高中物理 4.6互感和自感详解
人教版高二物理选修3-2：4.6互感和自感
实验探究自感规律
S B R A
■如何设计实验电路？ ■如何改进实验电路？ ■预测一下实验现象？
实验探究自感规律
S B R A
■如何设计实验电路？ ■如何改进实验电路？ ■预测一下实验现象？ ■如何解释实验现象？
实验探究自感规律
R IA
B原
S B
A
■如何设计实验电路？ ■如何改进实验电路？ ■预测一下实验现象？ ■如何解释实验现象？
互感现象的防止
电源线和数据线里通过的都是变化的电流，它 们会和靠近的电脑等器件发生互感现象，影响 其正常工作。
互感现象的防止
电源线和数据线里通过的都是变化的电流，它 们会和靠近的电脑等器件发生互感现象，影响 其正常工作。
磁环
一个线圈能发生电磁感应现象吗？
一个线圈能发生电磁感应现象吗？
一个线圈能发生电磁感应现象吗？
2.拓展：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。
3.应用：
一、互感
1.定义：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，这种现象叫 做互感，这种感应电动势叫做互感电动势。
2.拓展：互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线
3.应用：
例：变压器
收音机里的“磁性 天线”利用互感现 象把广播电台的信 号从一个线圈传送 到另一个线圈。
互感现象的应用
收音机里的“磁性 天线”利用互感现 象把广播电台的信 号从一个线圈传送 到另一个线圈。
传递能量(变压器）
互感现象的应用
传递信息
收音机里的“磁性 天线”利用互感现 象把广播电台的信 号从一个线圈传送 到另一个线圈。
课件10：4.6互感和自感
(1)产生原因：通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁 通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势。
(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(即：增反减同)。
(3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电 流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟 电流变化的作用。
(2)双手分别接触火线和零线，能否切断电源？
(3)单手接触相线，脚与地接触而触电，能否切断电源？
解析：(1)不能。
因A处线圈是采用的双线绕法，增加开灯的盏数只会使电路中 电流增大，但A中两线中电流始终大小相等方向相反，磁通量 相互抵消，B中磁通量不发生改变，不能产生感应电流，故不 能推动J切断电源。
正确答案：C
课堂小结
A．LA、LB会突然亮一下再熄灭 B．LA会突然亮一下再熄灭，LB突然熄灭 C．LA、LB同时熄灭 D．LB先熄灭，LA后熄灭
易错分析：本题易错选项及错误原因分析如下：
易错选项 错误原因
搞不清灯泡突然亮一下的原因，把自感现象的延 A
迟作用误认为能使灯泡突然亮一下
B
误认为有自感电流就能亮一下；而对于灯泡LB，
只考虑电源的电流，没考虑自感电流对LB的影响
不能正确分析电路，认为自感只对LA灯所在电路
D
有阻碍，对LB灯所在电路无影响；实际上当开关S
断开后，LA、LB灯构成了同一回路，电流变化相
同，应同时熄灭
正确解答：在S接通状态下，LA、LB都能正常发光，则两支路 的电流相等，都为I；当开关S断开时，由LA、LB及线圈组成闭 合回路，电流由I减小，所以LA、LB中电流不会比原来大，因 此LA、LB一定不会突然亮一下，而是同时变暗到熄灭，选项C 正确，A、B、D错误。
4.6互感和自感_上课用
2、电的“惯性”大小与什么有关？
电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数
小结
1、 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。 2、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象， 叫自感现象。 3、自感现象中产生的电动势叫自感电动势。 （1）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。 I （2）自感电动势大小： E L t 4、自感系数L：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心 有关 5、磁场具有能量
R S
二、自感现象
1、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感 应现象，叫自感现象。 2、自感现象中产生的电动势叫自感电动势。 自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。 注意： “阻碍”不是“阻止”，电流原来怎么 变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的 变化起延迟作用。
三、自感系数
E感=
课堂训练
3、如图所示的电路中，D1和D2是两 个相同的小灯泡，L是一个自感系数 相当大的线圈，其阻值与R相同。在 电键接通和断开时，灯泡D1和D2亮暗 的顺序是 A. 接通时D1先达最亮，断开时D1后灭 B. 接通时D2先达最亮，断开时D2后灭
D1
D2
L
S
R
A
C. 接通时D1先达最亮，断开时D2后灭
t
E感=
B S t
E感
I t
自感电动势的表达式
E=
I ， L t
其中L叫做自感系数，简称自感或电感 单位：亨利（亨） 常用单位：mH μH
实验表明，线圈越长，横截面越大，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。
四、磁场的能量
高中物理教案4.6 互感和自感
第六节互感和自感一、教学目标知识与技能1．了解互感现象的电磁感应特点。
2．指导学生运用观察、实验、分析、综合的方法，认识自感现象及其特点。
3．明确自感系数的意义及决定条件。
过程与方法1．能用电磁感应原理，解释生产和生活中的某些自感现象。
2．提高学生分析问题的能力和运用物理知识解决实际问题的能力。
情感、态度、价值观培养、提高学生尊重科学，利用实验探索研究自然的科学素养二、重点、难点分析1．重点：自感现象产生的原因及特点。
2．难点：运用自感知识解决实际问题。
三、教具变压器原理说明器(用400匝线圈)、3.8V0.3A灯泡两只、滑动变阻器、电源(3V)、导线、开关四、教学过程一、复习旧课，引入新课师：前面我们学习了电磁感应现象，了解了几种不同形式的电磁感应现象。
如磁铁向线圈中插入或拔出时、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时等，都会引起感应电动势，发生电磁感应现象。
你们认为引起电磁感应现象最重要的条件是什么？生：穿过电路的磁通量发生变化。
师：不论用什么方式，也不管是什么原因，只要穿过电路的磁通量发生了变化，都能引起电磁感应现象。
如果电路是闭合的，电路中就会有感应电流。
二、新课教学（一）互感现象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。
这种现象叫做互感，这种感应电动势叫做互感电动势。
利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈。
变压器就是利用互感现象制成的。
在电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电路间的互感现象(二)、自感现象1、演示实验，提出问题【演示实验1】断电自感现象。
实验电路如图所示。
接通电路，灯泡正常发光后，迅速断开开关，可以看到灯泡闪亮一下再逐渐熄灭。
问1：灯泡闪亮一下，说明了什么问题？(引导学生分析得出：灯泡的亮度由其实际功率决定。
灯泡闪亮一下，表明在开关断开这一瞬间，灯泡两端的电压比原来大。
4.6 互感和自感
四、磁场的能量
开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中；开关断开时，
线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。
×，断电自感中与原电流方相同
与电流变化快慢有关，
× 与电流变化大小无关。 × 线圈越大，越粗，匝数越多，
带铁芯，自感系数就越大。
√
E L I
t
√
曾经在《4.3 楞次定律习题课》最后一题做过并讲解了， 课后再做一下，不懂的看一下回放。
不能。因为当电流稳定，线圈M产生的磁场稳定，线圈N中的磁场也 不发生变化，不会产生感应电流。
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。例如变压器、无线充电。
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，还可以发生于任何两个相互靠近的电路之间：
实验一：通电自感现象 现象：在闭合开关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。
原因：由于接通电流瞬间，电流增加，线圈Ｌ自身的磁通量增加而产生了感应 电动势。根据楞次定律，感应电动势总是阻碍磁通量的变化即阻碍线圈中电流 的增加，故A1较慢地亮起来。
结论1:通电自感电动势与线圈的电流方向相反，“ 阻碍”原电流的增加，但最终 没有“阻止”原电流增加。
§4.6 互感和自感
第四章 电磁感应
林老师
1、在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接。接上电路，如右图，当线圈M 中的开关S闭合时，在另一个线圈N中能否产生感应电流？为什么？
能，S闭合瞬间，电流瞬间增大，线圈M中产生变化的磁场，导致线圈N中的磁 通量发生变化，因此产生了感应电动势。
一、互感现象：
A.t1时，A线圈中电流变化率是零，所 以在B线圈中的磁通变化率为零。在这 一时刻，B中并没有感应电流，没有发 生互感，也不会跟A发生作用，A错。
4.6《互感和自感》
试分析断电自感中电流的流向
断电前
断电后
磁场的能量
问题：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。
开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁 场，能量储存在磁场中，开关断开时，线 圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化 成电能。
反馈训练
A
EL
t
4、自感系数L：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心 有关 5、磁场具有能量
课堂训练
1、演示自感的实验电路图如右图所示， L是电感线圈，A1、A2是规格相同的 灯泡，R的阻值与L的直流电阻值相同。 当开关由断开到合上时，观察到的自 A1 感现象是 比 A2 先亮，最后达到 同样亮。 L R A1 A2
I I I
L
R
A1
A2
S
I
R1
t
t
t
t
A
B
C
D
演示实验2 接通电路，待灯泡A正常 发光。然后断开电路，观察 到什么现象？ 现象：
S断开时，A 灯突然闪亮一下才熄灭。
分析：在电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减
弱，穿过线圈的磁通量也就很快减少，因而在线圈 中产生感应电动势。虽然这时电源已经断开，但线 圈L和灯泡A组成了闭合电路，在这个电路中有感应 电流通过，所以灯泡不会立即熄灭。
课堂训练
4、如图所示，L为自感系数较大的线 圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当 断开电键的瞬间会有 A . 灯A立即熄灭 B . 灯A慢慢熄灭 C . 灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭 D . 灯A突然闪亮一下再突然熄灭 L A
A
祝同学们学习愉快！ 再见
五、自感现象应用——日光灯原理
人教版 高二物理 选修3-2 第四章：4.6 互感和自感 自感
【例2】如图17－103所示，电源电动势E＝6V，内阻 不计，A、B两灯都标有“6V、0.3A”，电阻R和线圈L 的直流电阻RL均为20Ω，试分析：在开关S闭合和断开 的极短时间内流过A、B两灯的电流变化情况？
解析：S闭合到电路稳定的极短时间内，随着L中的电 流逐渐变化．A、B两灯中电流分别从0.1 A和0.2 A逐 渐增加和减少为0.15 A；S断开时A中的电流由0.15 A 立即变为零，B中的电流由向右0.15 A立即变为向左 0.15 A，然后逐渐减为零． 点拨：线圈作为瞬间电流源只能使得电流强度从原有 值开始变化
发光 AD
A．电路(a)中，断开S后，L将渐渐变暗 B．电路(a)中，断开S后，L将先变得更亮，然后逐 渐变暗 C．电流(b)中，断开S后，L将渐渐变暗 D．电路(b)中，断开S后，L将先变得更亮，然后逐 渐变暗
例10．如图17－107所示，L是一个带铁芯的线圈，R
为纯电阻器，两条支路的直流电阻值相等，那么在接
但本问题有新的物理现象再现：同属金属的 铜块、铝块向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量 发生改变，因此在其内部会产生感应电流I，如 图2，这个电流在金属块内部自成回路，好像 水的旋涡一样，故叫涡流。既有感应电流形成， 则感应电流的效果对产生它的原因总起阻碍作 用，所以铜块、铝块向磁铁的运动会受阻而减 速。有机玻璃为非金属，不产生涡流现象。
【例3】下列说法中正确的是 [] A．电路中电流越大，自感电动势越大 B．电路中电流变化越大，自感电动势越大 C．线圈中电流均匀增大，线圈的电感系 数也将均匀增大 D．线圈中电流为物理量的变化率
答案：D
【例4】如图17－104所示，多匝线圈和电池的内阻均 为零，两个电阻的阻值均为R，开关S原来打开着，电 路中的电流为I．现将S闭合，于是电路中产生感应电 动势，此自感电动势的作用是
4.6磁场--互感和自感现象
1 互感和自感一、互感现象1.互感和互感电动势：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，这种现象叫互感，这种感应电动势叫做互感电动势.2.应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器就是利用互感现象制成的.3.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的正常工作. 互感现象1.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.2.一个线圈中电流变化越快(电流的变化率越大)，另一个线圈中产生的感应电动势越大.例1 (多选)(2018·惠州市第一次调研)目前无线电力传输已经比较成熟，如图2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，原理示意图如图所示.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( )图2A.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 中电流越大，B 中感应电动势越大D.A 中电流变化越快，B 中感应电动势越大 答案 BD解析 根据感应电流产生的条件，若A 线圈中输入恒定的电流，则A 产生恒定的磁场，B 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 ΔΦΔt 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.二、自感现象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.由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势. 三、自感系数自感现象：由于导体线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象叫做自感，在自感现象中产生的电动势叫做自感电动势.(1)自感电动势：E ＝L ΔIΔt ，其中L 是自感系数，简称自感或电感．单位：亨利，符号：H.(2)自感系数与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关．注意：自感电动势产生的自感电流，会阻碍原电流的变化，原电流增加的时候，会阻碍原电流增加，也就是让原电流缓慢增加，自感电动势与原电动势相反；原电流减小的时候，会阻碍原电流减小，也就是让原电流缓慢减小，自感电动势与原电动势相同。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高中物理 | 4.6互感和自感详解
互感
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
中产生感应电动势的现象，称为互感。互感现象中产生的感应电
动势，称为互感电动势。
1应用
利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈（即互感
现象可以把能量由一个电路传递到另一个电路），因此在电工技
术和电子技术中有广泛应用。变压器就是利用互感现象制成的。
2危害
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。
自感
由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象。
1自感电动势
自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。
2自感电动势的方向
自感电动势的方向遵从楞次定律，由于在自感现象里，引起穿过
线圈磁通量变化的原因是线圈自身的电流发生变化，因此，根据
楞次定律可以得到自感电动势的方向总是“阻碍”引起自感电动
势的电流的变化。
对“阻碍”含义的正确理解是：当自感电动势是由于电流增大而引起时，
自感电动势阻碍电流增加，自感电动势方向与原电流方向 相反；当自感
电动势是由于电流减小而引起时，自感电动势阻碍电流减小，自感电动势
方向与原电流方向相同。
3自感电动势的大小
；L为自感系数；
L跟线圈的大小，形状，圈数，以及是否有铁芯等因素有关。
线圈越粗，越长、单位长度上的匝数越密,横截面积越大,它的自感
系数越大,另外有铁芯的线圈自感系数大大增加 。
单位是亨利，符号是H，1H=103mH=10
6
μH
根据已知条件不同，自感电动势的大小可以有以下两种算法：
由计算，其中n为线圈的匝数，为线圈中磁通量的变化
率；
由计算，其中L为线圈的自感系数，为线圈中电流的变化
率。
自感现象的说明
如图所示，当合上开关后又断开开关瞬间，电灯L为什么会更亮？
①当合上开关后，由于线圈的电阻比灯泡的电阻小，因而过线圈
的电流I2较过灯泡的电流I1大，当开关断开后，过线圈的电流将
由I2变小，从而线圈会产生一个自感电动势，于是电流由c→b
→a→d流动，此电流虽然比I2小但比I1还要大．因而灯泡会更
亮。假若线圈的电阻比灯泡的电阻大，则I2＜I1，那么开关断开
后瞬间灯泡是不会更亮的。
②开关断开后线圈是电源，因而C点电势最高，d点电势最低。
③过线圈电流方向与开关闭合时一样，不过开关闭合时，J点电
势高于C点电势，当断开开关后瞬 间则相反，C点电势高于J
点电。
④过灯泡的电流方向与开关闭合时的电流方向相反，a、b两点电
势，开关闭合时Ua＞Ub，开关断开后瞬间Ua＜Ub。
4镇流器
是一个带铁芯的线圈，起动时产生瞬间高电压点燃日光灯，目光
灯发光以后，线圈中的自感电动势阻碍电流变化，正常发光后起
着降压限流作用，保证日光灯正常工作。
线圈作用：起动时产生瞬间高电压，正常发光后起着降压限流作
用。
1. 如图所示,电键S处于闭合状态,小灯泡A和B均正常发光,小
灯泡A和线圈L电阻相等,现断开电键S,以下说法正确的是（ ）
A. 小灯泡A会立即熄灭
B. 小灯泡B过一会再熄灭
C. 线圈L中的电流会立即消失
D. 线圈L中的电流过一会再消失,且方向向右
2. 在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自
感线圈，E为电源，S为开关。下列说法正确的是（）
A. 合上开关S，a、b同时亮
B. 合上开关S，a先亮、b后亮
C. 将原来闭合的开关S断开，a先熄灭、b后熄灭
D. 将原来闭合的开关S断开，b先熄灭、a后熄灭
1. D
L是自感系数足够大的线圈，它的电阻等于灯泡的电阻，A和B
是两个完全相同的小灯泡，S断开后瞬间，B立即熄灭，但由于
线圈的电流减小，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减
小，即线圈L中的电流过一会再消失，且方向向右，因L和A组
成新的回路，则A亮一下再慢慢熄灭，故D正确
2. B
由于a、b为两个完全相同的灯泡，当开关接通瞬间，a灯泡立刻
发光，而b灯泡由于线圈的自感现象，导致灯泡渐渐变亮；当开
关断开瞬间，两灯泡串联，由线圈产生瞬间电压提供电流，导致
两灯泡同时熄灭。故选B。
注意：对于线圈要抓住这个特性：当电流增大时，线圈中产生自
感电动势，阻碍电流的增加；当电键断开时，线圈相当于电源，
为回路提供瞬间的电流。