资源简介

(共28张PPT)
第二章 电磁感应
2.4互感和自感
两个线圈A、B之间并没有导线相连，线圈A与手机（或MP3等）的音频输出端连接，线圈B与扩音器的输入端连接。把线圈A插入线圈B时就能在扩音器上听见由手机输出的声音，这是为什么？
互感现象
两组线圈之间没有导线直接连接，却能在扩音器上听到手机播放的音乐。请同学们思考以下两个问题：
①手机输出的音频信号，是一种电流信号，它的强度和频率都在变化。可以认为是一种变化的电流。
②A线圈中变化的电流（音频信号） →变化的磁场 →B线圈的磁通量发生变化 →B线圈中产生感应电流 →电流让扩音器发出音乐。
①什么是音频信号？
②为什么能在扩音器上听见由手机输出的音乐？
互感现象
通过这个实验，我们发现：A线圈中变化的电流，会使得B线圈产生感应电流。那么反过来， B线圈中变化的电流，是否也会使A线圈中再次产生感应电流呢？
A线圈会产生感应电流
实际上，在这个过程中，A、B两组线圈将会发生互相感应的现象。在物理学中，把这个现象叫作互感。
1.互感：两个线圈之间并没有导线相连的，但当一个线圈中电流发生改变时，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，称为互感。
在法拉第的实验中，两个线圈之间并没有导线相连，但电流表会发生偏转，这运用的也是互感现象。
2.互感电动势：互感现象产生的感应电动势，称之为互感电动势。
互感现象
实际生活中还有哪些类似的现象呢？
互感现象
3.互感的应用：
电磁炉
探雷器
变压器
收音机里的“磁性天线”
◎传递能量
◎传递信息
互感现象
3.互感的应用：
无线充电技术原理
电力输入
线圈
电力接收
线圈
输出
感应电流
输入
交流电
手机开始充电时，底座同时亮起了一圈呼吸灯，互感。
互感现象
3.互感的应用：
互感现象
思考：是所有手机都可以在这个底座上进行无线充电吗？
只有手机底部安装有接收线圈才能进行无线充电。
互感现象
3.互感的应用：
当扫过金属时，金属内产生涡流，涡流会反过来使安检仪的线圈产生“反馈电流”，内部电路探测出反馈电流后，发出报警信号。
手持安检仪
公交卡、饭卡、门禁卡等设备，都要利用互感，触发反馈电流。
4.互感的危害与防止：
实际上互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，也可以发生在任何两个相互靠近的电路之间。会影响电路的正常工作。
互感的防止电路板
互感现象
当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场能在邻近的电路中激发出感应电动势，是否也能在它本身激发出感应电动势呢？
阅读P39面演示实验
观察两个灯泡的发光情况
A1、A2 使用规格完全一样的灯泡。
闭合电键S，调节变阻器 R 和 R1 ，使A1、A2亮度相同且正常发光.（目的：使R与线圈电阻相同）
然后断开开关S。
重新闭合S，观察到什么现象？
实验现象：
思考：A1逐渐亮起来说明什么问题？
闭合开关S，灯泡A2立刻亮起来，A1逐渐亮起来。
说明通过A1支路的电流是逐渐增大的
思考：为什么A1逐渐亮起来？
S
A1
R
I
B原
B感
E
I
自感
思考：为什么A1逐渐亮起来？
当开关闭合时，通过A1支路的电流I增大，则其磁通量F增大，根据楞次定律：线圈自己要产生感应电流，再根据“增反减同”，感应电流I感与原电流I反向→阻碍磁通量F增大，而阻碍不是阻止，所以A1中的电流只能缓慢增大，所以A1灯泡在缓慢变亮。
A2
1.自感：由于线圈中的电流发生变化而在它本身激发出感应电动势，这种电磁感应现象叫做自感。
思考：自感现象产生的原因？
自感现象
S
R
IA
B原
B感
E
I
思考：自感现象产生的原因？
线圈本身电流变化，
引起自身磁通量的变化。
自身的内部磁场变化
自身的磁通量变化
自身的感应电动势产生
自身的电流变化
自感现象
A1
A2
实验现象：（观察灯泡亮度如何变化）
思考：灯A更亮一下原因？
断开开关S，灯泡A并不立即熄灭，灯A更亮一下，过一会逐渐熄灭。
自感现象
电路断开时，因线圈中的电流减小而导致磁通量发生变化，产生自感电动势阻碍原电流的减小，L中的电流只能从原值IL开始逐渐减小，S断开后，L与 A组成闭合回路，L中的电流从A中流过，因为IL >IA。所以A不但不立即熄灭，反而更闪亮后才熄灭。
自感现象
自感现象
思考：S断开后，电流从A中流过的方向与原来相同吗？
不相同
通过灯泡的感应电流与原来电流方向相反
2.自感电动势
（1）概念：由于线圈中的电流发生变化而在其本身所产生的感应电动势。
（2）作用：总是阻碍线圈中原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用。
（3）方向：原电流增大时，自感电动势与原电流方向相反。
原电流减小时，自感电动势与原电流方向相同。
自感现象
总结线圈‘‘三种状态’’
1.线圈通电瞬间可把线圈看成断路。（可认为线圈电阻从无穷大逐渐减小）
2.断电时自感线圈相当于电源。（电流方向与原来线圈中方向相同）
3.电流稳定时，自感线圈相当于导体电阻，理想线圈电阻为零，相当于短路。
自感现象
3. 自感的利用与防止
（1）利用：感应圈、日光灯镇流器。
自感现象
（2）危害：电弧火花——烧蚀开关。
自感电动势
因为
所以
对于一个特定的线圈，n、S 是定值
所以
自感电动势：
L：自感系数，简称自感或电感
自感系数
1.L的物理意义：L是表示线圈的自感能力的物理量。
自感系数的大小表明了线圈对电流变化的阻碍作用的大小，反映了线圈对电流变化的延时作用的强弱。
2.L的决定因素：线圈本身。如：大小、形状、长度、圈数、是否有铁芯。
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没有铁芯时大得多。
3.L的单位：亨利（H）　　1亨=1伏·秒／安
　　1亨（H）=103毫亨（mH）=106微亨（μH）
约瑟夫·亨利
Henry Joseph
1797-1878
美国著名物理学家，1867年起，
任美国科学院第一任院长;
1829年制成了能提起一吨重铁
块的电磁铁；
1830年发现电磁感应现象，
比法拉第早一年；
1832年发现了电流的自感现象；
……
从来不申请专利
无偿贡献给社会
问题：在断电自感的实验中，开关断开切断了电路与电源的连接，灯泡却能闪亮一下？试从能量的角度加以解释。（阅读P41磁场的能量）
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，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。
磁场也是能量的载体。
通电线圈的能量是以磁场能量的形式储存在线圈磁场中。
磁场的能量
1.互感现象：两个不相连的电路，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。
2.自感现象：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势的现象。
①通电自感与断电自感现象
当IL>IA则，灯泡就会闪亮一下再熄灭，当IL≤IA则，灯泡就会缓慢的熄灭
②断电自感与小灯泡的闪亮
③通电自感与断电自感的电流变化
断电前线圈与灯泡串联，则I感与I原同向。断电前线圈与灯泡并联，则I感与I原反向。
3.自感系数L：来描述电感线圈对其中电流的阻碍作用。
①通电自感
：电能中的一部分储存在电感线圈中。
②断电自感
：电感线圈中储存的能量被释放出来。
4.磁场的能量：储存在磁场中的能量
课堂小结

展开更多......

收起↑