2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第2章电磁感应第4节自感和互感(5)课件

自感和互感自感和互感1互感现象互感现象(1)定定义义两两个个相相互互靠靠近近的的线线圈圈,当当一一个个线线圈圈中中的的电电流流_时时,它它所所产产生生的的变变化化的的磁磁场场会会在在另另一一个个线线圈圈中中产产生生感感应应电电动动势势的的现现象象产产生的生的电动势电动势叫做叫做_变化变化互感电动势互感电动势(2)应应用用互互感感现现象象可可以以把把_由由一一个个线线圈圈传传递递到到另另一一个个线线圈圈,_、收收音音机机的的“_”就就是是利利用用互互感感现现象象制制成成的的(3)危害危害互互感感现现象象能能发发生生在在任任何何两两个个相相互互靠靠近近的的电电路路之之间间,在在电电力工程中和力工程中和电电子子电电路中路中,有有时时会影响会影响电电路正常工作路正常工作能量能量变压器变压器磁性天线磁性天线2自感现象自感现象(1)定定义义当当一一个个线线圈圈中中的的电电流流_时时,它它所所产产生生的的_的的磁磁场场在在它它本本身身激激发发出出感感应应电电动动势势的的现现象象产产生生的的电电动动势势叫叫作作_(2)通通电电自感和断自感和断电电自感自感变化变化变化变化自感电动势自感电动势电电路路现现象象自感自感电动势电动势的作用的作用通通电电自感自感接通接通电电源的瞬源的瞬间间,灯泡灯泡A1_ _电电流流的增加的增加断断电电自感自感断开开关的瞬断开开关的瞬间间,灯泡灯泡A _电电流流的减小的减小较慢地亮起来较慢地亮起来阻碍阻碍逐渐变暗逐渐变暗阻碍阻碍自感自感电动势电动势的作用是什么？方向如何判断？的作用是什么？方向如何判断？【提示提示】作用：总是阻碍导体中原电流的变化作用：总是阻碍导体中原电流的变化方方向向：当当原原电电流流增增大大时时,自自感感电电动动势势与与原原电电流流方方向向相相反反；当原电流减小时当原电流减小时,自感电动势与原电流方向相同自感电动势与原电流方向相同1互互感感现现象象只只能能发发生生于于绕绕在在同同一一铁铁芯芯的的两两个个线线圈圈之之间间,而不可能而不可能产产生于相互靠近的生于相互靠近的电电路之路之间间()2互感互感现现象和自感象和自感现现象均属于象均属于电电磁感磁感应现应现象象()3自自感感现现象象中中感感应应电电流流的的方方向向一一定定与与引引起起自自感感的的原原电电流的方向相反流的方向相反()亨利亨利 H 大小大小 形状形状 圈数圈数 铁芯铁芯 2磁场的能量磁场的能量(1)线线圈圈中中电电流流从从无无到到有有时时,磁磁场场从从无无到到有有,电电源源的的能能量量输输送送给给_,储储存在存在_中中(2)线线圈圈中中电电流流减减小小时时,_中中的的能能量量释释放放出出来来转转化化为为电电能能线圈线圈磁场磁场线圈线圈在在演演示示断断电电自自感感时时,开开关关断断开开后后小小灯灯泡泡并并不不立立即即熄熄灭灭,这这一一现现象象是是否否违违背背了了能能量量守守恒恒定定律律？小小灯灯泡泡消消耗耗的的电电能能是是从从何何处获处获得的？得的？【提提示示】线线圈圈中中有有电电流流时时,线线圈圈就就具具有有了了磁磁场场能能,断断开开开开关关后后,线线圈圈相相当当于于电电源源,线线圈圈中中所所储储存存的的磁磁场场能能转转化化为为电电能能,给灯泡提供能量给灯泡提供能量,这一现象并不违背能量守恒定律这一现象并不违背能量守恒定律1线线圈的自感系数大圈的自感系数大,其其电电阻不一定大阻不一定大()2在在断断开开电电路路时时,与与线线圈圈并并联联的的灯灯泡泡会会亮亮一一下下后后再再逐逐渐渐熄熄灭灭,说说明能量不再守恒了明能量不再守恒了()3自感系数越大自感系数越大,自感自感电动势电动势不一定越大不一定越大()学生分学生分组组探究一探究一对互感现象和自感现象的理解对互感现象和自感现象的理解第第1步探究步探究分层设问分层设问,破解疑难破解疑难如如图图461为为互感互感线线圈圈图图4611互感互感现现象中能量是怎象中能量是怎样转样转化的？化的？【提提示示】互互感感现现象象中中能能量量是是依依靠靠原原线线圈圈电电流流产产生生的的磁场能磁场能,磁场能通过铁芯传递到另一线圈磁场能通过铁芯传递到另一线圈,又转化为电能又转化为电能2电电感感线线圈在圈在电电路中的作用是什么？路中的作用是什么？【提示提示】阻碍电流的变化阻碍电流的变化3自感自感电动势电动势怎怎样产样产生？如何确定其方向？生？如何确定其方向？【提提示示】通通过过线线圈圈的的电电流流发发生生变变化化时时,导导致致穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量发发生生变变化化,产产生生了了感感应应电电动动势势；其其方方向向根根据据原原电电流流的变化进行判断的变化进行判断第第2步步结论结论自我总结自我总结,素能培养素能培养1对互感现象的理解对互感现象的理解(1)互互感感现现象象是是一一种种常常见见的的电电磁磁感感应应现现象象,它它不不仅仅发发生生于于绕绕在在同同一一铁铁芯芯上上的的两两个个线线圈圈之之间间,而而且且可可以以发发生生于于任任何何相相互互靠近的靠近的电电路之路之间间(2)互互感感现现象象可可以以把把能能量量由由一一个个电电路路传传到到另另一一个个电电路路变压变压器就是利用互感器就是利用互感现现象制成的象制成的(3)在在电电力力工工程程和和电电子子电电路路中中,互互感感现现象象有有时时会会影影响响电电路路的正常工作的正常工作,这时这时要求要求设设法减小法减小电电路路间间的互感的互感2对自感现象的理解对自感现象的理解(1)对对自感自感现现象的理解象的理解自自感感现现象象是是一一种种电电磁磁感感应应现现象象,遵遵守守法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律和楞次定律律和楞次定律(2)对对自感自感电动势电动势的理解的理解产产生原因生原因通通过过线线圈圈的的电电流流发发生生变变化化,导导致致穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量发发生生变变化化,因而在原因而在原线线圈上圈上产产生感生感应电动势应电动势自感自感电动势电动势的方向的方向当当原原电电流流增增大大时时,自自感感电电动动势势的的方方向向与与原原电电流流方方向向相相反反；当当原原电电流流减减小小时时,自自感感电电动动势势的的方方向向与与原原电电流流方方向向相相同同(即即：增反减同增反减同)自感自感电动势电动势的作用的作用阻阻碍碍原原电电流流的的变变化化,而而不不是是阻阻止止,原原电电流流仍仍在在变变化化,只只是是使使原原电电流流的的变变化化时时间间变变长长,即即总总是是起起着着推推迟迟电电流流变变化化的的作作用用(3)对电对电感感线线圈阻碍作用的理解圈阻碍作用的理解若若电电路路中中的的电电流流正正在在改改变变,电电感感线线圈圈会会产产生生自自感感电电动动势势阻阻碍碍电电路路中中电电流流的的变变化化,使使得得通通过过电电感感线线圈圈的的电电流流不不能能突突变变若若电电路路中中的的电电流流是是稳稳定定的的,电电感感线线圈圈相相当当于于一一段段导导线线,其阻碍作用是由其阻碍作用是由绕绕制制线线圈的圈的导线导线的的电电阻引起的阻引起的第第3步例步例证证典例印证典例印证,思维深化思维深化(多多选选)如如图图462所所示示的的电电路路中中,是是自自感感系系数数很很大大的的线线圈圈,但但其其自自身身的的电电阻阻几几乎乎为为零零LA、LB是是两两个个相相同同的的灯灯泡泡,下下列列说说法中正确的是法中正确的是()A开关开关S由断开由断开变为闭变为闭合合,LA、LB同同时发时发光光,之后亮度不之后亮度不变变B开关开关S由断开由断开变为闭变为闭合合,LA立立即即发发光光,之后又逐之后又逐渐渐熄熄灭灭C开关开关S由由闭闭合合变为变为断开的瞬断开的瞬间间,LA、LB同同时时熄熄灭灭D开开关关S由由闭闭合合变变为为断断开开的的瞬瞬间间,LA再再次次发发光光,之之后后又又逐逐渐渐熄熄灭灭【思思路路点点拨拨】(1)电电流流变变化化时时,电电感感线线圈圈对对电电流流的的变变化化有阻碍作用有阻碍作用(2)电流稳定时电流稳定时,电感线圈相当于一段导线的作用电感线圈相当于一段导线的作用【解解析析】S闭闭合合的的瞬瞬间间,通通过过L的的电电流流从从无无到到有有发发生生变变化化,从从而而产产生生阻阻碍碍作作用用,LA有有电电流流通通过过而而发发光光；电电流流稳稳定定通通后后过过L的的电电流流恒恒定定无无阻阻碍碍作作用用,LA被被L短短路路两两端端无无电电压压而而熄熄灭灭,所所以以A错错B正正确确,开开关关S断断开开的的瞬瞬间间,通通过过L的的电电流流减减小小而而产产生生感感应应电电动动势势(或或说说阻阻碍碍电电流流的的减减小小)从从而而有有电电流流通通过过LA再再次次发发光光,故故C错错,D正确正确【答案答案】BD自感电动势的作用自感电动势的作用从从开开关关S闭闭合合到到电电路路中中电电流流稳稳定定,由由于于自自感感电电动动势势的的作作用用,线线圈圈中中电电流流逐逐渐渐增增大大,与与线线圈圈串串联联的的元元件件中中的的电电流流也也逐逐渐渐增增大大；与与线线圈圈并并联联的的元元件件中中的的电电流流开开始始较较大大,以以后后逐逐渐渐减减小小第第4步巧步巧练练精选习题精选习题,落实强化落实强化1(多多选选)如如图图463所所示示的的电电路路中中,电电源源电电动动势势为为E,内内阻阻r不不能能忽忽略略R1和和R2是是两两个个定定值值电电阻阻,L是是一一个个自自感感系系数数较较大大、电电阻阻可可忽忽略略的的线线圈圈开开关关S原原来来是是断断开开的的,从从闭闭合合开开关关S到到电电路路中中电电流流达达到到稳稳定定为为止止的的时时间间内内,通通过过R1的的电电流流I1和和通通过过R2的的电电流流I2的的变变化情况是化情况是()AI1开始开始较较大而后逐大而后逐渐变渐变小小 BI1开始很小而后逐开始很小而后逐渐变渐变大大CI2开始很小而后逐开始很小而后逐渐变渐变大大图图463DI2开始开始较较大而后逐大而后逐渐变渐变小小【解解析析】闭闭合合开开关关S时时,由由于于L是是一一个个自自感感系系数数较较大大的的线线圈圈,产产生生反反向向的的自自感感电电动动势势阻阻碍碍电电流流的的变变化化,所所以以开开始始I2很很小小,随随着着电电流流达达到到稳稳定定,自自感感作作用用减减小小,I2开开始始逐逐渐渐变变大大闭闭合合开开关关S时时,由由于于线线圈圈阻阻碍碍作作用用很很大大,路路端端电电压压较较大大,所所以以开开始始电电流流I1较较大大,随随着着自自感感作作用用减减小小,路路端端电电压压减减小小,所所以以R1上上的的电电压压逐渐减小逐渐减小,电流电流I1逐渐减小逐渐减小,故选项故选项A、C正确正确【答案答案】ACA有阻碍有阻碍电电流的作用流的作用,最后最后电电流由流由I0减小到零减小到零B有阻碍有阻碍电电流的作用流的作用,最后最后电电流流总总小于小于I0C有阻碍有阻碍电电流增大的作用流增大的作用,因而因而电电流将保持流将保持I0不不变变D有阻碍有阻碍电电流增大的作用流增大的作用,但但电电流最后流最后还还是增大到是增大到2I0【解解析析】开开关关S由由断断开开到到闭闭合合,回回路路中中的的电电流流要要增增大大,因因而而在在L上上要要产产生生自自感感电电动动势势,根根据据楞楞次次定定律律,自自感感电电动动势势总总是是要要阻阻碍碍引引起起它它的的电电流流的的变变化化,这这就就是是说说由由于于电电流流增增加加引引起起的自感电动势要阻碍原电流的增加的自感电动势要阻碍原电流的增加,但但阻阻碍碍不不是是阻阻止止,电电流流仍仍要要增增大大,而而达达到到稳稳定定后后其其电电流流为为2I0.选项选项D正确正确【答案答案】D学生分学生分组组探究二探究二通电自感和断电自感通电自感和断电自感第第1步探究步探究分层设问分层设问,破解疑难破解疑难1如如图图465所所示示,L是是自自感感系系数数足足够够大大的的线线圈圈,电电阻阻可可忽略不忽略不计计,D1、D2和和D3是三个完全相同的灯泡是三个完全相同的灯泡图图465请请探究以下几个探究以下几个问题问题：(1)开关开关S闭闭合后合后,三个灯泡的亮度三个灯泡的亮度变变化情况如何？化情况如何？(2)开关开关S断开后断