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1、2.4 互感和自感互感和自感第二章 电磁感应 学习目标学习目标 1.1.通过实验，了解互感现象和自感现象。通过实验，了解互感现象和自感现象。2.2.通过理论分析，掌握自感现象的产生和规律。通过理论分析，掌握自感现象的产生和规律。（重点重点）1、产生感应电动势的条件？2、如何确定感应电流的方向？3、如何确定感应电动势的大小？只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路中只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生。就有感应电流产生。楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量变化。流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通
2、量变化。法拉第电磁感应定律：闭合电路中感应电动势的法拉第电磁感应定律：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变换率成正比。大小，跟穿过这一电路的磁通量的变换率成正比。在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当线圈线圈M M中的电流变化时，在线圈中的电流变化时，在线圈M M和和N N中会产生感应电动中会产生感应电动势吗？为什么？势吗？为什么？分分析析：线线圈圈M中中的的电电流流变变化化时时产产生生了了变变化化的的磁磁场场，线线圈圈N的的磁磁通通量量发发生生了了变变化化，所所以以产产生生感感应应电电动动势势。在在线线圈圈N中产生的感应电动
3、势的现象叫做中产生的感应电动势的现象叫做互感互感。电源电源S 1 1、当当一一个个线线圈圈中中电电流流变变化化，在在另另一一个个线线圈圈中中产产生生感感应应电电动动势势的的现现象象，称称为为互互感感。互互感感现现象象中中产产生生的的感感应应电电动势，称为动势，称为互感电动势。互感电动势。2 2、利利用用互互感感现现象象可可以以把把能能量量从从一一个个线线圈圈传传递递到到另另一一个个线线圈圈，因因此此在在电电工工技技术术和和电电子子技技术术中中有有广广泛泛应应用用。变压器变压器就是利用互感现象制成的。就是利用互感现象制成的。一、互感现象一、互感现象传递能量传递信息3 3、互互感感现现象象不不仅仅
4、发发生生于于绕绕在在同同一一铁铁芯芯上上的的两两个个线线圈圈之之间间,且且可可发发生生于于任任何何两两个个相相互互靠靠近近的的电电路路之之间间。在在电电力力工工程程和和电电子子电电路路中中，互互感感现现象象有有时时会会影影响响电电路路的的正正常常工作，这时要设法减小电路间的互感。工作，这时要设法减小电路间的互感。所以平时说的金属壳包装的用电器漏所以平时说的金属壳包装的用电器漏电，有一种是互感引起的。电，有一种是互感引起的。当电路自身的电流发生变化时，会不会当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？产生感应电动势呢？1 1、自感现象：、自感现象：由于导体由于导体本身本身的电流发生变化而
5、产生的电磁的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做感应现象叫做自感现象自感现象。自感现象中产生的感应电动势叫做自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势自感电动势2 2、自感电动势、自感电动势二、自感现象二、自感现象精讲：精讲：思考：发生自感现象时对电路产生什么影响呢？思考：发生自感现象时对电路产生什么影响呢？A A A A1 1 1 1、A A A A2 2 2 2是规格完全一样的灯泡。闭是规格完全一样的灯泡。闭是规格完全一样的灯泡。闭是规格完全一样的灯泡。闭合电键合电键合电键合电键S S S S，调节变阻器，调节变阻器，调节变阻器，调节变阻器R R R R，使，使，使，使A A A A1 1
6、1 1、A A A A2 2 2 2亮亮亮亮度相同，再调节度相同，再调节度相同，再调节度相同，再调节R R R R1 1 1 1，使两灯正常发光，使两灯正常发光，使两灯正常发光，使两灯正常发光，然后断开开关然后断开开关然后断开开关然后断开开关S.S.S.S.重新闭合重新闭合重新闭合重新闭合S S S S，观察到，观察到，观察到，观察到什么现象？什么现象？什么现象？什么现象？现象：现象：现象：现象：灯泡灯泡灯泡灯泡A A A A2 2 2 2立刻正常发光立刻正常发光立刻正常发光立刻正常发光，跟线圈，跟线圈，跟线圈，跟线圈L L L L串联的灯泡串联的灯泡串联的灯泡串联的灯泡A A A A1 1
7、1 1逐渐亮起来逐渐亮起来逐渐亮起来逐渐亮起来。问题：问题：问题：问题：与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？试用所学知识（楞次定律）加以分析说明。试用所学知识（楞次定律）加以分析说明。实验实验1 1：通电自感现象：通电自感现象LA1A2RSR1ER A2A1 S R1 L 原电流原电流原电流原电流的方向的方向的方向的方向原磁场原磁场原磁场原磁场方向方向方向方向感应电感应电感应电感应电流的磁流的磁流的磁流的磁场方向场方向场方向场方向感应电流感应电流感应电流感应电流的方向的方向的方向的方向磁
8、通量增加磁通量增加产生自感电动势产生自感电动势I感感与与I原原方向相反方向相反理理论论分分析析 电路接通时，电流电路接通时，电流由零开始增加由零开始增加，穿过线，穿过线圈圈L的磁通量逐渐增加，的磁通量逐渐增加，L中产生的感应电动势中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，的方向与原来的电流方向相反，阻碍阻碍L中电流中电流增加，即增加，即推迟推迟了电流达到正常值的时间。了电流达到正常值的时间。B原B感LA1A2RSR1通电自感：通电自感：灯泡缓慢变亮。灯泡缓慢变亮。演示演示 连接电路。先闭合开关待灯泡发光。然后连接电路。先闭合开关待灯泡发光。然后断开开关。注意观察开关断开时灯泡的亮度。断开开
9、关。注意观察开关断开时灯泡的亮度。ALE S实验实验2 2：断电自感现象：断电自感现象电路图：电路图：磁通量减少磁通量减少产生自感电动势产生自感电动势I感感与与I原原方向相同方向相同原电流原电流原电流原电流的方向的方向的方向的方向感应电流的感应电流的感应电流的感应电流的方向方向方向方向原磁场原磁场原磁场原磁场方向方向方向方向感应电流感应电流感应电流感应电流的磁场的磁场的磁场的磁场SEAL接通电路，待灯泡接通电路，待灯泡A正常发光。然后断开电路，观察到什么现象？正常发光。然后断开电路，观察到什么现象？现象：现象：S断开时，断开时，A 灯过一会儿才熄灭。灯过一会儿才熄灭。实验实验2 2：断电自感现
10、象：断电自感现象电路断开时，因线圈中的电流减电路断开时，因线圈中的电流减小而导致磁通量发生变化，产生小而导致磁通量发生变化，产生自感电动势阻碍原电流的减小，自感电动势阻碍原电流的减小，L中的电流只能从原值中的电流只能从原值IL开始逐开始逐渐减小，渐减小，S断开后，断开后，L与与 A组成闭组成闭合回路合回路，L中的电流从中的电流从A中流过，中流过，因为因为IL IA，所以所以A不但不立即熄不但不立即熄灭，反而更闪亮后才熄灭。灭，反而更闪亮后才熄灭。LAES2、断电自感：、断电自感：当电阻当电阻RL（并）（并）RA时时,灯泡灯泡A缓慢熄灭。缓慢熄灭。1、通电自感：、通电自感：灯泡灯泡A1缓慢变亮。
11、缓慢变亮。当电阻当电阻RL（并）（并）RA时时,灯泡灯泡A突然闪亮突然闪亮一下才熄灭一下才熄灭。实实验验总总结结：实实验验表表明明线线圈圈电电流流发发生生变变化化时时，自自身身产产生生感感应应电电动动势势，这这个个感感应应电电动动势势总总是是阻阻碍碍原原电电流流的的变变化化。即线圈中的电流不能即线圈中的电流不能“突变突变”。LA1A2RSR13 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，电流原来怎么变化变化还是怎么变还是怎么变，只是变化变慢了，即对电，只是变化变慢了，即对电流的变化起流
12、的变化起延迟作用延迟作用。对同一线圈对同一线圈:电流变化快电流变化快,穿过线圈的穿过线圈的磁通量变化快磁通量变化快线圈中产生的自感线圈中产生的自感电动势就大电动势就大.电流变化慢电流变化慢,穿过线圈的穿过线圈的磁通量变化慢磁通量变化慢线圈中产生的自感线圈中产生的自感电动势就小电动势就小.对不同线圈对不同线圈:电流变化快慢一样电流变化快慢一样,自感电动势不同自感电动势不同三、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：）决定线圈自感系数的因素：
13、（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）实验表明，自感系数与线圈的实验表明，自感系数与线圈的大小、形状、圈数、有无铁大小、形状、圈数、有无铁芯芯等因素有关。等因素有关。自感系数L很大自感现象的防止油浸开关双线双线绕法绕法四、磁场的能量（阅读）四、磁场的能量（阅读）电电源源断断开开以以后后，线线圈圈中中的的电电流流并并未未立立即即消消失失，这这时时的的电电流流仍仍然然可可以以功功，说说明明线线圈圈储储存存了了能能量量。线线圈圈中中有有电电流流，有有电电流流就就有有磁磁场场，能能
14、量量根根可可能能储储存存在在场场中中，当当开开关关合合时时，线线圈圈中中的的电电流流从从无无到到有有，其其中中的的磁磁场场也也是是从从无无到到有有，这这可可以以看看做做电电源源把把能能量量输送给磁场，储存在磁场中。输送给磁场，储存在磁场中。当当然然，这这里里关关于于磁磁场场能能量量的的讨讨论论还还只只是是一一个个合合理理的的假假设设。有有关关电电磁磁场场能能量量的的直直接接实实验验验验证证，要要在在我我们们认认识识了了电电磁磁波波之之后后才才有可能。有可能。开关断开后，灯的发光还能持一小段时间，有时甚至会比开关断开后，灯的发光还能持一小段时间，有时甚至会比开关断开之前更亮，这时灯泡的能量是从哪
15、里来的开关断开之前更亮，这时灯泡的能量是从哪里来的?当线圈刚刚接通电源的时候，自感电动势阻碍线当线圈刚刚接通电源的时候，自感电动势阻碍线圈中电流的增加当线圆中已经有了电流而电源断开或圈中电流的增加当线圆中已经有了电流而电源断开或电流变弱的时候，自感电动势又阻碍线圈中电流的减电流变弱的时候，自感电动势又阻碍线圈中电流的减小，线圈的自感系数越大，这个现象越明显。有人借小，线圈的自感系数越大，这个现象越明显。有人借用力学中的术语，说线线能够体现电的用力学中的术语，说线线能够体现电的“惯性惯性”。即线圈中的电流不能即线圈中的电流不能“突变突变”。1.如如图图，灯灯泡泡A、B的的规规格格相相同同，电电感
16、感线线圈圈L的的自自感感系系数数足够大足够大电阻可忽略。下列说法中正确的（电阻可忽略。下列说法中正确的（）AS闭合闭合瞬间，瞬间，A先亮，然后先亮，然后A变暗最后熄灭变暗最后熄灭BS闭合闭合瞬间，瞬间，B先亮，先亮，A逐渐变亮，最后逐渐变亮，最后A、B一样亮一样亮CS断开断开瞬间，瞬间，B立即熄灭，立即熄灭，A闪亮一下后熄灭闪亮一下后熄灭DS断开断开瞬间，瞬间，A立即熄灭，立即熄灭，B逐渐变暗最后熄灭逐渐变暗最后熄灭ASLEBC请准确描述：闭合瞬间，请准确描述：闭合瞬间，A、B亮度如何变化？亮度如何变化？答：闭合瞬间，答：闭合瞬间，A、B同时亮，然后同时亮，然后A逐渐熄灭，逐渐熄灭，B逐渐逐渐
17、变得更亮。变得更亮。2.(2.(2.(2.(多选多选多选多选)下图甲、乙电路中，电阻下图甲、乙电路中，电阻下图甲、乙电路中，电阻下图甲、乙电路中，电阻R R R R和自感线圈和自感线圈和自感线圈和自感线圈L L L L的电阻的电阻的电阻的电阻都很小。接通都很小。接通都很小。接通都很小。接通S S S S，待电流达到稳定，灯泡，待电流达到稳定，灯泡，待电流达到稳定，灯泡，待电流达到稳定，灯泡A A A A发光，则发光，则发光，则发光，则()A A A A甲图中，断开甲图中，断开甲图中，断开甲图中，断开S S S S，A A A A将渐渐变暗将渐渐变暗将渐渐变暗将渐渐变暗B B B B甲图中，断开甲图中，断开甲图中，断开甲图中，断开S S S S，A A A A将先变得更亮，然后渐渐变暗将先变得更亮，然后渐渐变暗将先变得更亮，然后渐渐变暗将先变得更亮，然后渐渐变暗C C C C乙图中，断开乙图中，断开乙图中，断开乙图中，断开S S S S，A A A A将渐渐变暗将渐渐变暗将渐渐变暗将渐渐变暗D D D D乙图中，断开乙图中，断开乙图中，断开乙图中，断开S S S S，A A A A将先变得更亮，然后渐渐变暗将先变得更亮，然后渐渐变暗将先变得更亮，然后渐渐变暗将先变得更亮，然后渐渐变暗AD点拨：原来与线圈点拨：原来与线圈直接串联直接串联的灯泡不会闪亮。的灯泡不会闪亮。