物理选修3-2课件4.6

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1、1.了解互感现象及互感现象的应用 2.了解自感现象，认识自感电动势对电路中电流的影响 3.了解自感系数的意义和决定因素 4.知道磁场具有能量,1.自感现象是本节的重点 2.分析断电自感时，灯泡是否能闪亮一下再熄灭是本节的难点.,【思考】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.,【思考】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

2、值,【思考】无轨电车在行驶的过程中，为什么车顶上的车弓处会产生电火花？ 提示：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.,一、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，自感电动势方向与原

3、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.,【特别提醒】自感电动势的两个特点 (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

4、感电动势越大.,【典例1】如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略.R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系数较大的线圈.开关S原来是断开的，从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是( ) A.I1开始较大而后逐渐变小 B.I1开始很小而后逐渐变大 C.I2开始很小而后逐渐变大 D.I2开始较大而后逐渐变小,【解题指导】分析自感电流的大小时，应注意“L 是一个自感系数较大的线圈”这一关键语句 【标准解答】选A、C.闭合开关S时，由于L是一个自感系数较大的线圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以开始I2很小，随着电流达到稳定，

5、自感作用减小，I2开始逐渐变大.闭合开关S时，由于线圈阻碍作用很大，路端电压较大，随着自感作用减小，路端电压减小，所以R1上的电压逐渐减小，电流逐渐减小，故A、C正确.,【互动探究】开关S由闭合状态断开后，分析R1和R2中电流的变化情况. 【解析】S断开后，由L、R2、R1组成临时回路.由于自感电动势阻碍电流变小，所以R2中电流逐渐减小，而R1中电流与R2中电流变化规律相同.所以断开开关后，R1中电流改变方向，并且大小变为与I2相等,然后逐渐减小. 答案：R2中电流方向不变,由I2逐渐减小,R1中电流反向,由I2逐渐减小.,【变式备选】下列说法正确的是( ) A.当线圈中电流不变时，线圈中没有

6、自感电动势 B.当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反 C.当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反 D.当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反,【解析】选A、C.由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中电流不变时，不产生自感电动势，A对；当线圈中电流反向时，相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，B错；当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，C对；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同,D错.,

7、二、对通电自感和断电自感的理解在处理通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】如图甲、乙电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡发光.下列判断正确的是( ),A.在电路甲中断开S，灯泡将渐渐变暗 B.在电路甲中断开S，灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗 C.在电路乙中断开S，灯泡将渐渐变暗 D.在电路乙中断开S，灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗 【解题指导

8、】解答本题按如下思路分析：,【标准解答】选A、D.电路甲稳定时，IL=I灯，断开S时，线圈L与灯泡、电阻R组成临时回路，自感电动势阻碍电流减小，线圈及灯泡中电流逐渐减小，灯泡渐渐变暗，A对，B错.电路乙稳定时，ILI灯，断开S时，线圈L与灯泡、电阻R组成临时回路，由于自感作用，线圈中电流逐渐减小，灯泡中电流与线圈中电流大小相等，先变为IL，后逐渐减小，所以灯泡先变得更亮，然后渐渐变暗，C错，D对.,【规律方法】 自感问题的求解 自感现象是由于通电导体(线圈)自身电流发生变化时，该电流磁场发生变化，因而线圈内磁通量发生变化，导致的电磁感应现象.因此，自感现象只是电磁感应现象的一种特例，它仍遵循电

9、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导体中原来电流的变化.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)；当电路断开瞬间，自感线圈相当于电源.,【变式训练】如图所示电路中，a、b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，a、b两灯中电流立即变为零

10、B.当S断开的瞬间，a、b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，a灯比b灯先亮 D.当S闭合的瞬间，b灯比a灯先亮 【解析】选D.由于a灯与线圈L串联，b灯与电阻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b灯比a灯先亮，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,【典例】如图所示，多匝电感线圈L的电阻和电池内阻不 计，两个电阻的阻值都是R，开关S原来打开，电流I0今合上开关S将电阻短路，于是线圈有自感电动势产 生，这时电动势( ),A.有阻碍电流的作用，最后电流I

11、0减小到零 B.有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0 C.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，最后电流增大到2I0,【解题指导】解答本题应把握以下三点： 关 键 点,【标准解答】选D.电路中有线圈和无线圈相比，有线圈的 电路，由于线圈自感阻碍电流的变化，使电流从初态到末 态要经历一段时间，而无线圈的电路，电流从初态到末态 不需要时间，但有线圈的电路中的电流的变化是阻碍不住 的，只不过由于阻碍使电流变化的时间稍长些，但末态值 仍是在末状态下的电路用稳恒电流相关知识计算出来的电 流值S闭合，电路中的电阻由2R减小到R，电流从 增大到 由于电流的变化，使线圈中产生自

12、感电动 势，阻碍电流的变化，即阻碍电流的增加，最后变化到稳 定后的值即没有自感作用后应该达到的值,故D正确,对断电自感理解不深刻导致错误 如图所示，在S闭合状态下，L1、L2都能发光.现突然断开S，则L1会突然亮一下再熄灭吗？L2的情况呢？,【正确解答】在S接通状态下，L1与线圈L串联，通过它们的电流相等，断开S后这个电流减小，所以L1中电流不会比原来大，因此L1一定不会突然亮一下，而是逐渐变暗到熄灭对于L2，在S接通状态下，L2中的电流I2与线圈L中的电流I1在题给条件下不能确定哪个大，S断开后,L、L1、L2构成闭合回路，感应电流在此回路流动，若在S断开前，I1I2,则S断开后，L2不会突

13、然亮一下； 如果S断开前，I1I2，则S断开后，L2会突然亮一下后再熄灭.,【易错分析】解答本题时易犯错误具体分析如下：,1一个线圈的电流均匀增大，则这个线圈的( ) A.自感系数也将均匀增大 B.自感电动势也将均匀增大 C.磁通量的变化率也将均匀增大 D.自感系数、自感电动势都不变 【解析】选D.自感系数是描述线圈本身特征的物理量，不随电流的变化而变化；电流均匀变化，则磁通量的变化率和自感电动势均不变，故D项正确,2.关于自感现象，下列说法正确的是( ) A.感应电流一定和原电流方向相反 B.线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大 C.对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感系

14、数较大 D.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,【解析】选D.自感现象中感应电动势的方向遵从楞次定 律当原电流减小时，自感电动势和自感电流与原电流方 向相同；当电流增大时，自感电流与原电流方向相反，所 以A错误；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，有可能是电流的变化率很大 引起的，故B错误；线圈自感系数的大小，由线圈本身决 定，与线圈中有无电流以及电流变化的快慢无关，故C错 误；由E= 知，对于同一线圈，自感系数确定，当电流 变化较快时，线圈中产生的自感电动势也越大，故D正确,3.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

15、，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.由E 可知，L一定时，电动势正比于电 流的变化率，与电流的大小、电流变化量的大小都没有直 接关系，故B正确,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，当断开开关S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 【解析】选A.当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A串联，在S断开后，不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开后，电源供给的电流为零，灯立即熄灭,5.如图所示是测定自感系数很大的线圈L的直流电阻的电路，L两端并联一只电压表，用来测自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路解体时应先( )A.断开S1 B.断开S2 C.拆除电流表 D.拆除电阻R,【解析】选B.当S1、S2均闭合时，电压表与线圈L并联；当S2闭合而S1断开时，电压表与线圈L串联所以在干路断开前后自感线圈L中电流方向相同而电压表中电流方向相反只要不断开S2，线圈L与电压表就会组成回路，在断开干路时，L中产生与原来电流同方向的自感电流，使电压表指针反向转动而可能损坏电压表正确答案为B.,