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2.4 互感和自感
第二章 电磁感应
学习目标
1.通过实验，了解互感现象和自感现象。
2.通过理论分析，掌握自感现象的产生和规律。（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，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量变化。
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。
在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当线圈M中的电流变化时，在线圈M和N中会产生感应电动势吗？为什么？
分析：线圈M中的电流变化时产生了变化的磁场，线圈N的磁通量发生了变化，所以产生感应电动势。在线圈N中产生的感应电动势的现象叫做互感。
电源
S
1、 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，称为互感。互感现象中产生的感应电动势，称为互感电动势。
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。变压器就是利用互感现象制成的。
一、互感现象
传递能量
传递信息
3、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,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，会不会产生感应电动势呢？
1、自感现象：
由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。
自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势
2、自感电动势
二、自感现象
精讲：
思考：发生自感现象时对电路产生什么影响呢？
A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调节变阻器R，使A1、A2亮度相同，再调节R1，使两灯正常发光，然后断开开关S.重新闭合S，观察到什么现象？
现象：
灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。
问题：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。
实验1：通电自感现象
L
A1
A2
R
S
R1
E
R A2
A1
S R1
L
原电流的方向
原磁场方向
感应电流的磁场方向
感应电流的方向
磁通量增加
产生自感电动势
I感与I原方向相反
理论分析
电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍L中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。
B原
B感
L
A1
A2
R
S
R1
通电自感：
灯泡缓慢变亮。
演示
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。
A
L
E S
实验2：断电自感现象
电路图：
磁通量减少
产生自感电动势
I感与I原方向相同
原电流的方向
感应电流的方向
原磁场方向
感应电流的磁场
S
E
A
L
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？
现象：S断开时，A 灯过一会儿才熄灭。
实验2：断电自感现象
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。
L
A
E
S
2、断电自感：
①当电阻RL（并）>RA时,灯泡A缓慢熄灭。
1、通电自感：
灯泡A1缓慢变亮。
②当电阻RL（并）实验总结：实验表明线圈电流发生变化时，自身产生感应电动势，这个感应电动势总是阻碍原电流的变化。即线圈中的电流不能“突变”。
L
A1
A2
R
S
R1
3、自感电动势的作用：
阻碍导体中原来的电流变化。
注意：
“阻碍”不是“阻止”，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化起延迟作用。
对同一线圈:
电流变化快,穿过线圈的磁通量变化快
线圈中产生的自感电动势就大.
电流变化慢,穿过线圈的磁通量变化慢
线圈中产生的自感电动势就小.
对不同线圈:
电流变化快慢一样,自感电动势不同
三、自感系数
1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比
2、自感系数 L－简称自感或电感
（1）决定线圈自感系数的因素：
（2）自感系数的单位：亨利，简称亨，符号是 H。
常用单位：毫亨（m H） 微亨（μH）
实验表明，自感系数与线圈的大小、形状、圈数、有无铁芯等因素有关。
自感系数
L很大
自感现象的防止
油浸开关
双线绕法
四、磁场的能量（阅读）
电源断开以后，线圈中的电流并未立即消失，这时的电流仍然可以功，说明线圈储存了能量。线圈中有电流，有电流就有磁场，能量根可能储存在场中，当开关合时，线圈中的电流从无到有，其中的磁场也是从无到有，这可以看做电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。
当然，这里关于磁场能量的讨论还只是一个合理的假设。有关电磁场能量的直接实验验证，要在我们认识了电磁波之后才有可能。
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“惯性”。
即线圈中的电流不能“突变”。
1.如图，灯泡A、B的规格相同，电感线圈L的自感系数足够大电阻可忽略。下列说法中正确的（ ）
A．S闭合瞬间，A先亮，然后A变暗最后熄灭
B．S闭合瞬间，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮
C．S断开瞬间，B立即熄灭，
A闪亮一下后熄灭
D．S断开瞬间，A立即熄灭，
B逐渐变暗最后熄灭
A
S
L
E
B
C
请准确描述：闭合瞬间，A、B亮度如何变化？
答：闭合瞬间，A、B同时亮，然后A逐渐熄灭，B逐渐变得更亮。
2. (多选)下图甲、乙电路中，电阻R和自感线圈L的电阻都很小。接通S，待电流达到稳定，灯泡A发光，则( 　 )
A．甲图中，断开S，A将渐渐变暗
B．甲图中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．乙图中，断开S，A将渐渐变暗
D．乙图中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
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点拨：原来与线圈直接串联的灯泡不会闪亮。

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