第6节互感和自感

第第 6 6 节节互感和自感互感和自感 1 1．当一个线圈中的电流变化时，会在另一个线圈．当一个线圈中的电流变化时，会在另一个线圈 中产生感应电动势，中产生感应电动势，这种现象叫互感，互感的这种现象叫互感，互感的 过程是一个能量传递的过程。过程是一个能量传递的过程。 2 2．当一个线圈中的电流变化时，会在它本身激发．当一个线圈中的电流变化时，会在它本身激发 出感应电动势，叫自感电动势，自感电动势的出感应电动势，叫自感电动势，自感电动势的 作用是阻碍线圈自身电流的变化。作用是阻碍线圈自身电流的变化。 Δ ΔI I 3 3．自感电动势的大小为．自感电动势的大小为 E E＝＝L L，其中，其中 L L 为自感为自感 Δ Δt t 系数，它与线圈大小、形状、圈数，以及是否系数，它与线圈大小、形状、圈数，以及是否 有铁芯等因素有关。有铁芯等因素有关。 4 4．当电源断开时，线圈中的电流不会立即消失，．当电源断开时，线圈中的电流不会立即消失， 说明线圈中储存了磁场能。说明线圈中储存了磁场能。 一、互感现象一、互感现象 1 1．．定义定义 两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一 个线圈中产生感应电动势的现象。产生的电动势叫做互感电动势。个线圈中产生感应电动势的现象。产生的电动势叫做互感电动势。 2 2．．应用应用 互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，变压器、收音机的“磁性天线”互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，变压器、收音机的“磁性天线” 就是利用互感现象制成的。就是利用互感现象制成的。 3 3．．危害危害 互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现互感现象能发生在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 象有时会影响电路正常工作。象有时会影响电路正常工作。 二、自感现象和自感系数二、自感现象和自感系数 1 1．．自感现象自感现象 当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场在它本身激发出感应电动势的现象。当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场在它本身激发出感应电动势的现象。 2 2．．自感电动势自感电动势 由于自感而产生的感应电动势。由于自感而产生的感应电动势。 3 3．．自感电动势的大小自感电动势的大小 Δ ΔI I E E＝＝L L，其中，其中 L L 是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，符号为是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，符号为 H H。。 Δ Δt t 4 4．．自感系数大小的决定因素自感系数大小的决定因素 自感系数与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关。自感系数与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关。 三、磁场的能量三、磁场的能量 1 1．．自感现象中的磁场能量自感现象中的磁场能量 (1)(1)线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源的能量输送给磁场，储存在磁场中。线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源的能量输送给磁场，储存在磁场中。 (2)(2)线圈中电流减小时：磁场中的能量释放出来转化为电能。线圈中电流减小时：磁场中的能量释放出来转化为电能。 2 2．．电的电的““惯性惯性”” 自感电动势有阻碍线圈中电流变化的“惯性”。自感电动势有阻碍线圈中电流变化的“惯性”。 1 1．．自主思考自主思考————判一判判一判 (1)(1)两线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象。两线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象。( (××) ) (2)(2)在实际生活中，有的互感现象是有害的，有的互感现象可以利用。在实际生活中，有的互感现象是有害的，有的互感现象可以利用。( (√√) ) (3)(3)只有闭合的回路才能产生互感。只有闭合的回路才能产生互感。( (××) ) (4)(4)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关。线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关。( (××) ) (5)(5)线圈自感电动势的大小与自感系数线圈自感电动势的大小与自感系数 L L 有关，反过来，有关，反过来，L L 与自感电动势也有关。与自感电动势也有关。( (××) ) (6)(6)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。( (√√) ) 2 2．．合作探究合作探究————议一议议一议 (1)(1)如何理解互感现象？如何理解互感现象？ 提示：提示：互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线互感现象是一种常见的电磁感应现象，它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相互靠近的电路之间。圈之间，而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。 (2)(2)断电自感现象中，为什么有的灯泡逐渐熄灭，有的灯泡闪亮后再逐渐熄灭？断电自感现象中，为什么有的灯泡逐渐熄灭，有的灯泡闪亮后再逐渐熄灭？ 提示：提示：断电前，流过灯泡的电流断电前，流过灯泡的电流I I1 1取决于灯泡两端的电压和灯泡自身的电阻，断电后，取决于灯泡两端的电压和灯泡自身的电阻，断电后， 流过灯泡的电流取决于线圈中的电流，设线圈中电流断电前为流过灯泡的电流取决于线圈中的电流，设线圈中电流断电前为 I I2 2，断电后逐渐减小，则灯，断电后逐渐减小，则灯 泡中电流也由泡中电流也由 I I2 2逐渐减小。所以，若逐渐减小。所以，若 I I2 2≤≤I I1 1，灯泡中电流由，灯泡中电流由 I I2 2逐渐减小，灯泡逐渐变暗；逐渐减小，灯泡逐渐变暗； 若若 I I2 2 I I1 1，灯泡中电流先增大后减小，灯泡闪亮后逐渐熄灭。，灯泡中电流先增大后减小，灯泡闪亮后逐渐熄灭。 (3)(3)断电自感现象中，在断开开关后，灯泡仍然亮一会，是否违背能量守恒定律？断电自感现象中，在断开开关后，灯泡仍然亮一会，是否违背能量守恒定律？ 提示：提示：不违背。断电时，储存在线圈内的磁场能转化为电能，用以维持回路保持一定不违背。断电时，储存在线圈内的磁场能转化为电能，用以维持回路保持一定 时间的电流，直到电流为零时，磁场能全部转化为电能并通过灯泡时间的电流，直到电流为零时，磁场能全部转化为电能并通过灯泡 ( (或电阻或电阻) )转化为内能，可转化为内能，可 见自感现象遵循能量守恒定律。见自感现象遵循能量守恒定律。 对通电自感的理解对通电自感的理解 如图所示的电路，两灯泡规格相同，接通开关后调节电阻如图所示的电路，两灯泡规格相同，接通开关后调节电阻 R R，使两个灯泡亮度相同，，使两个灯泡亮度相同， 然后断开电路，再次接通的瞬间：然后断开电路，再次接通的瞬间： 条件条件 S S 闭合闭合 的瞬间的瞬间 现象现象 A A2 2先亮先亮 A A1 1逐渐亮起逐渐亮起 原因原因 由于由于 A A2 2支路为纯电阻，不产生自感现象支路为纯电阻，不产生自感现象 由于由于 L L 的自感作用阻碍的自感作用阻碍 A A1 1支路电流增大支路电流增大 [ [典例典例] ]如图所示，灯如图所示，灯 L L 1 1、 、L L2 2完全相同，带铁芯的线圈完全相