《物理新导学笔记选修3-2人教通用课件：第四章 电磁感应4.6 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理新导学笔记选修3-2人教通用课件：第四章 电磁感应4.6 .pptx（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、6互感和自感 第四章电磁感应 学习目标 1 了解互感现象及其应用 2 能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象 3 了解自感电动势的表达式E L 知道自感系数的决定因素 4 了解自感现象中的能量转化 内容索引 自主预习预习新知夯实基础 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习 一 互感现象1 互感 两个相互靠近的线圈 当一个线圈中的时 它所产生的会在另一个线圈中产生感应电动势 这种现象叫互感 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 如变压器就是利用制成的 3 危害 互感现象能发生在任何两个的电路之间 在电力工程和电子电路中 互感现象有时会影响
2、电路的正常工作 电流变化 变化的磁场 互感现象 相互靠近 二 自感现象当一个线圈中的电流时 它产生的的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势 同样也在激发出感应电动势 这种现象称为自感 由于自感而产生的感应电动势叫做 三 自感电动势与自感系数1 自感电动势 E 其中L是自感系数 简称自感或电感 单位 符号 2 自感系数与线圈的 以及是否有铁芯等因素有关 变化 变化 亨利 它本身 自感电动势 H 大小 形状 圈数 四 自感现象中磁场的能量1 线圈中电流从无到有时 磁场从无到有 电源把能量输送给 储存在中 2 线圈中电流减小时 中的能量释放出来转化为电能 磁场 磁场 磁场 即学即用 1 判断下列说
3、法的正误 1 两个线圈相距较近时 可以产生互感现象 相距较远时 不产生互感现象 2 自感现象中 感应电流一定与原电流方向相反 3 线圈的自感系数与电流大小无关 与电流的变化率有关 4 线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势 答案 2 如图1所示 电路中电源内阻不能忽略 L的自感系数很大 其直流电阻忽略不计 A B为两个完全相同的灯泡 当S闭合时 A灯 亮 B灯 亮 当S断开时 A灯 熄灭 B灯 熄灭 填 立即 或 慢慢 图1 答案 慢慢 立即 慢慢 慢慢 重点探究 导学探究 如图2所示 先闭合S 调节R2使A1 A2的亮度相同 再调节R1 使A1 A2都正常发光 然后断开S 再次闭合S 观察两
4、只灯泡在电路接通的瞬间发光情况有什么不同 根据楞次定律分析现象产生的原因 一 通电自感现象 答案 图2 答案现象 灯泡A2立即发光 灯泡A1逐渐亮起来 原因 电路接通时 电流由零开始增加 穿过线圈L的磁通量逐渐增加 为了阻碍磁通量的增加 感应电流产生的磁通量与原来电流产生的磁通量方向相反 则线圈中感应电动势的方向与原来的电流方向相反 阻碍了L中电流的增加 即推迟了电流达到稳定值的时间 知识深化 通电自感现象中 当线圈中的电流增大时 自感电动势的方向与原电流的方向相反 阻碍电流的增大 但不能阻止电流的变化 例1 多选 在如图3所示的甲 乙电路中 电阻R和灯泡电阻的阻值相等 自感线圈L的电阻值可认
5、为是0 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 然后渐渐变暗C 在电路乙中 A将渐渐变亮D 在电路乙中 A将先由亮渐渐变暗 然后熄灭 图3 答案 解析 解析在电路甲中 当接通开关S时 通过与灯泡相连的自感线圈的电流突然增大 由于线圈的自感现象 开始时 自感线圈产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的流入 流入灯泡的电流很小 后来由于电流的不断流入 通过自感线圈的电流变化逐渐变慢 所以自感线圈的阻碍作用逐渐减小 当流过线圈的电流最大时 自感线圈不再有阻碍作用 所以通过灯泡的电流只能慢慢增大 故选项A正确 在电路乙中 当接通开关S时 通过自感线圈的电流突然增大 由于线
6、圈的自感现象 开始时 自感线圈就产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的流入 流入线圈的电流很小 可认为是0 电路中的电流可以认为都是从灯泡通过的 以后自感线圈的阻碍作用逐渐减小 通过自感线圈的电流逐渐增大 而通过灯泡的电流逐渐减小 直到流过线圈的电流最大时 自感线圈不再有阻碍作用 又因为自感线圈L的电阻值可认为是0 所以灯泡被短路 故选项D正确 分析通电自感需抓住三点1 通电瞬间自感线圈处相当于断路 2 电流增大过程中自感线圈对电流有阻碍作用 使线圈中的电流从0逐渐增大到稳定值 3 电流稳定时自感线圈相当于导体 若直流电阻为0 相当于导线 导学探究 如图4所示 先闭合开关使灯泡发光 然后断开开关
7、 二 断电自感现象 图4 1 开关断开前后 流过灯泡的电流方向相同吗 答案S闭合时 灯泡A中的电流方向向左 S断开瞬间 灯泡A中的电流方向向右 所以开关S断开前后 流过灯泡的电流方向相反 答案 2 在断开过程中 有时灯泡闪亮一下再熄灭 有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭 请分析上述两种现象发生的原因是什么 答案在开关断开后灯泡又闪亮一下的原因是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比开关断开前流过灯泡的电流大 要想使灯泡闪亮一下再熄灭 就必须使自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡电阻 而当线圈电阻大于或等于灯泡电阻时 灯泡就会缓慢变暗直至熄灭 答案 知识深化 1 当线圈中的电流减小时 自感电动势的方向与原电
8、流方向相同 2 断电自感中 由于自感电动势的作用 线圈中电流从原值逐渐减小 若断开开关瞬间通过灯泡的电流大于断开开关前的电流 灯泡会闪亮一下 若断开开关瞬间通过灯泡的电流小于或等于断开开关前的电流 灯泡不会闪亮一下 而是逐渐变暗直至熄灭 3 自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化 但不能阻止线圈中电流的变化 例2 多选 如图5甲 乙所示的电路中 电阻R和自感线圈L的电阻值都很小 且小于灯泡A的电阻 闭合开关S 使电路达到稳定 灯泡A发光 则A 在电路甲中 断开S A将渐渐变暗B 在电路甲中 断开S A将先变得更亮 然后渐渐变暗C 在电路乙中 断开S A将渐渐变暗D 在电路乙中 断开S A将先变得更
9、亮 然后渐渐变暗 答案 解析 图5 解析在电路甲中 灯A和线圈L串联 它们的电流相同 断开S时 线圈上产生自感电动势 阻碍原电流的减小 流过灯A的电流逐渐减小 灯A渐渐变暗 在电路乙中 电阻R和灯A串联 灯A的电阻大于线圈L的电阻 电流则小于线圈L中的电流 断开S时 电源不再给灯泡供电 而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小 通过R A形成回路 灯A中电流突然变大 灯A将先变得更亮 然后渐渐变暗 故A D正确 例3如图6所示的电路中 S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2A 流过灯泡的电流是1A 现将S突然断开 S断开前后 能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是 三 自感现象中的图象问题
10、 答案 解析 图6 解析开关S断开前 通过灯泡D的电流是稳定的 其值为1A 开关S断开瞬间 自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的自感电动势 使线圈中的电流从原来的2A逐渐减小 方向不变 且同灯泡D构成回路 通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同 也应该是从2A逐渐减小到零 但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反 D对 1 断电时 若自感线圈能组成闭合回路 自感线圈处电流由原值逐渐减小 不能发生突变 而且电流方向也不变 若自感线圈不能组成闭合回路 自感线圈处电流立即变为0 2 断电前后 无线圈的支路要注意电流方向是否变化 达标检测 1 互感现象的理解 多选 关于互感现象 下列说
11、法正确的是A 两个线圈之间必须有导线相连 才能产生互感现象B 互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈C 互感现象都是有益的D 变压器是利用互感现象制成的 答案 解析 解析两个线圈之间没有导线相连 也能产生互感现象 选项A错误 互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈 选项B正确 互感现象并非都是有益的 有时会影响电路的正常工作 选项C错误 变压器是利用互感现象制成的 选项D正确 1 2 3 4 5 2 对自感电动势的理解 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
12、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 答案 解析 1 2 3 4 5 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 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 1 2 3 4 5 3 互感现象的理解 多选 如图7所示 是一种延时装置的原理图 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
13、将变化 答案 图7 1 2 3 4 5 解析 解析线圈A中的磁场随开关S1的闭合而产生 随S1的断开而消失 当S1闭合时 线圈A中的磁场穿过线圈B 当S2闭合 S1断开时 线圈A在线圈B中的磁场变弱 线圈B中有感应电流 能够继续吸引D而起到延时的作用 所以B正确 A错误 若S2断开 线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用 所以C正确 D错误 1 2 3 4 5 4 自感现象的分析 多选 如图8所示 带铁芯的电感线圈的电阻与电阻器R的阻值相同 A1 A2是两个完全相同的电流表 则下列说法中正确的是A 闭合S瞬间 电流表A1示数小于A2示数B 闭合S瞬间 电流表A1示数等于A2示数C 断开S瞬间
14、电流表A1示数大于A2示数D 断开S瞬间 电流表A1示数等于A2示数 答案 解析 图8 1 2 3 4 5 解析开关S闭合瞬间 线圈L中产生自感电动势阻碍电流增大 所以此时电流表A1中的电流小于电流表A2中的电流 A项正确 开关S断开瞬间 线圈L与A1 A2和R构成回路 线圈L中产生自感电动势 阻碍电流减小 所以A1 A2中电流也逐渐减小 但始终相等 D项正确 1 2 3 4 5 5 自感现象的图象问题 多选 如图9所示 用电流传感器研究自感现象 电源内阻不可忽略 线圈的自感系数较大 其直流电阻小于电阻R的阻值 t 0时刻闭合开关S 电路稳定后 t1时刻断开S 电流传感器连接计算机分别描绘了整个过程线圈中的电流IL和电阻中的电流IR随时间t变化的图象 下列图象中可能正确的是 答案 图9 1 2 3 4 5
