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(通用)高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 4.6 互感和自感課件 新人教選修32

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1、6互感和自感第四章電磁感應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解互感現(xiàn)象及其應(yīng)用.2.能夠通過電磁感應(yīng)的有關(guān)規(guī)律分析通電自感和斷電自感現(xiàn)象.3.了解自感電動(dòng)勢的表達(dá)式EL ,知道自感系數(shù)的決定因素.4.了解自感現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化.內(nèi)容索引自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ)重點(diǎn)探究啟迪思維 探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測檢測評價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān)自主預(yù)習(xí)一、互感現(xiàn)象一、互感現(xiàn)象1.互感:兩個(gè)相互靠近的線圈,當(dāng)一個(gè)線圈中的 時(shí),它所產(chǎn)生的 會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,這種現(xiàn)象叫互感.2.應(yīng)用:利用互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈,如變壓器就是利用 制成的.3.危害:互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個(gè) 的電路之間.在電力工程和電子電路中,互感現(xiàn)象

2、有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作.電流變化變化的磁場互感現(xiàn)象相互靠近二、自感現(xiàn)象二、自感現(xiàn)象當(dāng)一個(gè)線圈中的電流 時(shí),它產(chǎn)生的 的磁場不僅在鄰近的電路中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢,同樣也在 激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢,這種現(xiàn)象稱為自感.由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢叫做 .三、自感電動(dòng)勢與自感系數(shù)三、自感電動(dòng)勢與自感系數(shù)1.自感電動(dòng)勢: E , 其中L是自感系數(shù), 簡稱自感或電感.單位: ,符號(hào): .2.自感系數(shù)與線圈的 、 、 ,以及是否有鐵芯等因素有關(guān).變化變化亨利它本身自感電動(dòng)勢H大小形狀圈數(shù) 四、自感現(xiàn)象中磁場的能量四、自感現(xiàn)象中磁場的能量1.線圈中電流從無到有時(shí):磁場從無到有,電源把能量輸送給 ,儲(chǔ)存在 中.2.線圈

3、中電流減小時(shí), 中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為電能.磁場磁場磁場即學(xué)即用即學(xué)即用1.判斷下列說法的正誤.(1)兩個(gè)線圈相距較近時(shí),可以產(chǎn)生互感現(xiàn)象,相距較遠(yuǎn)時(shí),不產(chǎn)生互感現(xiàn)象.()(2)自感現(xiàn)象中,感應(yīng)電流一定與原電流方向相反.()(3)線圈的自感系數(shù)與電流大小無關(guān),與電流的變化率有關(guān).()(4)線圈中電流最大的瞬間可能沒有自感電動(dòng)勢.()答案2.如圖1所示,電路中電源內(nèi)阻不能忽略,L的自感系數(shù)很大,其直流電阻忽略不計(jì),A、B為兩個(gè)完全相同的燈泡,當(dāng)S閉合時(shí),A燈_亮,B燈_亮.當(dāng)S斷開時(shí),A燈_熄滅,B燈_熄滅.(填“立即”或“慢慢”)圖1答案慢慢立即慢慢慢慢重點(diǎn)探究導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖2所示,先閉

4、合S,調(diào)節(jié)R2使A1、A2的亮度相同,再調(diào)節(jié)R1,使A1、A2都正常發(fā)光,然后斷開S.再次閉合S,觀察兩只燈泡在電路接通的瞬間發(fā)光情況有什么不同?根據(jù)楞次定律分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因.一、通電自感現(xiàn)象答案圖2答案答案現(xiàn)象:燈泡A2立即發(fā)光,燈泡A1逐漸亮起來.原因:電路接通時(shí),電流由零開始增加,穿過線圈L的磁通量逐漸增加,為了阻礙磁通量的增加,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通量與原來電流產(chǎn)生的磁通量方向相反,則線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的方向與原來的電流方向相反,阻礙了L中電流的增加,即推遲了電流達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間.知識(shí)深化知識(shí)深化通電自感現(xiàn)象中,當(dāng)線圈中的電流增大時(shí),自感電動(dòng)勢的方向與原電流的方向相反,阻礙電流的增大,但不

5、能阻止電流的變化.例例1(多選)在如圖3所示的甲、乙電路中,電阻R和燈泡電阻的阻值相等,自感線圈L的電阻值可認(rèn)為是0,在接通開關(guān)S時(shí),則A.在電路甲中,A將漸漸變亮B.在電路甲中,A將先變亮, 然后漸漸變暗C.在電路乙中,A將漸漸變亮D.在電路乙中,A將先由亮漸 漸變暗,然后熄滅圖3答案解析解析解析在電路甲中,當(dāng)接通開關(guān)S時(shí),通過與燈泡相連的自感線圈的電流突然增大,由于線圈的自感現(xiàn)象,開始時(shí),自感線圈產(chǎn)生一個(gè)很大的自感電動(dòng)勢來阻礙電流的流入,流入燈泡的電流很?。缓髞碛捎陔娏鞯牟粩嗔魅?,通過自感線圈的電流變化逐漸變慢,所以自感線圈的阻礙作用逐漸減??;當(dāng)流過線圈的電流最大時(shí),自感線圈不再有阻礙作用

6、,所以通過燈泡的電流只能慢慢增大,故選項(xiàng)A正確.在電路乙中,當(dāng)接通開關(guān)S時(shí),通過自感線圈的電流突然增大,由于線圈的自感現(xiàn)象,開始時(shí),自感線圈就產(chǎn)生一個(gè)很大的自感電動(dòng)勢來阻礙電流的流入,流入線圈的電流很小(可認(rèn)為是0),電路中的電流可以認(rèn)為都是從燈泡通過的,以后自感線圈的阻礙作用逐漸減小,通過自感線圈的電流逐漸增大,而通過燈泡的電流逐漸減小,直到流過線圈的電流最大時(shí),自感線圈不再有阻礙作用,又因?yàn)樽愿芯€圈L的電阻值可認(rèn)為是0,所以燈泡被短路,故選項(xiàng)D正確.分析通電自感需抓住三點(diǎn)分析通電自感需抓住三點(diǎn)1.通電瞬間自感線圈處相當(dāng)于斷路;2.電流增大過程中自感線圈對電流有阻礙作用,使線圈中的電流從0逐

7、漸增大到穩(wěn)定值;3.電流穩(wěn)定時(shí)自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)體(若直流電阻為0,相當(dāng)于導(dǎo)線).總結(jié)提升總結(jié)提升導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖4所示,先閉合開關(guān)使燈泡發(fā)光,然后斷開開關(guān).二、斷電自感現(xiàn)象圖4(1)開關(guān)斷開前后,流過燈泡的電流方向相同嗎?答案答案S閉合時(shí),燈泡A中的電流方向向左,S斷開瞬間,燈泡A中的電流方向向右,所以開關(guān)S斷開前后,流過燈泡的電流方向相反.答案(2)在斷開過程中,有時(shí)燈泡閃亮一下再熄滅,有時(shí)燈泡只會(huì)緩慢變暗直至熄滅,請分析上述兩種現(xiàn)象發(fā)生的原因是什么?答案答案在開關(guān)斷開后燈泡又閃亮一下的原因是燈泡斷電后自感線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流比開關(guān)斷開前流過燈泡的電流大.要想使燈泡閃亮一下再熄滅,就必須

8、使自感線圈的電阻小于與之并聯(lián)的燈泡電阻.而當(dāng)線圈電阻大于或等于燈泡電阻時(shí),燈泡就會(huì)緩慢變暗直至熄滅.答案知識(shí)深化知識(shí)深化1.當(dāng)線圈中的電流減小時(shí),自感電動(dòng)勢的方向與原電流方向相同;2.斷電自感中,由于自感電動(dòng)勢的作用,線圈中電流從原值逐漸減小.若斷開開關(guān)瞬間通過燈泡的電流大于斷開開關(guān)前的電流,燈泡會(huì)閃亮一下;若斷開開關(guān)瞬間通過燈泡的電流小于或等于斷開開關(guān)前的電流,燈泡不會(huì)閃亮一下,而是逐漸變暗直至熄滅.3.自感電動(dòng)勢總是阻礙線圈中電流的變化,但不能阻止線圈中電流的變化.例例2(多選)如圖5甲、乙所示的電路中,電阻R和自感線圈L的電阻值都很小,且小于燈泡A的電阻,閉合開關(guān)S,使電路達(dá)到穩(wěn)定,燈泡

9、A發(fā)光,則A.在電路甲中,斷開S, A將漸漸變暗B.在電路甲中,斷開S, A將先變得更亮,然后漸漸變暗C.在電路乙中,斷開S,A將漸漸變暗D.在電路乙中,斷開S,A將先變得更亮,然后漸漸變暗答案解析圖5解析解析在電路甲中,燈A和線圈L串聯(lián),它們的電流相同,斷開S時(shí),線圈上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢,阻礙原電流的減小,流過燈A的電流逐漸減小,燈A漸漸變暗.在電路乙中,電阻R和燈A串聯(lián),燈A的電阻大于線圈L的電阻,電流則小于線圈L中的電流,斷開S時(shí),電源不再給燈泡供電,而線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙電流的減小,通過R、A形成回路,燈A中電流突然變大,燈A將先變得更亮,然后漸漸變暗,故A、D正確.例例3如圖6所示的電

10、路中,S閉合且穩(wěn)定后流過電感線圈的電流是2 A,流過燈泡的電流是1 A,現(xiàn)將S突然斷開,S斷開前后,能正確反映流過燈泡的電流i隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖象是三、自感現(xiàn)象中的圖象問題答案解析圖6解析解析開關(guān)S斷開前,通過燈泡D的電流是穩(wěn)定的,其值為1 A.開關(guān)S斷開瞬間,自感線圈的支路由于自感現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生與線圈中原電流方向相同的自感電動(dòng)勢,使線圈中的電流從原來的2 A逐漸減小,方向不變,且同燈泡D構(gòu)成回路,通過燈泡D的電流和線圈L中的電流相同,也應(yīng)該是從2 A逐漸減小到零,但是方向與原來通過燈泡D的電流方向相反,D對.1.斷電時(shí),若自感線圈能組成閉合回路,自感線圈處電流由原值逐漸減小,不能發(fā)生突變,而且

11、電流方向也不變;若自感線圈不能組成閉合回路,自感線圈處電流立即變?yōu)?.2.斷電前后,無線圈的支路要注意電流方向是否變化.技巧點(diǎn)撥技巧點(diǎn)撥達(dá)標(biāo)檢測1.(互感現(xiàn)象的理解互感現(xiàn)象的理解)(多選)關(guān)于互感現(xiàn)象,下列說法正確的是A.兩個(gè)線圈之間必須有導(dǎo)線相連,才能產(chǎn)生互感現(xiàn)象B.互感現(xiàn)象可以把能量從一個(gè)線圈傳到另一個(gè)線圈C.互感現(xiàn)象都是有益的D.變壓器是利用互感現(xiàn)象制成的答案解析解析解析兩個(gè)線圈之間沒有導(dǎo)線相連,也能產(chǎn)生互感現(xiàn)象,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;互感現(xiàn)象可以把能量從一個(gè)線圈傳到另一個(gè)線圈,選項(xiàng)B正確;互感現(xiàn)象并非都是有益的,有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;變壓器是利用互感現(xiàn)象制成的,選項(xiàng)D正確.123

12、452.(對自感電動(dòng)勢的理解對自感電動(dòng)勢的理解)關(guān)于線圈中自感電動(dòng)勢的大小,下列說法中正確的是A.電感一定時(shí),電流變化越大,自感電動(dòng)勢越大B.電感一定時(shí),電流變化越快,自感電動(dòng)勢越大C.通過線圈的電流為零的瞬間,自感電動(dòng)勢為零D.通過線圈的電流為最大值的瞬間,自感電動(dòng)勢最大答案解析12345線圈中電流為零時(shí),電流的變化率不一定為零,自感電動(dòng)勢不一定為零,故C錯(cuò);當(dāng)通過線圈的電流最大時(shí),若電流的變化率為零,自感電動(dòng)勢為零,故D錯(cuò).123453.(互感現(xiàn)象的理解互感現(xiàn)象的理解)(多選)如圖7所示,是一種延時(shí)裝置的原理圖,當(dāng)S1閉合時(shí),電磁鐵F將銜鐵D吸下,C線路接通;當(dāng)S1斷開時(shí),由于電磁感應(yīng)作用

13、,D將延遲一段時(shí)間才被釋放.則A.由于A線圈的電磁感應(yīng)作用,才產(chǎn)生 延時(shí)釋放D的作用B.由于B線圈的電磁感應(yīng)作用,才產(chǎn)生 延時(shí)釋放D的作用C.如果斷開B線圈的開關(guān)S2,無延時(shí)作用D.如果斷開B線圈的開關(guān)S2,延時(shí)將變化答案圖712345解析解析解析線圈A中的磁場隨開關(guān)S1的閉合而產(chǎn)生,隨S1的斷開而消失.當(dāng)S1閉合時(shí),線圈A中的磁場穿過線圈B,當(dāng)S2閉合,S1斷開時(shí),線圈A在線圈B中的磁場變?nèi)?,線圈B中有感應(yīng)電流,能夠繼續(xù)吸引D而起到延時(shí)的作用,所以B正確,A錯(cuò)誤;若S2斷開,線圈B中不產(chǎn)生感應(yīng)電流而起不到延時(shí)作用,所以C正確,D錯(cuò)誤.123454.(自感現(xiàn)象的分析自感現(xiàn)象的分析)(多選)如圖

14、8所示,帶鐵芯的電感線圈的電阻與電阻器R的阻值相同,A1、A2是兩個(gè)完全相同的電流表,則下列說法中正確的是A.閉合S瞬間,電流表A1示數(shù)小于A2示數(shù)B.閉合S瞬間,電流表A1示數(shù)等于A2示數(shù)C.斷開S瞬間,電流表A1示數(shù)大于A2示數(shù)D.斷開S瞬間,電流表A1示數(shù)等于A2示數(shù)答案解析圖812345解析解析開關(guān)S閉合瞬間,線圈L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙電流增大,所以此時(shí)電流表A1中的電流小于電流表A2中的電流,A項(xiàng)正確;開關(guān)S斷開瞬間,線圈L與A1、A2和R構(gòu)成回路,線圈L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢,阻礙電流減小,所以A1、A2中電流也逐漸減小,但始終相等,D項(xiàng)正確.123455.(自感現(xiàn)象的圖象問題自感現(xiàn)象的圖象問題)(多選)如圖9所示,用電流傳感器研究自感現(xiàn)象.電源內(nèi)阻不可忽略,線圈的自感系數(shù)較大,其直流電阻小于電阻R的阻值.t0時(shí)刻閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后,t1時(shí)刻斷開S,電流傳感器連接計(jì)算機(jī)分別描繪了整個(gè)過程線圈中的電流IL和電阻中的電流IR隨時(shí)間t變化的圖象.下列圖象中可能正確的是答案圖912345

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