資源簡介

(共30張PPT)
兩個線圈A、B之間并沒有導線相連線圈A與手機(或MP3等)的音頻輸出端連接，線圈B與擴音器的輸入端連接把線圈A插入線圈B時就能在擴音器上聽見由手機輸出的聲音，這是為什么
第4節 互感和自感
新課導入：
1.互感：在法拉第的實驗中，兩個線圈之間并沒有導線相連，但當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化磁場會在另一個線圈中產生感應電動勢．這種現象叫做互感．
2.互感電動勢：互感現象中產生的感應電動勢。
一.互感現象
學習任務一　互感現象
學習任務一
× × × × ×

如圖斷開或閉合開關瞬間，CD中會有感應電流嗎？這是互感嗎？
A
B
S
G
C
D
I
注意：互感現象不僅發生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間,且可發生于任何兩個相互靠近的電路之間。
思考：
藍牙耳機
電磁爐
變壓器
3.互感的應用
無線充電器
3. 應用
互感現象可以把能量由一個線圈傳遞到另一個線圈，變壓器、收音機的“磁性天線”就是利用互感現象制成的。
無線充電
變壓器
能量轉化
電能
磁場能
電能
內能
無線充電技術原理
電力輸入
線圈
電力接收
線圈
輸出
感應電流
輸入
交流電
手機開始充電時，底座同時亮起了一圈呼吸燈，互感。
4. 危害
互感現象能發生在任何兩個相互靠近的電路之間。在電力工程和電子電路中，互感現象有時會影響電路正常工作。
互感的防止電路板 線圈的雙線繞法
例1 (多選)目前無線電力傳輸已經比較成熟.如圖所示為一種非接觸式電源供應系統,這種系統基于電磁感應原理可無線傳輸電力,兩個感應線圈可以放置在左右相鄰或上下相對的位置,利用這一原理,可以實現對手機進行無線充電.下列說法正確的是(　 )
A.若A線圈中輸入電流,B線圈中就會產生感應電動勢
B.只有A線圈中輸入變化的電流,B線圈中才會產生感應電動勢
C.A線圈中電流越大,B線圈中感應電動勢越大
D.A線圈中電流變化越快,B線圈中感應電動勢越大
學習任務一
BD
[解析] 若A線圈中輸入恒定的電流,則A線圈產生恒定的磁場,B線圈中的磁通量不發生變化,B線圈中不會產生感應電動勢,故A錯誤;
若A線圈中輸入變化的電流,根據法拉第電磁感應定律E=n可得,B線圈中會產生感應電動勢,故B正確;
A線圈中電流變化越快,A線圈中電流產生的磁場變化越快,B線圈中感應電動勢越大,故C錯誤,D正確.
學習任務一
學習任務一
1.對互感現象的理解
(1)互感現象是一種常見的電磁感應現象,它不僅發生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間,而且可以發生于任何兩個相互靠近的電路之間.
(2)互感現象可以把能量由一個電路傳到另一個電路.
2.應用與危害
(1)應用:變壓器、收音機的磁性天線.
(2)危害:在電力工程和電子電路中,互感現象有時會影響電路的正常工作.
這種由于導體自身的電流變化所產生的電磁感應現象是一種特殊的電磁感應現象
思考：
在圖中接通Ｓ，線圈會不會產生感應電動勢？為什么
A
S
自感現象：1.定義：由于線圈本身的電流發生變化而產生的電磁感應現象。
2.自感現象中產生的感應電動勢，稱為自感電動勢。
[科學探究]通電自感
閉合開關S瞬間: 燈A2立刻正常發光，A1卻比A2遲一段時間才正常發光。
學習任務二　自感現象、磁場中的能量
學習任務二
[模型建構]通電自感
通電自感電路圖如圖所示,A1、A2是規格完全一樣的燈泡.閉合開關S,調節滑動變阻器R,使A1、A2亮度相同,再調節R1,使兩燈正常發光,斷開開關S,然后再閉合開關S,觀察現象.
(1)通電時有什么現象發生
(2)根據楞次定律結合電路圖分析該現象產生的原因.
學習任務二　自感現象、磁場中的能量
學習任務二
[答案]通電時,跟滑動變阻器R串聯的燈泡A2立刻亮起來,跟線圈L串聯的燈泡A1逐漸亮起來.
[答案]電路接通時,電流由零開始增大,穿過線圈L的磁通量逐漸增大,為了阻礙磁通量的增大,感應電流產生的磁場與原來電流產生的磁場方向相反,阻礙了線圈L中電流的增大,即推遲了電流達到正常值的時間.
若電路接通時，燈泡正常發光，
在斷開開關時，燈泡緩慢變暗直至熄滅，或閃亮一下再逐漸熄滅。
[科學探究]斷電自感
學習任務二　自感現象、磁場中的能量
學習任務二
[模型建構]斷電自感
斷電自感電路圖如圖所示,線圈L的直流電阻大于燈泡A的電阻,閉合開關S,待燈泡A正常發光,然后斷開開關S.
(1)你觀察到什么現象 試分析該現象發生的原因.
學習任務二
[答案]開關S斷開時,燈泡會逐漸熄滅.其原因是當開關S斷開時,L中的電流突然減小,穿過L的磁通量減小,L中產生感應電流,方向與原電流方向相同,阻礙原電流減小,此時L與A構成閉合電路,故A中還有一段持續電流,但A中的電流方向與原電流方向相反且開關S斷開瞬間A中的電流比原電流小.
學習任務二　自感現象、磁場中的能量
(2)要使開關S斷開后,A比原來更亮,需要滿足什么條件
學習任務二
[答案]斷開開關S后,A中的電流與L中的電流變化一致,只要滿足L的直流電阻小于A的電阻,斷開開關S后,A就比原來更亮.
線圈的作用：
通電瞬間線圈相當一個大電阻；
斷電瞬間線圈相當一個電源；
電路穩定時線圈相當一根導線或一個定值電阻。
學習任務二　自感現象、磁場中的能量
學習任務二
[模型建構]
例2 為測量線圈L的直流電阻R0,某研究小組設計了如圖所示電路.已知線圈的自感系數較大,兩電表可視為理想電表,其示數分別記為U、I,實驗開始前,S1處于斷開狀態,S2處于閉合狀態.關于實驗過程,下列說法不正確的是(　)
A.閉合S1,電流表示數逐漸增大至穩定值
B.閉合S1,電壓表示數逐漸減小至穩定值
C.待兩電表示數穩定后,方可讀取U、I的值
D.實驗結束后,應先斷開S1
學習任務二
D
[解析] 閉合S1,由于線圈的自感電動勢,導致電路中電流慢慢增大,直到某一穩定值,選項A不合題意;
閉合S1,電壓表示數相當于線圈兩端的電壓,為U=E-I(R+r),電路中電流慢慢增大,直到某一穩定值,電壓表示數逐漸減小至穩定值,選項B不合題意;
待兩電表示數穩定后,方可讀取U、I的值,此時R0=,選項C不合題意;
若先斷開S1,L和電壓表組成回路,原先L中有較大的電流通過,由于L的自感作用,現在這個電流將通過電壓表,可能造成電表損壞,所以實驗完畢應先斷開S2,選項D符合題意.
學習任務二
學習任務二
1.自感現象的四大特點
(1)自感電動勢總是阻礙線圈中原電流的變化.
(2)通過線圈中的電流不能發生突變,只能緩慢變化.
(3)電流穩定時,線圈就相當于普通導體.
(4)自感現象表明磁場具有能量,自感現象當然遵守能量守恒定律.
學習任務二
2.通電自感與斷電自感的比較
通電自感 斷電自感
電路圖
器材規格 A1、A2燈同規格,R接入電路的阻值等于RL,L較大 L很大(有鐵芯),RL現象觀察 開關S閉合瞬間,A2燈立即亮起來,A1燈逐漸變亮,最終一樣亮 開關S斷開時,A燈突然閃亮一下后再漸漸熄滅
能量轉化 電能轉化為磁場能 磁場能轉化為電能
自感電動勢的大小：
自感系數
L　越大，E　越大，對電流阻礙越大
自感系數：L
學習任務三　自感系數 磁場的能量
學習任務三
描述線圈產生自感電動勢本領大小的物理量
2.決定因素
線圈的圈數
是否有鐵芯
線圈的大小
線圈的形狀
亨利（H）
1.物理意義:
3.單位：
甲 一條導線彎了幾匝的線圈
乙 空芯線圈，
丙 在鐵芯上繞了幾千匝的線圈，
甲
乙
丙
斷電自感：開關斷開后，燈泡的發光還能維持一小段時間，能量是從哪里來的？
自感
線圈
電流磁場
磁場能
1. 磁場能：儲存在磁場中的能量
2. 電的“慣性”
磁場的能量
例3 關于線圈中自感電動勢的大小,下列說法中正確的是(　)
A.電感一定時,電流變化越大,自感電動勢越大
B.電感一定時,電流變化越快,自感電動勢越大
C.通過線圈的電流為零的瞬間,自感電動勢為零
D.通過線圈的電流為最大值的瞬間,自感電動勢最大
學習任務三
B
[解析] 電感一定時,電流變化越快,越大,由E=L知,自感電動勢越大,故A錯誤,B正確;
線圈中電流為零時,電流的變化率不一定為零,自感電動勢不一定為零,故C錯誤;
當通過線圈的電流最大時,若電流的變化率為零,自感電動勢為零,故D錯誤.
學習任務三
1.對自感電動勢的理解
(1)自感電動勢阻礙原電流的變化,而不是阻止原電流的變化,只是使原電流的變化時間變長,即自感電動勢總是起推遲電流變化的作用.
(2)自感電動勢的方向:當原電流增大時,自感電動勢的方向與原電流方向相反;當原電流減小時,自感電動勢方向與原電流方向相同(增反減同).
(3)自感電動勢的大小EL=L,它可以超出線圈兩端的原電壓.
2.自感系數由線圈本身的性質決定,線圈的橫截面積越大,匝數越多,則自感系數L越大,線圈帶鐵芯時自感系數比沒帶鐵芯時大得多.
課 堂 小 結
互感和自感
互感現象：兩個相互靠近的線圈，當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場會在另一個線圈中產生感應電動勢。
自感現象：當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場在線圈本身激發出感應電動勢的現象。
(1)通電自感與斷電自感現象
當IL>IA則，燈泡就會閃亮一下再熄滅，當IL≤IA則，燈泡就會緩慢的熄滅
(2)斷電自感與小燈泡的閃亮
自感系數L：與線圈的大小、形狀、圈數及有無鐵心有關
磁場的能量
課后習題
1.圖2.4-7是一種延時繼電器的示意圖。鐵芯上有兩個線圈A和B。線圈A跟電源連接，線圈B兩端連在一起，構成一個閉合電路。在斷開開關S的時候，彈簧K并不會立刻將銜鐵D拉起而使觸頭C（連接工作電路）離開，而是過一小段時間后才執行這個動作。延時繼電器就是因此而得名的。
（1）請解釋：當開關S斷開后，為什么電磁鐵還會繼續吸住銜鐵一小段時間？
（2）如果線圈B不閉合，是否會對延時效果產生影響？為什么？
課后習題
2.李輝用多用表的歐姆擋測量一個變壓器線圈的電阻，以判斷它是否斷路。劉偉為了使李輝測量方便，沒有注意操作的規范，用兩手分別握住線圈裸露的兩端讓李輝測量。測量時表針擺過了一定角度，李輝由此確認線圈沒有斷路。正當李輝把多用表的表筆與被測線圈脫離時，劉偉突然驚叫起來，覺得有電擊感（圖2.4-8）。李輝很奇怪，用手摸摸線圈兩端，沒有什么感覺，再摸摸多用表的兩支表筆，也沒有什么感覺。這是什么原因？
課后習題
3.如圖2.4-9所示，L是自感系數很大的線圈，但其自身的電阻幾乎為0。A和B是兩個相同的小燈泡。
（1）當開關S由斷開變為閉合時，A、B兩個燈泡的亮度將如何變化？請作出解釋。
（2）當開關S由閉合變為斷開時，A、B兩個燈泡的亮度又將如何變化？請作出解釋。

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