46_互感和自感课件.ppt

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1、第四章第四章电磁感应电磁感应第六节互感和自感法拉第和他的实验线圈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接，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？什么会产生感应电动势呢？一、互感现象一、互感现象1 1、当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电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，称为动势的现象，称为互感互感。互感现象中产生的感应电动势，。互感现象中产生的感应电动势，称为称为互感电动势。互感电动势。2 2、利用互感现象可以把能量从一个线圈传

2、递到另一个线、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。3 3、互感、互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且而且可发生于任何两个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，这时要设法减小电路间的象有时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电路

3、间的互感。互感。实验一实验一：2、再调节变阻器再调节变阻器R1使两使两个灯泡都正常发光。个灯泡都正常发光。3、然后断开开关然后断开开关S。1、先合上开关先合上开关S，调节变阻器，调节变阻器R的电阻，使同样规格的的电阻，使同样规格的两个灯泡两个灯泡A1和和A2的明亮程度相同。的明亮程度相同。L A1R A2 S R1 观察：重新接通电路时，观察：重新接通电路时，两个灯泡亮度变化情况。两个灯泡亮度变化情况。为为什什么么灯灯 立立即即亮亮 灯灯 要要过过会会儿儿亮亮呢呢 A AB B,?通通通通电电电电自自自自感感感感再看一遍再看一遍现象分析现象分析解释：在接通电路的瞬间，电路中的解释：在接通电路的

4、瞬间，电路中的电流增大，穿过线圈电流增大，穿过线圈L的磁通量也随的磁通量也随着增大，因而线圈中必然会产生感应着增大，因而线圈中必然会产生感应电动势，这个感应电动势阻碍线圈中电动势，这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大，所以通过电流的增大，所以通过A1的电流只能的电流只能逐渐增大，灯泡逐渐增大，灯泡A1只能逐渐亮起来。只能逐渐亮起来。问题：与线圈串联的灯泡为什么要过一会才亮？问题：与线圈串联的灯泡为什么要过一会才亮？现象：现象：重新接通电路重新接通电路 时，时，灯泡灯泡A A2 2立刻正常发立刻正常发 光光，跟线圈跟线圈L L串联的灯泡串联的灯泡A A1 1逐逐渐亮起来渐亮起来。反馈训练1、实验一

5、中，当电键闭合后，实验一中，当电键闭合后，通过灯泡通过灯泡A1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A2的的电流随时间变化的图像为电流随时间变化的图像为 图。图。ItItItIt A B C D L A1R A2 S R1CA实验二：实验二：1、把灯泡、把灯泡A和线圈和线圈L并联并联在直流电路中。在直流电路中。2、接通电路，待灯泡正常、接通电路，待灯泡正常发光，断开电路。发光，断开电路。ALS 观察：当电路断开时，灯观察：当电路断开时，灯 泡泡A的亮度变化情况。的亮度变化情况。现象：现象：S断开时，断开时，跟线圈跟线圈L并联的并联的A 灯慢慢熄灭。灯慢慢熄灭

6、。解释：在电路断开的瞬间，通过线圈的电解释：在电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就很快流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就很快减少，因而在线圈中产生感应电动势。虽减少，因而在线圈中产生感应电动势。虽然这时电源已经断开，但线圈然这时电源已经断开，但线圈L和灯泡和灯泡A组组成了闭合电路，在这个电路中有感应电流成了闭合电路，在这个电路中有感应电流通过，所以灯泡不会立即熄灭。通过，所以灯泡不会立即熄灭。问题：与线圈并联的灯泡为什么问题：与线圈并联的灯泡为什么不会立即熄灭？不会立即熄灭？实验二：实验二：1、把灯泡、把灯泡A和和带带铁芯铁芯 的线的线圈圈L并联在直流电路中。并联在直流电

7、路中。2、接通电路，待灯泡正常、接通电路，待灯泡正常发光，断开电路。发光，断开电路。ALS 观察：当电路断开时，灯观察：当电路断开时，灯 泡泡A的亮度变化情况。的亮度变化情况。为为什什么么灯灯不不是是立立即即熄熄灭灭，而而要要闪闪亮亮一一下下才才熄熄灭灭.断断断断电电电电自自自自感感感感再看一遍再看一遍现象分析现象分析现象现象:S断开时，断开时，A 灯突然灯突然闪亮闪亮一下一下才熄灭。才熄灭。现象分析现象分析:解释：在电路断开的瞬间，通过线圈的电解释：在电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就很快流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就很快减少，因而在减少，因而在带带铁芯铁芯的的线

8、圈中产生线圈中产生较大较大感感应电动势。虽然这时电源已经断开，但线应电动势。虽然这时电源已经断开，但线圈圈L和灯泡和灯泡A组成了闭合电路，在这个电路组成了闭合电路，在这个电路中有感应电流通过，所以灯泡不会立即熄中有感应电流通过，所以灯泡不会立即熄灭。灭。问题：与线圈并联的灯泡为什么问题：与线圈并联的灯泡为什么突然闪亮一下才熄突然闪亮一下才熄灭？灭？二、自感现象二、自感现象1、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现象发生变化而产生的电磁感应现象，叫，叫自感现象自感现象。2 2、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。自感电动势的作用：阻碍导

9、体中原来的电流自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。变化。当原电流增大时自感电动势与原电流方向相反当原电当原电流增大时自感电动势与原电流方向相反当原电流减小时自感电动势与原电流方向一致流减小时自感电动势与原电流方向一致 注意：注意：“阻碍阻碍”不是不是“阻止阻止”，电流原来怎么变化，电流原来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还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化起延迟作用。迟作用。慢一些慢一些沿已有的闭合回路流动沿已有的闭合回路流动不一致不一致有可能，线圈插铁芯有可能，线圈插铁芯ALS三三、自感系数、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

10、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、自感系数物理、自感系数物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力意义：描述线圈产生自

11、感电动势的能力插入铁芯线圈的自感系数变大插入铁芯线圈的自感系数变大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，该电动势，该电动势会补充会补充A灯或灯或A2灯中的电流，从而使灯中的电流，从而使A灯或灯或A2灯中灯中电流突然变大，所以要闪亮一下。电流突然变大，所以要闪亮一下。反馈训练2、在实验二中，若线圈在实验二中，若线圈L

12、的电阻的电阻RL与灯泡与灯泡A的电阻的电阻RA相等，则电键相等，则电键 断开前后通过线断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为圈的电流随时间的变化图像为 图，通过图，通过灯泡的电流随时间的变化图像为灯泡的电流随时间的变化图像为 图；图；若若RL远小于远小于RA，则电键则电键 断开前后通过线圈的电流随时断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为间的变化图像为 图，通过灯泡的电流图像为图，通过灯泡的电流图像为 图。图。It A B C DItItItACBDALS自感系数很大有时会产生危害：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

13、，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电源，把磁场中的能量转化成电能。成电能。五、自感现象应用五、自感现象应用 日光灯原理日光灯原理日光灯结构：日光灯结构：1、日光灯启动时需要一个瞬时高压，正常发光时又需、日光灯启动时需要一个瞬时高压，正常发光时又需要一个低于要一个低于220V的工作电压。的工作电压。2、

14、自感系数较大的线圈（镇流器）在断开时能产生瞬、自感系数较大的线圈（镇流器）在断开时能产生瞬时高压，可谁来充当自动开关？时高压，可谁来充当自动开关？启动器启动器 E自自 EE自自+EL A日光灯的工作原理日光灯的工作原理镇流器的作用镇流器的作用1、点燃时产生瞬时高压点燃时产生瞬时高压2、工作时降压限流、工作时降压限流小结小结1 1、当一个线圈中电流变化，在另一个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。互感现象产生的感应电动势，称为感应电动势，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

15、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：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、如图所示，、如图所示，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

16、的瞬间会有断开电键的瞬间会有A.灯灯A立即熄灭立即熄灭 B.灯灯A慢慢熄灭慢慢熄灭C.灯灯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)3、上图中，电阻、上图中，电阻R的电阻值和电感的电阻值和电感L的自感系数都很的自感系数都很大，但大，但L的直流电阻值很小，的直流电阻值很小，A1、A2是两个规格相同是两个规格相同的灯泡。则当电键的灯泡。则当电键S闭合瞬间，闭合瞬间，比比 先亮，最后先亮，最后 比比 亮亮。课堂训练课堂训练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是电感线圈，是电感线圈，A1、A2是规

17、格相同的灯泡，是规格相同的灯泡，R的阻值与的阻值与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 课堂训练课堂训练4、如图所示的电路中，、如图所示的电路中，D1和和D2是两个相同的小灯泡，是两个相同的小灯泡，L是一个自是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与感系数相当大的线圈，其阻值与R相同。在电键接通和断开时，灯相同。在电键接通和断开时，灯泡泡D1和和D2亮暗的顺序是亮暗的顺序是A.接通时接通时D1先达最亮，断开时先达最亮，断开时D1后灭后灭B.接通时接通时D2先达最亮，断开时先达最亮，断开时D2后灭后灭C.接通时接通时D1先达最亮，断开时先达最亮，断开时D2后灭后灭D.接通时接通时D2先达最亮，断开时先达最亮，断开时D1后灭后灭D1 D2L RS(A)