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1、4.6 4.6 互感和自感互感和自感授课人：廖卓荣授课人：廖卓荣 在法拉第的实验中两个线圈并没有用导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，在另线连接，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？一个线圈中为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、应用：应用：利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另
2、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。一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛应用。变压器就是利用互感现象制成的。变压器就是利用互感现象制成的。3 3、危害：危害：互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间圈之间, ,且可发生于任何两个相互靠近的电路之间。在电且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，互感现象有时会影响电路的正常工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互感。作，这时要设法减小电路间的互感。 A A1 1、A A2 2是规格完全
3、一样的灯泡。是规格完全一样的灯泡。闭合电键闭合电键S S，调节变阻器，调节变阻器R R，使，使A A1 1、A A2 2亮度相同，再调节亮度相同，再调节R R1 1，使两灯正，使两灯正常发光，然后断开开关常发光，然后断开开关S S。重新闭。重新闭合合S S，观察到什么现象？，观察到什么现象？ 灯泡灯泡A A2 2立刻正常发光立刻正常发光，跟线圈，跟线圈L L串联的灯泡串联的灯泡A A1 1逐渐亮起来逐渐亮起来。电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L L的的磁通量逐渐增加，磁通量逐渐增加，L L中产生的感应电动势的方向中产生的感应电动势的方向与原来的电流方
4、向相反，阻碍与原来的电流方向相反，阻碍L L中电流增加，即中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。推迟了电流达到正常值的时间。现象：现象：分析：分析：自感.swf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。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。3 3、自感电动势的作用：、自感电动势的作用：阻碍阻碍导体中导体中原来的电流变化。原来的电流变化。 注意：注意： “阻碍阻碍”不是不是“阻止阻止”，电流原来怎么变，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，化
5、还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化即对电流的变化起延迟作用。起延迟作用。4、产生原因产生原因流过线圈的电流发生变化，导流过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化致穿过线圈的磁通量发生变化。 接通电路，待灯泡接通电路，待灯泡A A正常正常发光。然后断开电路，观察发光。然后断开电路，观察到什么现象？到什么现象？S S断开时，断开时，A A 灯突然闪亮一下才熄灭，灯突然闪亮一下才熄灭， 或者慢慢熄灭。或者慢慢熄灭。现象：现象：断电自感现象（逐渐变暗）.swf断电自感现象（先变亮后变暗）.swf解释：在电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱，穿过解释：在电路断开的瞬间，通过线圈的电流
6、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。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。虽然这时电源已经断开，但线圈虽然这时电源已经断开，但线圈L和灯泡和灯泡A组成了闭合电路，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灭。在这个电路中有感应电流通过，所以灯泡不会立即熄灭。R2LR1SA1A2例例1、 如图示电路，合上如图示电路，合上S时，发现电流表时，发现电流表A1向向右偏，则当断开右偏，则当断开S的瞬间，电流表的瞬间，电流表A1 、 A2指针的指针的偏转情况是：偏转情况是： （ ）A. A1向左，向左，A2向右向右B. A1向右，向右，A
7、2向左向左C. A1 、A2都向右都向右D. A1 、A2都向左都向左解：解：合上合上S后稳定时，后稳定时，R2和和L中电流方向向右中电流方向向右 断开断开S的瞬间，的瞬间， L中电流不能突变，仍然向右，中电流不能突变，仍然向右，通过闭合回路中的电流为逆时针方向，通过闭合回路中的电流为逆时针方向， A1中电流方向与原来相反。中电流方向与原来相反。所以所以 A1向左，向左，A2向右向右 A三、自感系数三、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
8、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） IELt 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。四、自感现象应用 自感现象也有不利的一面，在自感系数很大而电流自感现象也有不利的一面，在自感系数很大而电流有很强的电路有很强的电路(如大型电动机的定子绕组如大型电动机的定子绕组)中，在切断电中，在切断
9、电路的瞬间，由于电流强度在很短的时间内发生很大的变路的瞬间，由于电流强度在很短的时间内发生很大的变化，会产生很高的自感电动势，使开关的闸刀和固定夹化，会产生很高的自感电动势，使开关的闸刀和固定夹片之间的空气电离而变成导体，形成电弧。这会烧坏开片之间的空气电离而变成导体，形成电弧。这会烧坏开关，甚至危害到人员安全。因此，切断这段电路时必须关，甚至危害到人员安全。因此，切断这段电路时必须采用特制的安全开关。采用特制的安全开关。自感现象在各种电器设备和无线电技术中有广泛的应用。 日光灯的镇流器就是利用镇流器线圈的自感现象。五、磁场的能量五、磁场的能量 问题：在断电自感的实验中，为什么开关问题：在断电
10、自感的实验中，为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间？甚断开后，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至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。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。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，
11、称为感应电动势，称为互感电动势。互感电动势。2、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应由于导体本身的电流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IELt 课堂训练课堂训练1、演示自感的实验电路图如右图所示，、
12、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是规格相同的是规格相同的灯泡，灯泡，R的阻值与的阻值与L的直流电阻值相同。的直流电阻值相同。当开关由断开到合上时，观察到的自当开关由断开到合上时，观察到的自感现象是感现象是 比比 先亮先亮, 最后达最后达到同样亮。到同样亮。 A2 A1 L A1R A2 S R12、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
13、亮亮 。 A1A2A2A1A1 课堂训练课堂训练 2、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 AA 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是是两个相同的小灯泡，两个相同的小灯泡，L是一个自感是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与系数相当大的线圈，其阻值与R相相同。在电键接通和断开时，灯泡同。在电键接通和断开时，灯泡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 RSA