《互感和自感》导学案.doc

第六节 互感和自感
一、复习回顾
1、引起电磁感应现象最重要的条件是什么？

2、楞次定律的内容是什么？

二、互感
1、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，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？

2、互感现象
两个线圈之间并没有导线相连，但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。这种现象叫做 ，这种感应电动势叫做 。
利用互感现象可以把 由一个线圈传递到另一个线圈。变压器就是利用互感现象。
3、典型事例
(1)收音机里的“磁性天线”利用互感将广播信号从一个线圈传送给另一线圈
(2)延时继电器
A
三、自感
实验1：（电路中电流传感器相当于电流表，因此用来表示）

1．电路如图所示,当开关S闭合后，由传感器得到R中的电流随时间变化的图像。

R
A
S
L
2．当传感器与L串联后，当开关闭合后，由传感器得到L中的电流随时间变化的图像。
3．对比两次图像有什么不同？
4．分析过程：
（1）当开关S闭合前后，L中的电流“从无到有”.
（2）L中存在磁场吗？
（3）变化的磁场，使得L中的磁通量如何变化？
（4）在L中将产生感应电动势吗？
（5）这个感应电动势与电路中电流的方向什么关系？

（6）感应电动势对电路中的电流产生怎样的作用？
实验2：
如实验1中的电路，
（1）传感器测量L的电流，当开关S断开时，获得L中的电流随时间的变化图像，
（2）观察图像有什么特点？
（3）分析图像为什么有这样的特点。

（4）传感器测量R的电流，当开关S断开时，获得R中的电流随时间的变化图像，
（5）观察图像有什么特点？
（6）分析图像为什么有这样的特点。

总结：
在接有线圈的闭合回路中，当电流发生变化时，线圈中将产生感应电动势，这个感应电动势叫做 ， 它总是 电路中电流的变化。
R
L
2
1
R1
S
练习：
1．电路如图所示，当开关S闭合时，将看到怎样的现象，试分析产生这种现象的原因。

2．电路如图所示，当开关S断开时，将看到怎样的现象，试分析产生这种现象的原因。

实验3：线圈与电源联接成一简单的闭合电路，当S断开时，会发生怎样的现象？
四、自感系数
自感电动势的表达式
E= ，其中L叫做 ，简称 或 ，单位：
L是与线圈自身有关的物理量，与线圈的匝数、铁芯的结构和材质等有关。
五、知识链接：日光灯的原理
六、磁场的能量
思考：在试验2中，开关断开后，L相当于电源，为R提供电流，那么这是的能量是从哪里来的？

在试验1中，开关闭合后，L中的电流缓慢增大，L中是否存储了能量？
练习
K
D
C
A
B
S
1．如图是一种延时继电器，铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源相连，线圈B两端连在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S时，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C离开，而是过一小会才执行这个动作。
请问：（1） 当开关S断开后，为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一小段时间？
（2）如果线圈B不闭合，是否会产生延迟效果？为什么？

2．关于自感现象，正确的说法是：
A、感应电流一定和原电流方向相反；
B、线圈中产生的自感电动势较大的其自感系数一定较大；
C、对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产生的自感电动势也越大；
D、自感电动总是阻碍原来电流变化的。
S
R
R
E
L
3．电路如图，电源无内阻，线圈无电阻。两电阻相同为R原来电流为I0，S突然接通
A、电路中有自感电动势，阻碍电流变化，所以线圈中电流保持I0不变
B、电路中有自感电动势，阻碍电流变化，所以线圈中电流最终小于2I0
C、接通瞬间线圈中电流立即变为2I0
D、接通瞬间线圈中电流仍为I0，但最终变为2I0

R
L
D1
D2
4．如图所示，D1和D2是两个完全相同的小灯泡，L是自感系数很大的线圈，其阻值与R相同在S闭合和断开时，两灯泡亮暗变化的顺序是
A．接通时D1先达到最亮，断开时D1后灭
B．接通时D2先达到最亮，断开时D2后灭
C．接通时D1先达到最亮，断开时D1先灭
D．接通时D2先达到最亮，断开时D2先灭

自感现象的应用——日光灯的原理
日光灯就是利用自感现象的例子。灯管的两端各有一个灯丝，灯管内充有微量的氩和稀薄的天然汞蒸汽，灯管内壁涂有荧光物质。当灯管内的气体被击穿而导电时，灯管两端的灯丝就会释放出大量的电子，这些电子与汞原子碰撞而放出紫外线，涂在灯管内的荧光物质在紫外线的照射下发出可见光，根据不同的需要充以不同的气体，并在管的内壁上涂上不同的荧光物质，就可制造出不同颜色的日光灯了。

管脚
电容
氖泡
U形动触片
静触片

其中：启辉器（如图）的作用是当开关闭合时电源把电压加在启动器两极间，使氖气放电发出辉光，辉光产生的热量使U形触片膨胀伸长接触静片而电路导通，于是镇流器中的线圈和灯管中的灯丝就有电流通过，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形触片冷却收缩，电路断开，镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压，这个高压加上电源两端的电压一起加在灯管的两端，使水银蒸汽开始放电导通，使日光灯发光。在启动器两触片间还并联了一个电容，它的作用是在动静触片分离时避免产生火花而烧毁，没有电容器，启动器也能正常工作，日光灯启动后，启动器就不需要了。
镇流器就是一个自感系数很大的线圈，在日光灯点燃时，利用自感现象，产生瞬时高压，在日光灯正常发光时，利用自感现象起降压限流的作用。