高二物理-选修3-2-4.6互感和自感.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,6,节,互感,和自感,教学目标：,1,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，知道它的单位及其大小的决定因素；,3,知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止；,4,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及磁场的能量转化问题。,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，在另一个线圈中产生感应电流（说明产生了感应电动势）。,思考,1,：,A,B,S,在图中接通，,B,线圈会不会产生感应电动势？为什么,?,开关,S,一、互感现象,1,互感：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,、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广泛应用。变压器就是利用互感现象制成的。,收音机里的磁性天线,.,3,、互感现象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两个相互靠近的电路之间。在电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，要设法减小互感。,如何减小？,S,接通瞬间，线圈,L,本身中会不会产生感应电动势？,思考,2,：,A,S,感应电流沿什么方向？,二、自感现象,1,、自感：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。,(,“,自我感应,”,),2,、自感电动势：自感现象中产生的电动势叫自感电动势,用,E,表示。,3,、自感电动势作用：,阻碍原线圈中的电流变化。,现象：灯泡,A,2,立刻正常发光,灯泡,A,1,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。,演示实验,1,：,A,1,、,A,2,是规格完全一样的灯泡,.,闭合电键,S,调节变阻器,R,使,A,1,、,A,2,亮度相同,再调节,R,1,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,?,通电自感,电流分析：,i,1,i,2,i,2,i,1,I,t,线圈中出现的感应电动势只是阻碍了原电流的的变化，而非阻止，所以虽延缓了电流变化的进程，但最终电流仍然达到最大值，,A,1,最终会正常发光。,说明,通电瞬间，线圈相当于断路,分析：在电路断开的瞬间，通过线圈,L,的电流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就很快减少，因而在线圈,L,中产生与原电流方向相同的感应电动势。虽然这时电源已经断开，但线圈,L,和灯泡,A,组成了闭合电路，在这个电路中有感应电流通过，所以灯泡不会立即熄灭。,现象,:S,断开时,A,灯突然闪亮一下才熄灭。,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,?,断电自感,L,a,b,接通瞬间,接通稳定,断 开,分析：,O,t,i,i,A,i,L,断电瞬间，线圈相当于电源,如果,R,L,R,A,，则,i,L,i,A,，,i,L,i,L,任何断电现象时都会闪亮一下吗,?,不会闪,逐渐熄灭,会闪一下,再逐渐熄灭,如果,R,L,i,A,，,若,R,L,=0,，电路稳定后，线圈相当于,若,R,L,0,，电路稳定后，线圈相当于电阻,导线,1.,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,L A,2.,如图所示，线圈的直流电阻为,10,灯泡电阻,R=20,线圈的自感系数很大,电源的电动势,6V,，内阻不计,则在闭合,S,的瞬间,通过,L,的电流为,A,通过灯的电流为,A;S,闭合后电路中的电流稳定时断开,S,的瞬间,通过灯的电流为,A,，方向与原电流方向,，灯泡,（填会或不会）闪亮一下后熄灭。,0,0.3,0.6,相反,L,S,会,思考,3,：,自感电动势与什么因素有关？为了使灯泡闪亮效果更明显对线圈,L,应该有什么样的要求,?,三、自感系数,1,、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比,2,、,L,：自感系数,简称自感或电感,三自感系数,1,、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比,2,、,L,：自感系数,简称自感或电感,3、单位：亨利，简称：亨，符号：H。,常用单位：毫亨（m H）微亨（,H）,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没有铁芯时大得多。,由于两根平行导线中的电流方向相反，它们的磁场可以互相抵消，从而可以使自感现象的影响减弱到可以忽略的程度。,4.,应用：在交流电路中、在各种用电设备和无线电技术中有着广泛的应用。,(1),双线绕法消除自感：,日光灯结构：,（,2,）日光灯原理：,镇流器的作用,是自感系数很大的带铁心的线圈，启动时，产生高电压，帮助点亮灯泡；正常工作时的线圈起降压限制电流作用，保护灯管。,启动器的作用,自动开关可用普通开关或短绝缘导线代替。正常工作时不起作用，可以去掉。,瞬时开关,瞬时高压电源,正常工作时降压限流,3,.,家用日光灯电路如图，,S,为启动器，,A,为灯管，,L,为镇流器，关于日光灯的工作原理，下列说法正确的是：（）,A.,镇流器的作用是将交流电变为直流电,B.,在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，使灯管开始工作,C.,日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分离的,D.,日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直接辐射的,220V,A,L,S,4,.,下列说法正确的是（）,A,日光灯开始工作时，需要启动器,B,日光灯开始工作时，不需要镇流器,C,日光灯正常工作时，需要启动器,D,日光灯正常工作时，不需要镇流器,5.,自感系数很大有时会产生危害：,四、磁场的能量,1,、通电自感：通电时，电能首先要转化为线圈磁场能，故灯,A,1,过一会儿才亮。,2,、断电自感：断电前，线圈中有电流，则线圈中有磁场能，断电后，线圈存有的磁场能通过灯释放出来，使灯延迟熄灭。,通电自感,断电自感,有人借用力学中的术语，说线圈能够体现电的,“,惯性,”,。,1.,关于自感现象，下列说法正确的是（）,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时，其自感系数一定较大,C,、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感系数较大,D,、对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势也较大,使电路的电流减小，最后 减小为零,有阻碍电流增大的作用，最后电流小于,有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变,有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为,2.,如图所示，两个电阻均为,R,，电感,线圈,L,的电阻及电池内阻均可忽略不计，,S,原来断开，电路中电流 ，,现将,S,闭合，于是电路中产生了自感电动势，,此自感电动势的作用是（）,3.L,是一带铁芯的线圈，,R,为电阻。两条支路的直流电阻相等。那么在接通和断开电键的瞬间，两电流表的读数,I,1,、,I,2,的大小关系是（）,A,、接通时,I,1,I,2,；,B,、接通时,I,2,I,2,，断开时,I,1,I,2,；,D,、接通时,I,1,=,I,2,，断开时,I,1,I,2,。,R,2,L,R,1,S,A,1,A,2,4.,如图,AB,是相同的小灯泡，,L,是带铁芯的线圈，电阻不计，调节,R,，电路稳定时，两灯泡都正常发光，则在开关合上和断开时（）,A,、两灯同时亮，同时灭,B,、合上,S,，,B,比,A,先达到正常发光状态,C,、断开,S,，,AB,两灯都不会立即灭，通过,AB,两灯的电流方向都与原电流方向相同,D,、断开,S,时，,A,灯会突然闪亮一下后，再熄灭,