《【全程复习方略】2014-2015学年高中物理 4.6 互感和自感课件 新人教版选修3-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【全程复习方略】2014-2015学年高中物理 4.6 互感和自感课件 新人教版选修3-2（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、6互感和自感,1.电磁感应现象中，产生感应电流的条件：（1）_；（2）_。2.当回路面积不变时，磁通量变化的方式：（1）_变化；（2）磁场与回路的_变化。,电路闭合,磁通量变化,磁感应强度,夹角大小,3.当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场_，变化的磁场在周围空间产生_，在_的作用下，周围线圈中的自由电荷定向运动，会产生_。4.法拉第电磁感应定律的表达式：E=_。5.闭合电路欧姆定律的表达式：I=_。,发生变化,感生电场,感生电场,感应电动势,一、互感现象1.互感：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_，这种现象叫互感。2.互感的应用：利用互
2、感现象可以把_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.互感的危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，互感现象有时会影响电路的工作。,感应电动势,能量,互感现象,二、自感现象1.自感：一个线圈中的电流_时，它所产生的_的磁场在它本身激发出感应电动势的现象。,变化,变化,2.通电自感和断电自感：,较慢地亮起来,阻碍,逐渐变暗,阻碍,3.自感系数：（1）自感电动势的大小：E=_，其中L是线圈的自感系数，简称自感或电感，单位：_，符号：_。（2）决定线圈自感系数大小的因素：线圈的_、_、_以及是否有_等。,亨利,H,大小,形状,圈数,铁芯,三、磁场的能量1.自感现象中的磁场
3、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。2.电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中_的“惯性”。,磁场,磁场,磁场,电流变化,【思考辨析】1.判断正误：（1）自感现象中，感应电流一定和原电流方向相反。（）（2）一个线圈中的电流均匀增大，自感电动势也均匀增大。（）（3）线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大。（）（4）对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势也较大。（）（5）无轨电车在行驶的过程中，车顶上的车弓处会产生电火花是因自感现象所致。（）,提示：（1）。自感现象中感应电流的方向
4、遵从楞次定律。当原电流减小时，自感电流与原电流方向相同；当原电流增大时，自感电流与原电流方向相反。（2）。电流均匀增大时，线圈中磁感应强度均匀增大，磁通量均匀增大，而自感电动势取决于磁通量的变化率，所以自感电动势不变。（3）。自感电动势的大小E= ，所以自感电动势大不一定是由自感系数大引起的，有可能是由电流的变化率很大引起的。,（4）。由E= 知，对于同一线圈，自感系数确定，当电流变化越快时，线圈中产生的自感电动势也越大。（5）。由于车身颠簸，可使车弓瞬间离开电网，由于自感现象，电车内部的电动机的线圈会产生一个较大的瞬时自感电动势，由于这个电动势较大，使车弓与电网之间的空气电离，产生放电现象。
5、,2.问题思考：（1）互感现象是否属于电磁感应现象，是否遵守楞次定律和法拉第电磁感应定律？提示：互感现象属于电磁感应现象，所以遵守楞次定律和法拉第电磁感应定律。,（2）线圈对变化电流的阻碍作用与对稳定电流的阻碍作用相同吗？提示：不同。对变化电流的阻碍作用是由自感现象引起的，它决定了要达到稳定值所需的时间；对稳定电流的阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的，决定了电流所能达到的稳定值。,一 对自感现象的理解1.对自感现象的理解：（1）对自感现象的理解。自感现象是一种电磁感应现象，遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律。,（2）对自感电动势的理解。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
6、生变化，因而在原线圈上产生感应电动势。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，自感电动势的方向与原电流方向相同（即增反减同）。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。,（3）对电感线圈阻碍作用的理解。若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变。若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的。,2.自感现象的分析思路：明确通过自感线圈的电流的变化情况（增大或减小）根据“增反
7、减同”，判断自感电动势的方向分析阻碍的结果：电流增大时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小,【特别提醒】（1）自感电动势阻碍自身电流的变化，但不能阻止，且自感电动势阻碍自身电流变化的结果，会对其他电路元件的电流产生影响。（2）自感电动势的大小跟自身电流变化的快慢有关，电流变化越快，自感电动势越大。,【典例1】如图所示，多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽略不计，两个电阻的阻值都是R，开关S原来打开，电流为I0，今合上开关将一电阻短路，于是线圈中有自感电动势产生，此
8、电动势（）,A.有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零B.有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0C.有阻碍电流增大的作用，因而电流I0保持不变D.有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2I0,【解题探究】（1）线圈中产生的电动势能阻止电流的增大吗？为什么？提示：不能阻止。电流增大时，线圈中产生自感电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍电流的增大；自感现象只是延长了电流变化的时间，但不能阻止电流的变化。（2）电路稳定时，如何计算电路中的电流？提示：根据闭合电路的欧姆定律进行计算。,【标准解答】选D。当S合上时，电路的电阻减小，电路中电流要增大，故L要产生自感电动势，阻碍电路中的电流增大，但阻
9、碍不是阻止；当S闭合电流稳定后，L的自感作用消失，电路的电流为I= =2I0，D项正确。,【变式训练】关于线圈中自感电动势大小的说法中正确的是（）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,【解析】选B。电感一定时，电流变化越快，即 越大，由E= 知，自感电动势越大，A错，B对；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，电流的变化率可以为零，自感电动势为零，故D错。,二 对通电自感和断电自感的理解在处理通
10、断电自感灯泡亮度变化问题时，不能一味套用结论，如通电时逐渐变亮，断电时逐渐变暗，或闪亮一下逐渐变暗，要具体问题具体分析，关键要搞清楚电路连接情况。,【特别提醒】电流减小时，自感线圈中电流大小一定小于原先所通电流大小，自感电动势可能大于原电源电动势。,【典例2】如图所示中灯LA、LB完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略。则（）,A.S闭合的瞬间，LA、LB同时发光，接着LA变暗，LB更亮，最后LA熄灭B.S闭合瞬间，LA不亮，LB立即亮C.S闭合瞬间，LA、LB都不立即亮D.稳定后再断开S的瞬间，LA、LB立即熄灭,【解题探究】（1）S闭合的瞬间，由于自感，电感线圈的支路相当于_，无电流通过。（
11、2）断开S的瞬间，自感线圈与_灯组成回路，产生_方向电流。（3）稳定后，电感线圈的电阻_，对LA支路起到_作用。,断路,LA,顺时针,可忽略,短路,【标准解答】选A。S闭合的瞬间，L支路中电流从无到有，因此，L中产生的自感电动势阻碍电流增加，由于有铁芯，自感系数较大，对电流的阻碍作用也就很强，S闭合的瞬间，干路中的电流几乎全部流过LA，所以LA、LB会同时亮。又由于L中电流很快稳定，感应电动势很快消失，线圈L的阻值很快就变得很小，对LA起到“短路”作用，因此，LA熄灭，这时电路的总电阻比刚接通时小，由恒定电流知识可知，LB会比以前更亮，A正确，B、C错误；稳定后再断开S的瞬间，线圈中产生自感电
12、动势，与LA组成回路，有顺时针方向的电流，故LA不会立即熄灭，LB与线圈组不成回路，会立即熄灭，D错误。,【总结提升】自感问题的求解策略自感现象是电磁感应现象的一种特例，它仍遵循电磁感应定律。分析自感现象除弄清这一点之外，还必须抓住以下三点：（1）自感电动势总是阻碍电路中原来电流的变化。当原来电流增大时，自感电动势的方向与原来电流方向相反；当原来电流减小时，自感电动势的方向与原来电流方向相同。（2）“阻碍”不是“阻止”。“阻碍”电流变化的实质是使电流不发生“突变”，使其变化过程有所延缓。（3）当电路接通瞬间，自感线圈相当于断路；当电路稳定时，相当于电阻，如果线圈没有电阻，相当于导线（短路）；当
13、电路断开瞬间，自感线圈相当于电源。,【变式训练】（2013汕头高二检测）如图所示电路中，La、Lb两灯相同，闭合开关S电路达到稳定后两灯一样亮，则（）,A.当S断开的瞬间，La、Lb两灯中电流立即变为零B.当S断开的瞬间，La、Lb两灯中都有向右的电流，两灯不立即熄灭C.当S闭合的瞬间，La比Lb先亮D.当S闭合的瞬间，Lb比La先亮【解析】选D。由于La与线圈L串联，Lb与滑动变阻器R串联，当S闭合的瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以Lb比La先亮，故C错误，D正确；当S断开的瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，有顺时针方向的电流，故A、B错误
14、。,【变式备选】如图所示，LA、LB、LC为三个完全相同的灯泡，L为自感线圈（自感系数较大，电阻不计），E为电源，S为开关，闭合开关S，电路稳定后，三个灯泡均能发光，则（）,A.断开开关瞬间，LC灯熄灭，稍后LA、LB灯同时熄灭B.断开开关瞬间，流过LA灯的电流方向改变C.闭合开关瞬间，LA、LB、LC灯同时亮D.闭合开关瞬间，LA、LB灯同时先亮，LC灯后亮【解析】选A。闭合开关S时，由于L的自感作用，流过LA灯的电流逐渐增大，所以LB、LC灯先亮，LA灯后亮，选项C、D错误；断开开关瞬间，LA、LB灯构成闭合回路，由于L的自感作用，LA、LB灯的电流要逐渐减小，流过LA灯的电流方向不变，所
15、以LC灯立即熄灭，LA、LB灯稍后熄灭，选项A正确B错误。,【典例】如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感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变化的图像中，正确的是（）,【标准解答】选B。闭合开关S后，灯泡D直接发光，电感L的电流逐渐增大，电路中的总电流也将逐渐增大，电源内电压增大，则路端电压UAB逐渐减小；断开开关S后，灯泡D中原来的电流突然消失，电感L中的电流通过灯泡形成的闭合回路逐渐减小，所以灯泡D中电流将反向，并逐渐减小为零，即UAB反向逐渐减小为零，所以选项B正确。,断电自感中灯泡出现闪亮情况的辨析如图所示电路，电路达到稳定状态后，设通过线圈L和灯LA的电流分别为I1和I2，当开关S断开时，电流I2立即消失，但是线圈L和灯LA组成了闭合回路，由于L的自感作用，I1不会立即消失，而是在回路中逐渐减弱并维持短暂的时间。通过回路的电流从I1开始衰减：,（1）若开始I1I2，则灯LA会闪亮一下，即当线圈的直流电阻RLRLA时，会出现LA灯闪亮的情况；（2）若RLRLA，I1I2，则不会出现LA灯闪亮一下的情况。,
