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(共20张PPT)
互感和自感
4
P
线圈 L1
线圈 L2
G
问题
问题

　　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？
P38
P
线圈 L1
线圈 L2
G
　　在法拉第最初发现电磁感应现象的实验中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中电流变化，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。这种现象叫做互感。这种感应电动势叫做互感电动势。
【演示】
　　用变压器的线圈演示
原线圈用0~100匝，副线圈用0~200匝，闭合（断开）开关观察电流计的示数情况。
互感现象
互感的应用
变压器
收音机里的
“磁性天线”
◎传递能量
◎传递信息
【变压器】
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。
互感的危害与防止
【无线充电技术原理】
影响因素：形状、大小、匝数、有无铁芯、相对位置等。
　　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。
双线绕法
互感的防止电路板
　　当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在它本身激发出感应电动势。这种现象称为自感（self-induction），由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势。
自感现象
P
线圈 L1
线圈 L2
G
通电自感
P41
观察两个灯泡的发光情况
　　在图 2.4-1 的电路中，两个灯泡 A1 和 A2 的规格相同，A1 与线圈 L 串联后接到电源上，A2 与可调电阻 R 串联后接到电源上。
　　先闭合开关 S，调节电阻 R，使两个灯泡的亮度相同，再调节可调电阻 R1，使它们都正常发光，然后断开开关 S。
　　重新接通电路。注意观察，在开关闭合的时候两个灯泡的发光情况。
演　示
B原
B感
E感
断电自感
P41
观察开关断开时灯泡的亮度
　　按图 2.4-3 连接电路。先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关。注意观察开关断开时灯泡的亮度。演示前思考下列问题。
　　1．电源断开时，通过线圈L的电流减小，这时会出现感应电动势。感应电动势的作用是使线圈 L 中的电流减小得更快些还是更慢些？
演　示
阻碍线圈中的电流减少。
断电自感
P41
观察开关断开时灯泡的亮度
　　按图 2.4-3 连接电路。先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关。注意观察开关断开时灯泡的亮度。演示前思考下列问题。
　　2．产生感应电动势的线圈可以看作一个电源，它能向外供电。由于开关已经断开，线圈提供的感应电流将沿什么路径流动？
演　示
I′
断电自感
P41
观察开关断开时灯泡的亮度
　　按图 2.4-3 连接电路。先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关。注意观察开关断开时灯泡的亮度。演示前思考下列问题。
　　3．开关断开后，通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向是否一致？
演　示
通过灯泡的感应电流与
原来电流方向相反
I′
I
断电自感
P41
观察开关断开时灯泡的亮度
　　按图 2.4-3 连接电路。先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关。注意观察开关断开时灯泡的亮度。演示前思考下列问题。
　　4．开关断开后，通过灯泡的感应电流是否有可能比原来的电流更大？为了使实验的效果更明显，对线圈 L 应该有什么要求？
演　示
线圈L中的感应电流要从稳定时的值开始逐渐减小，所以线圈的直流电阻要小于灯泡的电阻。
断电自感
P42
做一做
用电流传感器显示自感对电流的影响
　　电流传感器的作用相当于一个电流表，本书就用电流表的符号表示。传感器与计算机相结合不仅即时反映电流的迅速变化，还能在屏幕上显示电流随时间变化的图像。
　　1．按图 2.4-4 甲连接电路（图 2.4-5 是实物连接图），可以看到，开关闭合时电流是逐渐增大的。为了说明这一点，可以拆掉线圈（图 2.4-4 乙）再测一次，看看两次测得的电流—时间图像有什么不同。
开关闭合时电流是逐渐增大的
开关闭合时电流是瞬间增大
断电自感
P42
做一做
用电流传感器显示自感对电流的影响
　　电流传感器的作用相当于一个电流表，本书就用电流表的符号表示。传感器与计算机相结合不仅即时反映电流的迅速变化，还能在屏幕上显示电流随时间变化的图像。
　　2．将线圈 L 与电阻 R 并联后接到电池的两端（电路与图 2.4-3 相仿），测量通过电阻 R 的电流，可以看到，开关断开前后通过电阻 R 的电流方向不同。
S
L
A2
R
A1
R1
开关断开前后通过电阻R的电流方向不同
自感的应用
P42
镇流器的作用
1．点燃时产生瞬时高压
2．工作时降压限流
自感的防止
P42
　　变压器、电动机等设备中有匝数很多的线圈，当电路中的开关断开时会产生很大的自感电动势，使得开关中的金属片之间产生电火花，烧蚀接触点，甚至会引起人身伤害。
危害：电弧火花——烧蚀开关。
防止
油浸开关
双线绕法
自感系数
P41
　　自感电动势也是感应电动势，同样遵从法拉第电磁感应定律，即
E∝
E＝n
　　实验表明，磁场的强弱正比于电流的强弱，也就是说，磁通量的变化正比于电流的变化。因此，自感电动势正比于电流的变化率，即
E＝L
自感系数
单位：
亨利(亨)
H，mH，μH
与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关
插入铁芯线圈的自感系数变大
甲 在铁芯上绕几千匝的线圈，电感有几个亨利
乙 空芯线圈，电感有几十毫亨
丙 一条导线弯几匝，电感有几个微亨
自感系数
自感现象
美国科学家。他是以电感单位“亨利”留名的大物理学家。在电学上有杰出的贡献。他发明了继电器（电报的雏形）,无感绕组等，比法拉第更早发现了电磁感应现象，还发现了电子自动打火的原理。但却没有及时去申请专利。他被认为是本杰明·富兰克林之后最伟大的美国科学家之一，对于电磁学贡献颇大.
亨利的贡献很大，只是有的没有立即发表，因而失去了许多发明的专利权和发现的优先权。但人们没有忘记这些杰出的贡献，为了纪念亨利，用他的名字命名了自感系数和互感系数的单位，简称“亨”。
约瑟夫·亨利
（Joseph Henry 1797-1878）
磁场的能量
　　在图 2.4-3 的实验中，开关断开后，灯泡的发光还能维持一小段时间，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？
　　开关断开以后，线圈中的电流并未立即消失，线圈中有电流，有电流就有磁场，能量储存在磁场中。当开关闭合时，线圈中的电流从无到有，其中的磁场也是从无到有，这可以看作电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。
　　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；当电源断开的时候，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，线圈能够体现电的“惯性”。

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