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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
第4节 互感和自感
新课导入：
1.互感：在法拉第的实验中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化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．
2.互感电动势：互感现象中产生的感应电动势。
一.互感现象
学习任务一　互感现象
学习任务一
× × × × ×

如图断开或闭合开关瞬间，CD中会有感应电流吗？这是互感吗？
A
B
S
G
C
D
I
注意：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。
思考：
蓝牙耳机
电磁炉
变压器
3.互感的应用
无线充电器
3. 应用
互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，变压器、收音机的“磁性天线”就是利用互感现象制成的。
无线充电
变压器
能量转化
电能
磁场能
电能
内能
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。
4. 危害
互感现象能发生在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正常工作。
互感的防止电路板 线圈的双线绕法
例1 (多选)目前无线电力传输已经比较成熟.如图所示为一种非接触式电源供应系统,这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力,两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置,利用这一原理,可以实现对手机进行无线充电.下列说法正确的是(　 )
A.若A线圈中输入电流,B线圈中就会产生感应电动势
B.只有A线圈中输入变化的电流,B线圈中才会产生感应电动势
C.A线圈中电流越大,B线圈中感应电动势越大
D.A线圈中电流变化越快,B线圈中感应电动势越大
学习任务一
BD
[解析] 若A线圈中输入恒定的电流,则A线圈产生恒定的磁场,B线圈中的磁通量不发生变化,B线圈中不会产生感应电动势,故A错误;
若A线圈中输入变化的电流,根据法拉第电磁感应定律E=n可得,B线圈中会产生感应电动势,故B正确;
A线圈中电流变化越快,A线圈中电流产生的磁场变化越快,B线圈中感应电动势越大,故C错误,D正确.
学习任务一
学习任务一
1.对互感现象的理解
(1)互感现象是一种常见的电磁感应现象,它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且可以发生于任何两个相互靠近的电路之间.
(2)互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路.
2.应用与危害
(1)应用:变压器、收音机的磁性天线.
(2)危害: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.
这种由于导体自身的电流变化所产生的电磁感应现象是一种特殊的电磁感应现象
思考：
在图中接通Ｓ，线圈会不会产生感应电动势？为什么
A
S
自感现象：1.定义：由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。
2.自感现象中产生的感应电动势，称为自感电动势。
[科学探究]通电自感
闭合开关S瞬间: 灯A2立刻正常发光，A1却比A2迟一段时间才正常发光。
学习任务二　自感现象、磁场中的能量
学习任务二
[模型建构]通电自感
通电自感电路图如图所示,A1、A2是规格完全一样的灯泡.闭合开关S,调节滑动变阻器R,使A1、A2亮度相同,再调节R1,使两灯正常发光,断开开关S,然后再闭合开关S,观察现象.
(1)通电时有什么现象发生
(2)根据楞次定律结合电路图分析该现象产生的原因.
学习任务二　自感现象、磁场中的能量
学习任务二
[答案]通电时,跟滑动变阻器R串联的灯泡A2立刻亮起来,跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来.
[答案]电路接通时,电流由零开始增大,穿过线圈L的磁通量逐渐增大,为了阻碍磁通量的增大,感应电流产生的磁场与原来电流产生的磁场方向相反,阻碍了线圈L中电流的增大,即推迟了电流达到正常值的时间.
若电路接通时，灯泡正常发光，
在断开开关时，灯泡缓慢变暗直至熄灭，或闪亮一下再逐渐熄灭。
[科学探究]断电自感
学习任务二　自感现象、磁场中的能量
学习任务二
[模型建构]断电自感
断电自感电路图如图所示,线圈L的直流电阻大于灯泡A的电阻,闭合开关S,待灯泡A正常发光,然后断开开关S.
(1)你观察到什么现象 试分析该现象发生的原因.
学习任务二
[答案]开关S断开时,灯泡会逐渐熄灭.其原因是当开关S断开时,L中的电流突然减小,穿过L的磁通量减小,L中产生感应电流,方向与原电流方向相同,阻碍原电流减小,此时L与A构成闭合电路,故A中还有一段持续电流,但A中的电流方向与原电流方向相反且开关S断开瞬间A中的电流比原电流小.
学习任务二　自感现象、磁场中的能量
(2)要使开关S断开后,A比原来更亮,需要满足什么条件
学习任务二
[答案]断开开关S后,A中的电流与L中的电流变化一致,只要满足L的直流电阻小于A的电阻,断开开关S后,A就比原来更亮.
线圈的作用：
通电瞬间线圈相当一个大电阻；
断电瞬间线圈相当一个电源；
电路稳定时线圈相当一根导线或一个定值电阻。
学习任务二　自感现象、磁场中的能量
学习任务二
[模型建构]
例2 为测量线圈L的直流电阻R0,某研究小组设计了如图所示电路.已知线圈的自感系数较大,两电表可视为理想电表,其示数分别记为U、I,实验开始前,S1处于断开状态,S2处于闭合状态.关于实验过程,下列说法不正确的是(　)
A.闭合S1,电流表示数逐渐增大至稳定值
B.闭合S1,电压表示数逐渐减小至稳定值
C.待两电表示数稳定后,方可读取U、I的值
D.实验结束后,应先断开S1
学习任务二
D
[解析] 闭合S1,由于线圈的自感电动势,导致电路中电流慢慢增大,直到某一稳定值,选项A不合题意;
闭合S1,电压表示数相当于线圈两端的电压,为U=E-I(R+r),电路中电流慢慢增大,直到某一稳定值,电压表示数逐渐减小至稳定值,选项B不合题意;
待两电表示数稳定后,方可读取U、I的值,此时R0=,选项C不合题意;
若先断开S1,L和电压表组成回路,原先L中有较大的电流通过,由于L的自感作用,现在这个电流将通过电压表,可能造成电表损坏,所以实验完毕应先断开S2,选项D符合题意.
学习任务二
学习任务二
1.自感现象的四大特点
(1)自感电动势总是阻碍线圈中原电流的变化.
(2)通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化.
(3)电流稳定时,线圈就相当于普通导体.
(4)自感现象表明磁场具有能量,自感现象当然遵守能量守恒定律.
学习任务二
2.通电自感与断电自感的比较
通电自感 断电自感
电路图
器材规格 A1、A2灯同规格,R接入电路的阻值等于RL,L较大 L很大(有铁芯),RL现象观察 开关S闭合瞬间,A2灯立即亮起来,A1灯逐渐变亮,最终一样亮 开关S断开时,A灯突然闪亮一下后再渐渐熄灭
能量转化 电能转化为磁场能 磁场能转化为电能
自感电动势的大小：
自感系数
L　越大，E　越大，对电流阻碍越大
自感系数：L
学习任务三　自感系数 磁场的能量
学习任务三
描述线圈产生自感电动势本领大小的物理量
2.决定因素
线圈的圈数
是否有铁芯
线圈的大小
线圈的形状
亨利（H）
1.物理意义:
3.单位：
甲 一条导线弯了几匝的线圈
乙 空芯线圈，
丙 在铁芯上绕了几千匝的线圈，
甲
乙
丙
断电自感：开关断开后，灯泡的发光还能维持一小段时间，能量是从哪里来的？
自感
线圈
电流磁场
磁场能
1. 磁场能：储存在磁场中的能量
2. 电的“惯性”
磁场的能量
例3 关于线圈中自感电动势的大小,下列说法中正确的是(　)
A.电感一定时,电流变化越大,自感电动势越大
B.电感一定时,电流变化越快,自感电动势越大
C.通过线圈的电流为零的瞬间,自感电动势为零
D.通过线圈的电流为最大值的瞬间,自感电动势最大
学习任务三
B
[解析] 电感一定时,电流变化越快,越大,由E=L知,自感电动势越大,故A错误,B正确;
线圈中电流为零时,电流的变化率不一定为零,自感电动势不一定为零,故C错误;
当通过线圈的电流最大时,若电流的变化率为零,自感电动势为零,故D错误.
学习任务三
1.对自感电动势的理解
(1)自感电动势阻碍原电流的变化,而不是阻止原电流的变化,只是使原电流的变化时间变长,即自感电动势总是起推迟电流变化的作用.
(2)自感电动势的方向:当原电流增大时,自感电动势的方向与原电流方向相反;当原电流减小时,自感电动势方向与原电流方向相同(增反减同).
(3)自感电动势的大小EL=L,它可以超出线圈两端的原电压.
2.自感系数由线圈本身的性质决定,线圈的横截面积越大,匝数越多,则自感系数L越大,线圈带铁芯时自感系数比没带铁芯时大得多.
课 堂 小 结
互感和自感
互感现象：两个相互靠近的线圈，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。
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
自感系数L：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关
磁场的能量
课后习题
1.图2.4-7是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是因此而得名的。
（1）请解释：当开关S断开后，为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一小段时间？
（2）如果线圈B不闭合，是否会对延时效果产生影响？为什么？
课后习题
2.李辉用多用表的欧姆挡测量一个变压器线圈的电阻，以判断它是否断路。刘伟为了使李辉测量方便，没有注意操作的规范，用两手分别握住线圈裸露的两端让李辉测量。测量时表针摆过了一定角度，李辉由此确认线圈没有断路。正当李辉把多用表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟突然惊叫起来，觉得有电击感（图2.4-8）。李辉很奇怪，用手摸摸线圈两端，没有什么感觉，再摸摸多用表的两支表笔，也没有什么感觉。这是什么原因？
课后习题
3.如图2.4-9所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。
（1）当开关S由断开变为闭合时，A、B两个灯泡的亮度将如何变化？请作出解释。
（2）当开关S由闭合变为断开时，A、B两个灯泡的亮度又将如何变化？请作出解释。

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