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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？
划时代的发现
1831年，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上。
法拉第：历经10年，“痴”心不改
他在1831年8月29日的日记中写下了首次成功的记录。
一个线圈接电源
G
电源
法拉第用过的线圈
另一个线圈接“电流表”
当给一个线圈通电或断电的瞬间，在另一个线圈上出现了电流。
一、互感现象
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，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。
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。
1、互感
2、互感电动势：互感现象中产生的感应电动势。
3、互感的应用
变压器
变压器
收音机里的“磁性天线”
◎传递能量
◎传递信息
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、互感的危害与防止
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
【例题1】如图甲所示，A、B 两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流 iA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是(　 )
A．t1时刻，两环作用力最大
B．t2和t3时刻，两环相互吸引
C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥
D．t3和t4时刻，两环相互吸引
t1时刻A中电流变化率为零，其产生的磁场的磁通量的变化率为零，所以B中感应电流为零，故两环作用力为零，A错误；t2和t3时刻A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，故相互吸引，B正确，C错误，t4时刻A中电流为零，两环无相互作用，D错误。
解析：
B
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.
然后断开开关S。
重新闭合S，观察到什么现象？
电感
分析：通过电感线圈I↑
Φ↑
电动势，阻碍Φ增加
阻碍线圈中的电流达到正常值。所以与电感串联的A1不会立刻亮起来，而是随着电流的增大逐渐亮起来。
B原
B感
E感
观察两个灯泡的发光情况
现象：在闭合开关Ｓ瞬间，灯A2立刻正常发光，A1却缓慢发光，比A2迟一会儿才正常发光。
电感
分析：通过电感线圈I↑
Φ↑
电动势，阻碍Φ增加
B原
B感
E感
通电自感
现象：在闭合开关Ｓ瞬间，灯A2立刻正常发光，A1却缓慢发光，比A2迟一会儿才正常发光。
二、自感现象
当一个线圈中的电流变化时，
1、自感
2、自感电动势：自感现象中产生的感应电动势。
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。
观察开关断开时灯泡的亮度
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？
分析：通过电感线圈I↓
Φ↓
自感电动势，阻碍Φ减少
阻碍线圈中的电流减少。
B原
B感
E感
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？
这个电流只能通过A灯形成回路，所以A灯上的电流不是立刻变为零。
通过灯泡的感应电流与原来电流方向相反
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？
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。
实验验证
观察开关断开时灯泡的亮度
断电自感
通电自感：A2立刻就正常发光，A1逐渐变亮。
断电自感：A1和A2缓慢熄灭
当IL>IA2则，A2就会闪亮一下再熄灭
当IL≤IA2则，A2就会缓慢的熄灭
断电前线圈与灯泡串联，则I感与I原同向。
通电自感：A灯立刻就正常发光，随后缓慢变暗，甚至熄灭
断电自感：A灯缓慢熄灭
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
断电前线圈与灯泡并联，则I感与I原反向。
用电流传感器显示自感对电流的影响
开关闭合时电流是逐渐增大的
去掉电感线圈
开关闭合时电流是瞬间增大
用电流传感器显示自感对电流的影响
开关断开前后通过电阻R的电流方向不同
解析：
【例题2】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
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
1、当开关由断开变为闭合时，两灯立即有电压，同时发光，由于线圈的电阻很小，B灯被线圈短路，由亮变暗直到不亮；A灯由亮变为更亮。
2、当开关断开时，A灯没有了电压立即熄灭；线圈中电流减少时，线圈产生自感电动势，相当于电源，给B灯提供短暂的电流使B灯缓慢熄灭。
3、自感的应用与防止
镇流器——产生高压
①应用
震荡电流——发射电波
大型电动机
大型变压器
③防止
油浸开关
双线绕法
②危害：电弧火花——烧蚀开关。
三 、自感系数
自感电动势的大小：
自感系数
自感系数的大小由线圈本身特点（大小、形状、圈数、是否有铁芯等因素）决定。
自感系数L：来描述电感线圈对其中电流的阻碍作用。
单位：亨利（H）
L越大，E越大，对电流阻碍越大
四、磁场的能量
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”
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
1、如图所示，是一种延时开关的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放．则(　　)
A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用
B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用
C．如果断开B线圈的开关S2，无延时作用
D．如果断开B线圈的开关S2，延时将变长
S2闭合，S1断开时，线圈B中有感应电流，产生电磁感应作用
若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用
BC
解析：
2、在如图所示的甲、乙电路中，电阻R和灯泡电阻值相等，自感线圈L的电阻值可认为是零．在接通开关S时，则(　　)
A．在电路甲中，A将渐渐变亮
B．在电路甲中，A将先变亮，后渐渐变暗
C．在电路乙中，A将渐渐变亮
D．在电路乙中，A将由亮渐渐变暗，后熄灭
在电路甲中,通过灯泡的电流只能慢慢增加。
在电路乙中,通过自感线圈的电流逐渐增加,而通过灯泡的电流逐渐减小,流过线圈的电流最大时，通过灯泡的电流可以认为是零
自感线圈产生自感电动势来阻碍电流的流入。
AD
解析：
3、如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感线圈L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值。在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是（ ）
B

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