高中物理 4.6 互感和自感課件 新人教版選修3-2.ppt

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人教版選修3-2,第四章 傳感器 第六節(jié) 互感和自感,,在法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)線圈并沒(méi)有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，在另一個(gè)線圈中會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢？,1. 當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化，在另一個(gè)線圈 中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱(chēng)為互感。互感現(xiàn)象 中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)為互感電動(dòng)勢(shì)。 2. 互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩 個(gè)線圈之間，且可發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電 路之間。 3. 利用互感現(xiàn)象，可以 把能量從一個(gè)線圈傳遞到另 一個(gè)線圈。因此，互感現(xiàn)象 在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有 廣泛的應(yīng)用。,,一、互感現(xiàn)象,[演示實(shí)驗(yàn)1] A1、A2是 規(guī)格完全一樣的燈泡。閉合電 鍵S，調(diào)節(jié)變阻器R，使A1、A2 亮度相同，再調(diào)節(jié)R1，使兩燈 正常發(fā)光，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。重 新閉合S，觀察到什么現(xiàn)象？,[現(xiàn)象] 燈泡A2立刻正常發(fā)光，跟線圈L串聯(lián)的燈 泡A1逐漸亮起來(lái)。,[分析] 電路接通時(shí)，電流由零開(kāi)始增加，穿過(guò)線 圈L的磁通量逐漸增加，L中產(chǎn)生的感應(yīng)電 動(dòng)勢(shì)的方向與原來(lái)的電流方向相反，阻礙 L中電流增加，即推遲了電流達(dá)到正常值 的時(shí)間。,1. 由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生 的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象。 2. 自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng) 勢(shì)。自感電動(dòng)勢(shì)的作用：阻礙導(dǎo)體中原來(lái)的 電流變化。 注意：“阻礙”不是“阻止”，電流 原來(lái)怎么變化還是怎么變，只是變化變慢 了，即對(duì)電流的變化起延遲作用。,,二、自感現(xiàn)象,[演示實(shí)驗(yàn)2],接通電路，待燈泡A正 常發(fā)光。然后斷開(kāi)電路，觀 察到什么現(xiàn)象？,[現(xiàn)象] S斷開(kāi)時(shí)，A 燈突然閃亮一下才熄滅。,思考與討論,1. 電源斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)線圈L的電流減小，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用是使線圈L中的電流減小得更快些還是更慢些？,2. 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈可以看做一個(gè)電源，它能向外供電。由于開(kāi)關(guān)已經(jīng)斷開(kāi)，線圈提供的感應(yīng)電流將沿什么途徑流動(dòng)？,3. 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，通過(guò)燈泡的感應(yīng)電流與原來(lái)通過(guò)它的電流方向是否一致？,4. 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，通過(guò)燈泡的感應(yīng)電流是否有可能比原來(lái)的電流更大？為了使實(shí)驗(yàn)的效果更明顯，對(duì)線圈L應(yīng)該有什么要求？,,三、自感電動(dòng)勢(shì)和自感系數(shù),1. 自感電動(dòng)勢(shì)的大?。? 與電流的變化率成正比,2. 自感電動(dòng)勢(shì)的方向：“增反減同”，總是起著推 遲電流的變化的作用,3. 自感系數(shù) L－簡(jiǎn)稱(chēng)自感或電感: （1）決定線圈自感系數(shù)的因素：實(shí)驗(yàn)表明，線圈 越長(zhǎng)，越粗，匝數(shù)越多，自感系數(shù)越大。另 外，帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵芯 時(shí)大得多。 （2）自感系數(shù)的單位：亨利，簡(jiǎn)稱(chēng)亨，符號(hào) H。 常用單位：毫亨（m H） 微亨（μH）,1. 自感現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化,(1)接通電路時(shí)，由電能轉(zhuǎn)化為線圈的 磁場(chǎng)能，電流穩(wěn)定后線圈中就儲(chǔ)存有一定 的磁場(chǎng)能； (2)斷電時(shí)，線圈的自感電動(dòng)勢(shì)把原儲(chǔ) 存在線圈內(nèi)的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能用以維持 這個(gè)閉合回路中保持一定時(shí)間的電流。,,四、磁場(chǎng)的能量,2. 電感L在自感現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)化中所起的 作用,(1)L越大→E自越大→電源克服E自所做 的功越多→電能轉(zhuǎn)化的磁場(chǎng)能越多，且閉合 開(kāi)關(guān)這個(gè)過(guò)程持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)； (2)斷開(kāi)電路使線圈中電流減小時(shí)，磁場(chǎng) 能轉(zhuǎn)化的電能越多，且持續(xù)時(shí)間亦越長(zhǎng)。,3. 自感現(xiàn)象的利用和防止,(1)自感線圈的作用 a. 電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能儲(chǔ)存起來(lái)，將儲(chǔ)存 的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能； b. 當(dāng)L很大，產(chǎn)生E自，增大電路的瞬時(shí) 電壓； c. 自感線圈可以延續(xù)電流的變化時(shí)間，起 到一定的穩(wěn)壓限流作用,(2)有害的自感現(xiàn)象及其防止 L很大又I變化很快的電路中(如切斷強(qiáng) 電流瞬間)，會(huì)產(chǎn)生很高的E自，使開(kāi)關(guān)的閘 刀與固定觸電片間的空氣電離形成電弧，造 成危險(xiǎn)。 防止辦法：a. 開(kāi)關(guān)裝在金屬殼內(nèi)； b. 使用曲繞開(kāi)關(guān)； c. 雙線繞法。,1. 當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化，在另一個(gè)線圈中 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱(chēng)為互感?；ジ鞋F(xiàn)象產(chǎn)生 的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)為互感電動(dòng)勢(shì)。 2. 由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電 磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象。 3. 自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。 (1)自感電動(dòng)勢(shì)的作用：阻礙導(dǎo)體中原來(lái)的電 流變化。 (2)自感電動(dòng)勢(shì)大?。?4. 自感系數(shù)L：與線圈的大小、形狀、圈數(shù)及 有無(wú)鐵心有關(guān)。 5. 磁場(chǎng)具有能量。,,小結(jié),課堂訓(xùn)練,1. 演示自感的實(shí)驗(yàn)電 路圖如右圖所示，L是電感 線圈，A1、A2是規(guī)格相同 的燈泡，R的阻值與L的直 流電阻值相同。當(dāng)開(kāi)關(guān)由 斷開(kāi)到合上時(shí)，觀察到的自感現(xiàn)象是_____比 ______先亮，最后達(dá)到同樣亮。,,A2,A1,2. 上圖中，電阻R的 電阻值和電感L的自感系數(shù) 都很大，但L的直流電阻值 很小，A1、A2是兩個(gè)規(guī)格 相同的燈泡。則當(dāng)電鍵S閉 合瞬間，______比_____先亮，最后_____比 ______亮。,課堂訓(xùn)練,,A2,A1,A1,A2,3. 如圖所示的電路中， D1和D2是兩個(gè)相同的小燈泡， L是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的 線圈，其阻值與R相同。在 電鍵接通和斷開(kāi)時(shí)，燈泡D1 和D2亮暗的順序是( ) A. 接通時(shí)D1先達(dá)最亮，斷開(kāi)時(shí)D1后滅 B. 接通時(shí)D2先達(dá)最亮，斷開(kāi)時(shí)D2后滅 C. 接通時(shí)D1先達(dá)最亮，斷開(kāi)時(shí)D2后滅 D. 接通時(shí)D2先達(dá)最亮，斷開(kāi)時(shí)D1后滅,,課堂訓(xùn)練,,A,4. 如圖所示，L為自感系數(shù)較大的線圈， 電路穩(wěn)定后小燈泡正常發(fā)光，當(dāng)斷開(kāi)電鍵的 瞬間會(huì)有（ ） A. 燈A立即熄滅 B. 燈A慢慢熄滅 C. 燈A突然閃亮一下再慢慢熄滅 D. 燈A突然閃亮一下再突然熄滅,A,課堂訓(xùn)練,,