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4.6《自感和互感》


L

第六节: 第六节:互感和自感

新安县第二高级中学: 新安县第二高级中学:陈合森

教学目标
知识与技能: 知识与技能
1.知道什么是互感现象和自感现象 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,知道他的单位 知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量, 知道自感

系数是表示线圈本身特征的物理量 及其大小的决定因素。 及其大小的决定因素。 3.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 能够通过电磁感应部分知识分析通电、 能够通过电磁感应部分知识分析通电 及磁场的能量转化问题。 及磁场的能量转化问题。

过程与方法: 过程与方法:
1.通过对两个自感实验的观察和讨论,培养学生的观察能力和 通过对两个自感实验的观察和讨论, 通过对两个自感实验的观察和讨论 分析推理能力。 分析推理能力。 2.通过自感现象的利弊分析,培养学生客观全面认识问题的能 通过自感现象的利弊分析, 通过自感现象的利弊分析 力。

情感态度与价值观: 情感态度与价值观:
自感是电磁感应现象的特例, 自感是电磁感应现象的特例,使学生初步形成特殊现象 中有它的普遍规律, 中有它的普遍规律,而普遍规律中包含了特殊现象的的辩证 唯物主义的观点。 唯物主义的观点。

法拉第和他的实验线圈

在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连 当一个线圈中的电流变化时, 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? 中为什么会产生感应电动势呢?

一、互感现象
当一个线圈中电流变化, 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, 互感。 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 互感电动势。 称为互感电动势。 2、利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线 因此在电工技术和电子技术中有广泛应用。 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。 就是利用互感现象制成的。

收音机的接收信号: 收音机的接收信号:

3、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间, 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。 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路的正常工作, 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。 要设法减小电路间的互感。

实验一:
1、先合上开关 ,调节变阻器 的电阻,使同样规格的 先合上开关S,调节变阻器R的电阻 的电阻, 先合上开关 两个灯泡A 的明亮程度相同。 两个灯泡 1和A2的明亮程度相同。 2、然后断开开关 然后断开开关S。 然后断开开关 3、重新接通电路。注意观察,在开关闭合的时候两 重新接通电路。注意观察, 重新接通电路 个灯泡的发光情况
R A1

L A2

R

A1

L A2

现象 灯泡A 立刻正常发光, 串联的灯泡A 灯泡 1立刻正常发光,跟线圈L串联的灯泡 2逐 渐亮起来,最后一样亮。 渐亮起来,最后一样亮。

R

A1

L A2

Ⅰ增大

实验二 实验二:

1、把灯泡A和带铁芯 的线圈 并联在直流电路中。 、把灯泡 和带 的线圈L并联在直流电路中 并联在直流电路中。 2、接通电路,待灯泡正常发光,断开电路。 、接通电路,待灯泡正常发光,断开电路。
A L

S

观察:当电路断开时,灯泡 的亮度变化情况 的亮度变化情况。 观察:当电路断开时,灯泡A的亮度变化情况。 现象: 断开时 断开时, 灯突然闪亮一下才熄灭。 现象:S断开时,A 灯突然闪亮一下才熄灭。

I1

A

I2
L I1

S

二、自感现象
1、定义:由于导体本身的电流发生变化而产 定义:由于导体本身的电流发生变化而产 定义 本身的电流 生的电磁感应现象, 自感现象。 生的电磁感应现象,叫自感现象。自感现象 中产生的电动势叫自感电动势 自感电动势。 中产生的电动势叫自感电动势。 自感电动势的作用: 2、自感电动势的作用:阻碍导体中原来的电 流变化。 流变化。 注意: 阻碍”不是“阻止” 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, 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。 对电流的变化起延迟作用。

3.自感电动势的方向 自感电动势的方向 当线圈中原来的电流增大时, 当线圈中原来的电流增大时,感 应电动势的方向与原电流的方向 相反;当原电流减小时, 相反;当原电流减小时,感应电 动势的方向与原电流方向相同。 动势的方向与原电流方向相同。

阅读课本P24自感系数这一部分内容 自感系数这一部分内容 阅读课本 回答以下几个问题: 回答以下几个问题:
1.自感电动势与什么有关?如何计算? 自感电动势与什么有关?如何计算? 自感电动势与什么有关 2.自感系数与哪些因素有关?自感系数的单 自感系数与哪些因素有关? 自感系数与哪些因素有关 位是什么? 位是什么?

4、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:
?I E=L ?t

5、自感系数 L-简称自感或电感 (1)决定线圈自感系数的因素: 决定线圈自感系数的因素: 实验表明,线圈越大,越粗,匝数越多, 实验表明,线圈越大,越粗,匝数越多,自感 系数越大。另外, 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。 自感系数的单位:亨利,简称亨, (2)自感系数的单位:亨利,简称亨,符号是 H。 常用单位:毫亨( H) 微亨( 常用单位:毫亨(m H) 微亨(μH)

插入铁芯线圈的自感系数变大

6.自感现象的应用与防止: 6.自感现象的应用与防止: 自感现象的应用与防止
(1)日光灯 )

(2)安全开关问题
电弧放电,烧坏开关, 电弧放电,烧坏开关,危及人身安全

(3)精密电阻

磁通量

恒=0

自感系数很大有时会产生危害:

三、磁场的能量
问题:在断电自感的实验中, 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? 断开后,灯泡的发光会持续一段时间?甚 至会比原来更亮? 至会比原来更亮?试从能量的角度加以讨 论。 开关闭合时线圈中有电流, 开关闭合时线圈中有电流,电流产生磁 能量储存在磁场中,开关断开时, 场,能量储存在磁场中,开关断开时,线 圈作用相当于电源, 圈作用相当于电源,把磁场中的能量转化 成电能。 成电能。

阅读教材最后一段P 回答问题: 阅读教材最后一段P24,回答问题: 1、线圈能够体现电的“惯性”,应该怎样理解? 线圈能够体现电的“惯性” 应该怎样理解?
当线圈通电瞬间和断电瞬间, 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, 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不能立即减小为零

2、电的“惯性”大小与什么有关? 电的“惯性”大小与什么有关?
电的“惯性” 电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数

小结
当一个线圈中电流变化, 1、 当一个线圈中电流变化,在另一个线圈中产生 互感。 感应电动势的现象,称为互感 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 互感电动势。 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 由于导体本身的电流 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应 现象, 自感现象。 现象,叫自感现象。 自感现象中产生的电动势叫自感电动势 自感电动势。 3、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: (1)自感电动势的作用:阻碍导体中原来的电流变 化。 ?I 自感电动势大小: (2)自感电动势大小: E = L ?t 自感系数L 与线圈的大小、形状、 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

课堂训练
1、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是电感线圈,A1、A2是规格相同的 是电感线圈, 是电感线圈 灯泡, 的阻值与 的直流电阻值相同。 的阻值与L的直流电阻值相同 灯泡,R的阻值与 的直流电阻值相同。 当开关由断开到合上时, 当开关由断开到合上时,观察到的自 A 先亮, 感现象是 比 A2 先亮,1最后达到 同样亮。 同样亮。 L R A1 A2

S

R1

2、上图中,电阻R的电阻值和电感 的自感系数都很 、上图中,电阻 的电阻值和电感 的电阻值和电感L的自感系数都很 的直流电阻值很小, 大,但L的直流电阻值很小,A1、A2是两个规格相同 的直流电阻值很小 的灯泡。则当电键S闭合瞬间 A 闭合瞬间, 先亮, 的灯泡。则当电键 闭合瞬间, 2 比 A1 先亮,最后 A1 比 A2 亮 。

课堂训练
3、如图所示,L为自感系数较大的线 、如图所示, 为自感系数较大的线 圈,电路稳定后小灯泡正常发光,当 电路稳定后小灯泡正常发光, 断开电键的瞬间会有 A . 灯A立即熄灭 立即熄灭 B . 灯A慢慢熄灭 慢慢熄灭 C . 灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭 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 突然闪亮一下再突然熄灭 L A

A

L

A1 R A2

4、如图所示,当电键闭合后, 、如图所示,当电键闭合后, 通过灯泡A 通过灯泡 1的电流随时间变化 通过灯泡A 的图像为 C 图;通过灯泡 2的 电流随时间变化的图像为A 图。
I I I I

S

R1

t

t

t

t

A

B

C

D


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