互感和自感

知识与技能

1．知道什么是互感现象和自感现象。

2．知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的决定因素。

3．知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。

4．能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因及磁场的能量转化问题。

引入新课

提问：在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？

     引起回路磁通量变化的原因有哪些？

（1）在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？

（2）当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？

本节课我们学习这方面的知识。

进行新课

1 、互感现象

在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？请同学们用学过的知识加以分析说明。

当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场就发生变化，变化的磁场在周围空间产生感生电场，在感生电场的作用下，另一个线圈中的自由电荷定向运动，于是产生感应电动势。

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。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。

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，互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。请大家举例说明。

变压器，收音机里的磁性天线。

2 、自感现象

教师：我们现在来思考第二个问题：当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？下面我们首先来观察演示实验。

成正比，与线圈的自感系数L成正比。写成公式为

E =L

 

L叫自感系数呢，自感系数是用来表示线圈的自感特性的物理量。

  实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。

自感系数的单位：亨利，符号H，更小的单位有毫亨（mH）、微亨（μH）

          1H=10³ mH    1H=10⁶μH

4 ．磁场的能量

提问：在断电自感的实验中，为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间？甚至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。

学生分组讨论。

师生共同活动：推断出能量可能存储在磁场中。

以上只能是一种推断，电磁场具有能量还需要进一步的实验验证。

教材最后一段说，线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理解？电的“惯性”大小与什么有关？

当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能立即增大到最大值或不能立即减小为零，因此可以借用力学中的术语，说线圈能够体现电的“惯性”。线圈的自感系数越大，这个现象越明显，可见，电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数。

（四）实例探究

自感现象的分析与判断

3．磁通量的单位是_____，磁感强度的单位是_____，自感系数的单位是_____。

4．如图所示，L为一个自感系数大的自感线圈，开关闭合后，小灯能正常发光，那么闭合开关和断开开关的瞬间，能观察到的现象分别是   （    ）

A．小灯逐渐变亮，小灯立即熄灭

B．小灯立即亮，小灯立即熄灭

C．小灯逐渐变亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭

D．小灯立即亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭

5．如图所示是一演示实验的电路图。图中L是一带铁芯的线圈，A是一灯泡。起初，开关处于闭合状态，电路是接通的。现将开关断开，则在开关断开的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从_____端经灯泡到_____端.这个实验是用来演示_____现象的。

6．如图所示的电路中，灯泡A₁、A₂的规格完全相同，自感线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是   （    ）

A．当接通电路时，A₂先亮，A₁后亮，最后A₂比A₁亮

B．当接通电路时，A₁和A₂始终一样亮

C．当断开电路时，A₁和A₂都过一会儿熄灭

D．当断开电路时，A₂立即熄灭，A₁过一会儿熄灭

7．如图所示电路中，A₁、A₂是两只相同的电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等.下面判断正确的是   （    ）

A．开关S接通的瞬间，电流表A₁的读数大于A₂的读数

B．开关S接通的瞬间，电流表A₁的读数小于A₂的读数

C．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A₁的读数大于A₂的读数

D．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A­₁数等于A₂的读数 

8．如图所示，L是电感足够大的线圈，其直流电阻可忽略不计，D₁和D₂是两个相同的灯泡，若将电键S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开电键S，则   （    ）

A．电键S闭合时，灯泡D₁、Ｄ₂同时亮，然后D₁会变暗直到不亮，D₂更亮

B．电键S闭合时，灯泡D₁很亮，D₂逐渐变亮，最后一样亮

C．电键S断开时，灯泡D₂随之熄灭，而D₁会亮一下后才熄灭

D．电键S断开时，灯泡D₁随之熄灭，而D₂会更亮后一下才熄灭

参考答案：

1．ACD  2．D  3．Wb  T  H  4．A  5．b、a、自感（或断电自感）6．C  7．BD  8．AC

 

2016年春季学期公开课 物理《互感和自感》课件 授课人：黄永林