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向动势的方向与原来的电流方向相反相反，阻碍，阻碍L L中电流增加，即推迟了电流达到正常值的中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。时间。分析：分析：反馈训练1、实验一中，当电键闭合后，
5、实验一中，当电键闭合后，通过灯泡通过灯泡A A1 1的电流随时间变化的电流随时间变化的图像为的图像为 图；通过灯泡图；通过灯泡A A2 2的电流随时间变化的图像为的电流随时间变化的图像为 图。图。ItItItIt A B C D L A1R A2 S R1CA演示演示2 2S S断开时，断开时，A A 灯突然闪亮一灯突然闪亮一下才熄灭。下才熄灭。现象现象：思考与讨论：思考与讨论：P23P23断电瞬间现象现象: :S S断开，断开，A A灯灯突然突然闪闪一下一下才熄才熄灭。灭。现象分析现象分析: :二、自感现象二、自感现象1.由于由于导体导体本身的电流本身的电流发生变化而产生的电磁发生变化而产生
6、的电磁感应现象，叫感应现象，叫自感现象自感现象。2.2.自感自感现象中产生的电动势叫现象中产生的电动势叫自感电动势自感电动势。 自感自感电动势的作用：阻碍导体中原来电动势的作用：阻碍导体中原来的电流的电流变化变化。 注意：注意：“阻碍阻碍”不是不是“阻止阻止”，电流，电流原来怎原来怎么么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电对电流流的变化起延迟作用。的变化起延迟作用。3.3.自感自感电动势的方向电动势的方向增增 反反 减减 同同 导体电流导体电流增加增加时，阻碍电流增加，时，阻碍电流增加，此时自感电动势方向与原电流方向此时自感电动势方向与原电流方向相反相反；导
7、体电流导体电流减小减小时，阻碍电流减小，此时时，阻碍电流减小，此时自感电动势方向与原电流自感电动势方向与原电流方向方向相同相同。对同一线圈:电流变化快,穿过线圈的磁通量变化快线圈中产生的自感电动势就大.电流变化慢,穿过线圈的磁通量变化慢线圈中产生的自感电动势就小.对不同线圈:电流变化快慢一样,自感电动势不同三、自感系数三、自感系数1 1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比2 2、自感系数、自感系数 L L简称自感或电感简称自感或电感（1 1）决定线圈自感系数的因素：）决定线圈自感系数的因素： （2 2）自感系数的单位：）自感系数的单位：亨利亨利，简称
8、亨，符号是，简称亨，符号是 H H。 常用单位：毫亨（常用单位：毫亨（m Hm H） 微亨（微亨（H H） 实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感实验表明，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。没有铁芯时大得多。3 3、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力什么情况下灯泡会闪亮一下再熄灭？什么情况下灯泡会闪亮一下再熄灭？原因：原因：在自感系数很大的情况下，灯泡会闪亮在自感系数很大的情况下，灯泡会闪亮一下，然后熄灭。一下，然后熄灭。 当当自感系数很大自感
9、系数很大时，在开关断开的瞬间，自时，在开关断开的瞬间，自感线圈会产生瞬时的感线圈会产生瞬时的很高的自感电动势很高的自感电动势，该电，该电动势会补充动势会补充A A灯或灯或A A2 2灯中的电流，从而使灯中的电流，从而使A A灯或灯或A A2 2灯中电流突然变大，所以要闪亮一下。灯中电流突然变大，所以要闪亮一下。自感系数很大有时会产生危害：4 4、自感现象的防止、自感现象的防止小明去断开正小明去断开正在工作的大功在工作的大功率电动机的率电动机的 开开关时，被突然关时，被突然产生的电火花产生的电火花击中了，想一击中了，想一想，为什么？想，为什么？由于两根平行导线中由于两根平行导线中的电流方向的电流
10、方向相反相反，它们，它们的磁场可以互相抵消，的磁场可以互相抵消，从而可以使自感现象的从而可以使自感现象的影响减弱到可以忽略的影响减弱到可以忽略的程度。程度。四、磁场的能量四、磁场的能量 问题：在断电自感的实验中，为什么开关断问题：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。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圈作用相当于
11、电源，把磁场中的能量转化成电能。成电能。 阅读教材阅读教材P24P24，回答问题：，回答问题：1 1、线圈能够体现电的、线圈能够体现电的“惯性惯性”，应该怎样，应该怎样理解？理解？2 2、电的、电的“惯性惯性”大小与什么有关？大小与什么有关？ 当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感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不能立即减小为零 电的电的“惯性惯性”大小决定于线圈的自感系大小决定于线圈的自感系数数. . 小小 结结1 1、 当一个线圈中电流变化，在另一个
12、线圈中产生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，称为感应电动势的现象，称为互感互感。互感现象产生的感。互感现象产生的感应电动势，称为应电动势，称为互感电动势。互感电动势。2、由于导体由于导体本身的电流本身的电流发生变化而产生的电磁感应发生变化而产生的电磁感应现象，叫现象，叫自感现象自感现象。3 3、自感现象中产生的电动势叫、自感现象中产生的电动势叫自感电动势自感电动势。（1 1）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。化。（2 2）自感电动势大小：）自感电动势大小：4 4、自感系数、自感系数L L：与线圈的大小、形状、圈数及有无
13、：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关铁心有关5 5、磁场具有能量、磁场具有能量 课堂训练课堂训练 1 1、如图所示，、如图所示，L L为自感系数较大的线为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开电键的瞬间会有断开电键的瞬间会有A . A . 灯灯A A立即熄灭立即熄灭 B . B . 灯灯A A慢慢熄灭慢慢熄灭C . C . 灯灯A A突然闪亮一下再慢慢熄灭突然闪亮一下再慢慢熄灭D . D . 灯灯A A突然闪亮一下再突然熄灭突然闪亮一下再突然熄灭L A(A)3、上图中，电阻、上图中，电阻R R的电阻值和电感的电阻值和电感L L的自感系数都很的自
14、感系数都很大，但大，但L L的直流电阻值很小，的直流电阻值很小，A1A1、A2A2是两个规格相同是两个规格相同的灯泡。则当开关的灯泡。则当开关S S闭合瞬间，闭合瞬间， 比比 先亮，先亮，最后最后 比比 亮亮 。 课堂训练课堂训练2 2、演示自感的实验电路图如右图所示，、演示自感的实验电路图如右图所示，L L是电感线圈，是电感线圈，A A1 1、A A2 2是规格相同的灯泡，是规格相同的灯泡，R R的阻值与的阻值与L L的直流电阻值相同。当开关的直流电阻值相同。当开关由断开到合上时，观察到的自感现象是由断开到合上时，观察到的自感现象是 比比 先亮，最后达到同样亮。先亮，最后达到同样亮。 L A1R A2 S R1A2A1A2A1A1A2
