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(共27張PPT)
互感和自感
人教統(tǒng)編版高中物理選擇性必修第二冊(cè)
4
第二章 電磁感應(yīng)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解互感、自感現(xiàn)象。能舉例說(shuō)明自感現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用
2.能說(shuō)出自感電動(dòng)勢(shì)大小的影響因素，知道它的單位及其大小的決定因素
3.能夠通過(guò)電磁感應(yīng)的相關(guān)知識(shí)分析通、斷電自感現(xiàn)象的原因及磁場(chǎng)的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題
1、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？
2、楞次定律的內(nèi)容？
3、法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是什么？
a、閉合導(dǎo)體回路 b、磁通量發(fā)生變化
感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化
閉合回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比
知識(shí)準(zhǔn)備
手機(jī)無(wú)線充電。請(qǐng)同學(xué)們觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
情景引入一
情景引入二
兩個(gè)線圈A、B之間并沒(méi)有導(dǎo)線相連，線圈A與手機(jī)音頻輸出端連接，線圈B與擴(kuò)音器的輸入端連接。把線圈A插入線圈B時(shí)觀察現(xiàn)象，并分析原因。
一、互感現(xiàn)象
在實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)線圈之間并沒(méi)有導(dǎo)線相連，但當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
2、實(shí)質(zhì)：電磁感應(yīng)現(xiàn)象
1、互感
定義：當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象叫互感．
互感現(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱之為互感電動(dòng)勢(shì)
實(shí)際生活中還有哪些類 似的現(xiàn)象呢？
通過(guò)互感可以在兩個(gè)線圈之間傳遞信息和能量
收音機(jī)里的“磁性天線
輸電變壓器
3.互感的應(yīng)用
利用互感現(xiàn)象可以把能量、信息從一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈，因此在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛應(yīng)用。
金屬探測(cè)儀
在電力工程中和電子電路中，互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作，這時(shí)要設(shè)法減小電路
一.互感現(xiàn)象
互感的危害與防止：
互感的防止電路板
間的互感。
情景引入三
外界磁場(chǎng)的變化會(huì)引起線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，那么當(dāng)線圈自身電流發(fā)生變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)不會(huì)在它本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢？
實(shí)驗(yàn)器材：6V學(xué)生電源（四節(jié)干電池）、開關(guān)、導(dǎo)線、帶鐵芯的線圈。
小游戲： “千人震”
二、自感現(xiàn)象
1、定義：當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)在
線圈本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象稱為自感。由于自感而產(chǎn)生 的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。
問(wèn)題： 當(dāng)線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流有怎樣的影響呢？
小組實(shí)驗(yàn)
觀察兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況
①通電自感：連接電路，向左閉合開關(guān)，觀察到什么現(xiàn)象？
②斷電自感：向右閉合開關(guān)，觀察到什么現(xiàn)象？再斷開開關(guān)呢？
閉合開關(guān)
B原
B感
E感
現(xiàn)象：在向左閉合開關(guān)Ｓ瞬間，燈A2立刻正常發(fā)光，A1卻緩慢發(fā)光至正常發(fā)光。
分析：
通過(guò)電感線圈I↑
Φ↑
自感電動(dòng)勢(shì)，
阻礙Φ增加
阻礙線圈中的電流 達(dá)到正常值
注意：阻礙不是阻止，
是延緩電流增加的時(shí)間
實(shí)驗(yàn)
分析：
通過(guò)電感線圈I↓
Φ↓
自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙Φ減少
阻礙線圈中的電流減少。
現(xiàn)象：在向右閉合開關(guān)Ｓ瞬間，氖管不發(fā)光，斷開開關(guān)時(shí)，氖管閃亮一下熄滅。
B原
B感
E感
：斷電自感
討論： 開關(guān)斷開瞬間，燈泡A閃亮的條件？
IL
IL L I感
二、自感現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)探究自感對(duì)電流的影響
斷電自感
E感
B感
B原
IA
IL
A
R
S
① 開關(guān)斷開前，如果線圈的電流 IL >燈 泡A的IA ，會(huì)看到燈泡A閃亮一下再熄滅。
② 如果線圈電流 IL <燈泡A原來(lái)的IA ，則 看不到閃亮現(xiàn)象。
3.用電流傳感器顯示自感對(duì)電流的影響
開關(guān)閉合時(shí)電流是逐漸增大的
開關(guān)閉合時(shí)電流是瞬間增大
3.用電流傳感器顯示自感對(duì)電流的影響
學(xué)以致用
1
2
右圖電路中，兩燈泡相同，自感線圈L的電阻值忽略不計(jì)。
試分析：接通和斷開開關(guān)S時(shí)，會(huì)有什么現(xiàn)象？
若t1時(shí)刻斷開S，
燈泡A1電流隨時(shí)間變化圖像：（ ）
燈泡A2電流隨時(shí)間變化圖像：（ ）
A
C
總結(jié)： 1.自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因？
2.自感電動(dòng)勢(shì)的方向？ 3.自感電動(dòng)勢(shì)的作用？
線圈本身電流變化，
引起自身磁通量的變化。
二. 自感現(xiàn)象
IL
B感
總結(jié)自感規(guī)律
IL
S
A1
A2
IA1
IA2
B感
B原
B原
通電自感
斷電自感
R
I感
S
IL
E感
E感
I感
IL
A
2.自感電動(dòng)勢(shì)
(1)方向： 原電流增大時(shí)， 自感電動(dòng)勢(shì)與原電流方向相反，阻礙電流增加
原電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與原電流方向相同，阻礙電流減小
(2)作用： 總是阻礙自身電流的變化，即延緩電流變化的時(shí)間。
強(qiáng)調(diào)： ①“阻礙”并非“阻止”，增大的最終還是要增大，減小的最終
還是要減小，自感電動(dòng)勢(shì)只是延緩了電流的變化過(guò)程！
②線圈不允許通過(guò)它的電流發(fā)生突變，體現(xiàn)了它“賴皮”的特 性，有點(diǎn)像力學(xué)中物體的“慣性”。
二. 自感現(xiàn)象
3. 自感的應(yīng)用與防止
點(diǎn)火針產(chǎn) 生電火花， 燃?xì)馀龅? 電火花后 被點(diǎn)燃
自感的應(yīng)用
燃?xì)庹贮c(diǎn)火裝置
汽車點(diǎn)火裝置
脈沖點(diǎn) 火器放
電
微動(dòng)
開關(guān)
3. 自感的應(yīng)用與防止
L很大
油浸開關(guān)
雙線繞法
自感的防止
無(wú)感電阻
思考：自感電動(dòng)勢(shì)的大小與什么因素有關(guān)？
4.自感電動(dòng)勢(shì)的大小：
電流變化率
自感系數(shù)
乙 丙
甲
2.決定因素：
線圈的形狀
美國(guó)著名物理學(xué)家
約瑟夫 · 亨利
Henry Joseph
1797-1878
三、自感系數(shù)： L
1.物理意義 :描述線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)能力的物理量。
3.單位： 亨利(H)、毫亨(mH)微亨( μH)
線圈的匝數(shù)
線圈的大小
是否有鐵芯
四、磁場(chǎng)的能量
在“斷電自感實(shí)驗(yàn)”中，開關(guān)從閉合到斷開，氖管會(huì)閃亮了一下再熄滅，這時(shí)小氖管的能量是從哪里來(lái)的呢？(閱讀P43磁場(chǎng)的能量)
開關(guān)閉合時(shí)線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，能量?jī)?chǔ)存在磁場(chǎng)中。
開關(guān)斷開時(shí)線圈相當(dāng)于電源，磁場(chǎng)中的能量通過(guò)氖管釋放出來(lái)轉(zhuǎn)化為電能，使氖管發(fā)光。
課堂小結(jié)
1.互感現(xiàn)象：兩個(gè)不相連的電路，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生 的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
2.自感現(xiàn)象：當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)在線圈 本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。
3.自感系數(shù)L：來(lái)描述電感線圈對(duì)其中電流的阻礙作用。
①通電自感
：電能中的一部分儲(chǔ)存在電感線圈中。
②斷電自感
：電感線圈中儲(chǔ)存的能量被釋放出來(lái)。
4.磁場(chǎng)的能量：儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中的能量
作業(yè)設(shè)計(jì):
1.完成課后習(xí)題；
2.分組課后研究性學(xué)習(xí)任務(wù)：
(1) 查閱資料，了解互感、 自感在生活中的其他應(yīng)用；
(2) 用電流傳感器顯示自感對(duì)電流的影響實(shí)驗(yàn)中，開關(guān) 閉合穩(wěn)定以后，流過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流減小了，討論其 原因。
THANK YOU
謝謝

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