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第4節(jié) 互感和自感
第二章 電磁感應(yīng)
這就是我們今天將要學(xué)習(xí)的互感現(xiàn)象。
你知道出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因嗎？
1.了解互感和自感現(xiàn)象，會用自感和互感解釋簡單的電磁現(xiàn)象。
2.會從法拉第電磁感應(yīng)的視角認識自感現(xiàn)象，了解自感系數(shù)。
3.知道互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象的防止和應(yīng)用。
知識點一：互感現(xiàn)象
1. 定義
兩個相互靠近的線圈，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。產(chǎn)生的電動勢叫作互感電動勢。
變化的電流
變化的磁場
變化的磁通量
感應(yīng)電動勢
2. 應(yīng)用
互感現(xiàn)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(xiàn)象制成的。
無線充電
變壓器
能量轉(zhuǎn)化
電能
磁場能
電能
內(nèi)能
3. 危害
互感現(xiàn)象能發(fā)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(xiàn)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
1.如圖甲所示，A、B 兩絕緣金屬環(huán)套在同一鐵芯上，A 環(huán)中電流 iA 隨時間 t 的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法中正確的是(　 )
A．t1 時刻，兩環(huán)作用力最大
B．t2 和 t3 時刻，兩環(huán)相互吸引
C．t2 時刻兩環(huán)相互吸引，t3 時刻兩環(huán)相互排斥
D．t3 和 t4 時刻，兩環(huán)相互吸引
B
練一練
知識點二：自感現(xiàn)象
1.自感：當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場在線圈本身激發(fā)出感應(yīng)電動勢。這種現(xiàn)象稱為自感。
2.自感電動勢
自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫自感電動勢。
3.自感電動勢的作用： 阻礙導(dǎo)體中原來的電流變化。
注意： “阻礙”不是“阻止”，電流原來怎么變化還是怎么變，只是變化變慢了，即對電流的變化起延遲作用。
演示實驗：通電自感現(xiàn)象
1.實驗器材
規(guī)格相同的兩個燈泡、線圈一個、可調(diào)電阻兩個、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線。
R
A1
。
A2
R1
E
S
L
2.實驗步驟
（1）如圖所示的電路中，兩個燈泡 A 1 和 A 2 的規(guī)格相同，A 1 與線圈 L 串聯(lián)后接到電源上，A 2 與可調(diào)電阻 R 串聯(lián)后接到電源上。
開關(guān)閉合時觀察燈泡的發(fā)光情況
（2）先閉合開關(guān) S，調(diào)節(jié)電阻 R，使兩個燈泡的亮度相同，再調(diào)節(jié)可調(diào)電阻 R1 ，使它們都正常發(fā)光，然后斷開開關(guān) S。
（3）重新接通電路。注意觀察，在開關(guān)閉合的時候兩個燈泡的發(fā)光情況。
（4）拆去一部分鐵芯，接通電路，注意觀察，在開關(guān)閉合的時候兩個燈泡的發(fā)光情況。
（5）重新裝上鐵芯，增加線圈的匝數(shù)，注意觀察，在開關(guān)閉合的時候兩個燈泡的發(fā)光情況。
視頻：通電自感現(xiàn)象
3.實驗現(xiàn)象
接通電源的瞬間，A2立刻正常發(fā)光；A1過一會兒才亮起來，最終與A2亮度相同。
4.實驗結(jié)論
電流增大時，線圈的自感電動勢
R
A1
。
A2
R1
E
S
L
“阻礙”原電流的增大，方向與線圈中原電流方向相反，匝數(shù)越多，安裝上鐵芯自感現(xiàn)象越明顯。
演示實驗：斷電自感現(xiàn)象
1.實驗器材
一個燈泡、線圈一個、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線。
A
。
E
S
L
開關(guān)斷開時觀察燈泡的亮度
2.實驗步驟
（1）如圖所示的電路中，A 與線圈 L 并聯(lián)后接到電源上。
（2）先閉合開關(guān)使燈泡發(fā)光，然后斷開開關(guān)。注意觀察開關(guān)斷開時燈泡的亮度。
（3）拆去一部分鐵芯，接通電路，注意觀察，在開關(guān)斷開的時候兩個燈泡的發(fā)光情況。
（4）重新裝上鐵芯，注意觀察，在開關(guān)斷開的時候兩個燈泡的發(fā)光情況。
視頻：斷電自感現(xiàn)象
3.實驗現(xiàn)象
S斷開時，A 燈突然閃亮一下才熄滅。
4.實驗結(jié)論
電流減小時，線圈的自感電動勢
A
。
E
S
L
“阻礙”原電流的減小，方向與線圈中原電流方向相同，
匝數(shù)越多，安裝上鐵芯自感現(xiàn)象越明顯。
1.有關(guān)自感現(xiàn)象,下列敘述中正確的是：（ ）
A、有鐵芯的多匝金屬線圈中,通過的電流強度不變時,無自感現(xiàn)象發(fā)生,線圈的自感系數(shù)為零
B、導(dǎo)體中所通電流發(fā)生變化時,產(chǎn)生的自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化
C、線圈中所通電流越大,產(chǎn)生的自感電動勢也越大
D、線圈中所通電流變化越大,產(chǎn)生的自感電動勢也越大
B
練一練
1.自感電動勢
也是感應(yīng)電動勢，同樣遵從法拉第電磁感應(yīng)定律，
實驗表明，磁場的強弱正比于電流的強弱，也就是說，磁通量的變化正比于電流的變化。
因此，自感電動勢正比于電流的變化率
知識點三：自感系數(shù)
L： 自感系數(shù)簡稱自感或電感
2.單位：亨利 H，常用的單位還有毫亨（mH）、微亨（μH）。
3.不同的線圈，電感L大小不同。
L小
L大
線圈長度越長 、線圈越大、匝數(shù)越多，它的自感系數(shù)越大，給線圈中加入鐵芯，自感系數(shù)比沒有鐵芯大得多。
A
練一練
1.如圖所示的電路中， A1和A2 是兩個相同的燈泡，線圈L自感系數(shù)足夠大，電阻可以忽略不計。下列說法中正確的是（　）
A．合上開關(guān)S時， A2先亮， A1后亮，最后一樣亮
B．合上開關(guān) S時， A1和 A2同時亮
C．?dāng)嚅_開關(guān)S 時， A2 閃亮一下再熄滅
D．?dāng)嚅_開關(guān)S 時， 流過A2 的電流方向向右
2.某同學(xué)為了驗證斷電自感現(xiàn)象，自己找來帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E，用導(dǎo)線將它們連接成如圖所示的電路。檢查電路后，閉合開關(guān)S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關(guān)S，小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象。雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因。你認為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是(　　)
A．電源的內(nèi)阻較大 B．小燈泡電阻偏大
C．線圈電阻偏大 D．線圈的自感系數(shù)較大
C
3.圖中的小燈泡A、B完全相同，帶鐵心的線圈自感系數(shù)很大、電阻忽略不計，則（　）
A．S閉合瞬間，A燈不亮，B燈立即亮
B．S閉合瞬間，B燈不亮，A燈立即亮
C．S閉合瞬間，A、B燈同時亮，以后
B燈更亮，A燈熄滅
D．穩(wěn)定后再斷開S的瞬間，A、B燈立即熄滅
C
知識點四：磁場的能量
1. 自感現(xiàn)象中的磁場能量
（1）線圈中電流從無到有時：磁場從無到有，電源的能量輸送給磁場，儲存在磁場中。
（2）線圈中電流減小時：磁場中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為電能。
2. 電的“慣性”
理解∶ 當(dāng)線圈剛剛接通電源的時候。自感電動勢阻礙線圈中電流的增加; 當(dāng)電源斷開的時候。自感電動勢又阻礙線圈中電流的減小。線圈的自感系數(shù)越大，這個現(xiàn)象越明顯，線圈能夠體現(xiàn)電的"慣性"。
自感電動勢有阻礙線圈中電流變化的性質(zhì)。
互感和自感
互感現(xiàn)象
互感電動勢
互感
應(yīng)用：通過互感能傳遞能量或信號
自感
自感現(xiàn)象
自感電動勢：
自感系數(shù)L：大小與線圈的大小、形狀、圈數(shù)，以及是否有鐵芯等因素有關(guān)。
磁場的能量

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