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4.7 自感与互感
一、教学目标
了解自感现象和互感现象及应用。
了解互感电动势。
了解自感和互感在生产、生活中的应用与危害。
二、教学重点、难点分析
重点：
互感现象的产生及应用。
难点：
同重点。
三、教具
自感现象演示实验：白炽灯、电源、电感线圈、滑键变阻器、开关及导线若干。
电化教学设备。
四、教学方法
演示法、讲授法，多媒体课件。
五、教学过程
Ⅰ.复习提问
通过教材课后习题，复习磁场及其基本概念。
复习电磁感应定律及感应电动势的公式。
II.新课
一、自感现象与自感电动势
1、演示实验1：用图1电路作演示实验。
A1和A2是规格相同的两个白炽灯。合上开关K，调节滑键变阻器R1，使A1和A2亮度相同，再调节R2，使A1和A2正常发光，然后打开K，再合上开关K的瞬间，问同学们看到了什么？（实验要反复几次）。
可以观察到：A1比A2亮得多。
演示实验2：用图2电路作演示实验。
合上开关K，调节R使A正常发光。打开K的瞬间，问同学们看到了什么？（实验要反复几次）
可以观察到：A在熄灭前闪亮了一下。
启发讲解：当通过螺线管中电流变化时，螺线管中也能产生电磁感应现象，但这种电磁感应现象与我们前面学过的电磁感应现象有所不同。这种电磁感应现象的产生是由于通过导体自身的电流变化引起的磁通量的变化，这种现象就成为自感现象。
小结：当导体中的电流发生变化时，导体本身就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化。这种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。
提示：前面所提到的“阻碍”的含义为，当通过螺线管中原来的电流I增大时，螺线管中产生的自感电动势阻碍I变大；当通过螺线管中原来的电流I减小时，螺线管中产生的自感电动势阻碍I减小。
2、自感电动势
推理得出影响自感电动势的因素
提出问题：自感电动势是感应电动势，它是由自身电流变化产生的，它和电流变化有什么关系呢？
在自感电动势的参考方向和电感、元件电流为关联参考方向下，自感电动势公式可由法拉第电磁感应定律推导而得
（式4-9）
式中 ——线圈中电流的变化量，单位是安[培]，符号为A；
——线圈中电流变化了所用的时间，单位是秒，符号为s；
L——线圈的自感系数，单位是亨[利]，符号为H；
——自感电动势，单位是伏[特]，符号为V。
公式中的符号表明自感电动势总是企图阻止电流的变化。
讲解【例题1】。
3、自感现象的实际意义
a.说明自感现象广泛存在。凡是有导线、线圈的设备中，只要有电流变化都有自感现象存在，因此要充分考虑自感和利用自感。
b.利用自感现象
实例讲解：日光灯。日光灯电路中利用镇流器的自感现象，获得点燃灯管所需要的高压，并且使日光灯正常工作。
c.自感现象的危害
在具有很大自感线圈而电流又很强的电路中，当电路断开的瞬间，由于电路中的电流变化很快，在电路中会产生很大的自感电动势，可能击毁线圈的绝缘保护，或者使开关的闸刀和固定夹片之间的空气电离成导体，产生电弧而烧毁开关，甚至危害工作人员的安全。
可见，在实际中要设法避免有害的自感现象的发生。
*二、互感现象和互感电动势
举例：变压器是利用互感现象制成的一种电器设备，在电力系统和电子线路中广泛应用。收录机常用的稳压电源，就是变压器的一种。
1、互感现象
由于一个线圈流过电流所产生的磁通，穿过另一个线圈的现象，叫磁合。
由于此线圈电流变化引起另一个线圈产生感应电动势的现象，称为互感现象。产生的感应电动势叫互感电动势。
演示实验：如图4-24 两个线圈之间的互感（见§教材4-7）。
线圈A和滑键变阻器RP、开关S串联起来以后接到电源E上。线圈B的两端分别和灵敏电流计的两个接线柱连接。观察当开关S闭合或断开的瞬间，电流计的变化情况。
可以观察到：当开关S闭合或断开的瞬间，电流计的指针发生偏转，并且指针偏转的方向相反，说明电流方向相反。当开关闭合后，迅速改变变阻器的阻值，电流计的指针也会左右偏转，而且组织变化越快，电流计指针偏转的角度越大。
启发讲解：实验表明线圈A中的电流发生变化时，电流产生的磁场也要发生变化，通过线圈的磁通也要随之变化，其中必然要有一部分磁通通过线圈B，这部分磁通叫做互感磁通。互感磁通同样随着线圈A中电流的变化而变化，因此，线圈B中要产生感应电动势。同样，如果线圈B中的电流发生变化时，也会使线圈A中产生感应电动势。这种现象叫做互感现象，所产生的电动势叫做互感电动势，用来表示。
2、互感电动势
在互感电动势和电流的参考方向一致的情况下，理论和实验证明线圈B互感电动势为
（式4-10）
式中 ——线圈中电流的变化量，单位是安[培]，符号为A；
——线圈中电流变化了所用的时间，单位是秒，符号为s；
M——线圈的互感系数，单位是亨[利]，符号为H；
——互感电动势，单位是伏[特]，符号为V。
互感系数由这两个线圈的几何形状、尺寸、匝数、它们之间的相对位置以及磁介质的磁导率决定，与线圈中的电流大小无关。
3、互感现象的实际意义
A．互感现象的应用
应用互感可以很方便的把能量或信号由一个线圈传递到另一个线圈。我们使用的各种各样的变压器，如电力变压器、中周变压器、钳形电流表等都是根据互感原理工作的。
B．互感现象的危害
例如：有线电话常常会由于两路电话间的互感而引起串音；无线电设备中，若线圈位置安放不当，线圈间相互干扰，影响设备正常工作。
在此类情况下就需要避免互感的干扰。
III.例题讲解，巩固练习
略。（见教材§4-7例题1）
IV.小结
1、自感现象与自感电动势
a.自感现象是电磁感应现象。自感电动势的大小和方向仍可以用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定。
b. 自感电动势的大小，不是跟电流强度（I）成正比，也不是跟电流的变化（ΔI）成正比，而是跟电流的变化率成正比。
*2、互感现象与互感电动势
a.互感现象是电磁感应现象。互感电动势的大小和方向仍可以用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定。
b. 互感电动势的大小，不是跟电流强度（I）成正比，也不是跟电流的变化（ΔI）成正比，而是跟电流的变化率成正比。
V. 作业
略。

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