人教版選修32 4.8　互感和自感 學(xué)案.doc

學(xué)案8互感和自感學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1.了解互感現(xiàn)象及其應(yīng)用.2.能夠通過(guò)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(shì)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1通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)，當(dāng)導(dǎo)線中電流變大時(shí)，導(dǎo)線周圍各處的磁場(chǎng)都增強(qiáng)，當(dāng)導(dǎo)線中電流減小時(shí)，導(dǎo)線周圍各處的磁場(chǎng)都減弱2楞次定律：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化一、互感現(xiàn)象1兩個(gè)線圈之間并沒(méi)有導(dǎo)線相連，但當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)這種現(xiàn)象叫做互感，這種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做互感電動(dòng)勢(shì)2互感現(xiàn)象是一種常見(jiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，它不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間，而且可以發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間3互感現(xiàn)象可以把能量從一個(gè)電路傳到另一個(gè)電路變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的二、自感現(xiàn)象當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)不僅在鄰近的電路中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同樣也在它本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)三、自感系數(shù)1自感電動(dòng)勢(shì)的大小：el，其中l(wèi)是自感系數(shù)，簡(jiǎn)稱自感或電感單位：享利，符號(hào)：h.2自感系數(shù)與線圈的大小、形狀、圈數(shù)，以及是否有鐵芯等因素有關(guān)四、磁場(chǎng)的能量自感現(xiàn)象中，線圈中電流從無(wú)到有，磁場(chǎng)從無(wú)到有時(shí)，電源把能量輸送給磁場(chǎng)，儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中，電流減小時(shí)，磁場(chǎng)中的能量釋放出來(lái)轉(zhuǎn)換為電能.自感現(xiàn)象問(wèn)題設(shè)計(jì) 1通電自感：如圖1所示，開(kāi)關(guān)s閉合的時(shí)候兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況有什么不同？圖1答案燈泡a2立即正常發(fā)光，燈泡a1逐漸亮起來(lái)2斷電自感：如圖2所示，先閉合開(kāi)關(guān)使燈泡發(fā)光，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)圖2(1)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)前后，流過(guò)燈泡的電流方向有何關(guān)系？(2)在斷開(kāi)過(guò)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(qǐng)分析上述兩種現(xiàn)象的原因是什么？答案(1)s閉合時(shí)，燈泡a中電流向左，s斷開(kāi)瞬間，燈泡a中電流方向向右，所以開(kāi)關(guān)s斷開(kāi)前后，流過(guò)燈泡的電流方向相反(2)在電源斷開(kāi)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)電流比原線圈中的電流大要想使燈泡閃亮一下再熄滅，就必須使自感線圈的電阻小于與之并聯(lián)的燈泡而當(dāng)線圈電阻大于燈泡電阻時(shí)，燈泡只會(huì)延遲一段時(shí)間再熄滅要點(diǎn)提煉 自感現(xiàn)象是指當(dāng)通過(guò)線圈的電流發(fā)生變化時(shí)，在線圈中引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象1當(dāng)線圈中的電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相反；2當(dāng)線圈中的電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相同；3自感電動(dòng)勢(shì)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4斷電自感中，若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間，通過(guò)燈泡的電流瞬間比斷開(kāi)開(kāi)關(guān)前瞬間大，燈泡會(huì)閃亮一下；若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后，通過(guò)燈泡的電流比斷開(kāi)開(kāi)關(guān)前瞬間小，燈泡不會(huì)閃亮一下，而是逐漸變暗一、互感現(xiàn)象的理解與應(yīng)用例1如圖3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(kāi)時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用，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的作用圖3b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(kāi)b線圈的開(kāi)關(guān)s2，無(wú)延時(shí)作用d如果斷開(kāi)b線圈的開(kāi)關(guān)s2，延時(shí)將變化解析線圈a中的磁場(chǎng)隨開(kāi)關(guān)s1的閉合而產(chǎn)生，隨s1的斷開(kāi)而消失當(dāng)s1閉合時(shí)，線圈a中的磁場(chǎng)穿過(guò)線圈b，當(dāng)s2閉合，s1斷開(kāi)時(shí)，線圈a在線圈b中的磁場(chǎng)變?nèi)酰€圈b中有感應(yīng)電流，b中電流的磁場(chǎng)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(kāi)，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)誤答案bc二、自感現(xiàn)象的分析例2如圖4所示，電感線圈l的自感系數(shù)足夠大，其直流電阻忽略不計(jì)，la、lb是兩個(gè)相同的燈泡，且在下列實(shí)驗(yàn)中不會(huì)燒毀，電阻r2阻值約等于r1的兩倍，則 ()圖4a閉合開(kāi)關(guān)s時(shí)，la、lb同時(shí)達(dá)到最亮，且lb更亮一些b閉合開(kāi)關(guān)s時(shí)，la、lb均慢慢亮起來(lái)，且la更亮一些c斷開(kāi)開(kāi)關(guān)s時(shí)，la慢慢熄滅，lb馬上熄滅d斷開(kāi)開(kāi)關(guān)s時(shí)，la慢慢熄滅，lb閃亮后才慢慢熄滅思路點(diǎn)撥(1)分析自感電流的大小時(shí)，應(yīng)注意“l(fā)的自感系數(shù)足夠大，其直流電阻忽略不計(jì)”這一關(guān)鍵語(yǔ)句；(2)電路接通瞬間，自感線圈相當(dāng)于斷路；(3)電路斷開(kāi)瞬間，回路中電流從l中原來(lái)的電流開(kāi)始減小解析由于燈泡la與線圈l串聯(lián)，燈泡lb與電阻r2串聯(lián)，當(dāng)s閉合的瞬間，通過(guò)線圈的電流突然增大，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的增加，所以lb先亮，a、b錯(cuò)誤；由于la所在的支路電阻阻值偏小，故穩(wěn)定時(shí)電流大，即la更亮一些，；當(dāng)s斷開(kāi)的瞬間，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，兩燈組成的串聯(lián)電路中，電流從線圈中電流開(kāi)始減小，即從ia減小，故la慢慢熄滅，lb閃亮后才慢慢熄滅，c錯(cuò)誤、d正確答案d針對(duì)訓(xùn)練如圖5所示，l為一純電感線圈(即電阻為零)，la是一燈泡，下列說(shuō)法正確的是 ()圖5a開(kāi)關(guān)s接通瞬間，無(wú)電流通過(guò)燈泡b開(kāi)關(guān)s接通后，電路穩(wěn)定時(shí)，無(wú)電流通過(guò)燈泡c開(kāi)關(guān)s斷開(kāi)瞬間，無(wú)電流通過(guò)燈泡d開(kāi)關(guān)s接通瞬間，燈泡中有從a到b的電流，而在開(kāi)關(guān)s斷開(kāi)瞬間，燈泡中有從b到a的電流答案bd解析開(kāi)關(guān)s接通瞬間，燈泡中的電流從a到b，a錯(cuò)誤；線圈由于自感作用，通過(guò)它的電流逐漸增加，開(kāi)關(guān)s接通后，電路穩(wěn)定時(shí)，純電感線圈對(duì)電流無(wú)阻礙作用，將燈泡短路，燈泡中無(wú)電流通過(guò)，b正確；開(kāi)關(guān)s斷開(kāi)的瞬間，由于線圈的自感作用，線圈中原有向右的電流將逐漸減小，線圈與燈泡形成回路，故燈泡中有從b到a的瞬間電流，c錯(cuò)誤，d正確三、自感現(xiàn)象的圖象問(wèn)題例3如圖6所示的電路中，s閉合且穩(wěn)定后流過(guò)電感線圈的電流是2 a，流過(guò)燈泡的電流是1 a，現(xiàn)將s突然斷開(kāi)，s斷開(kāi)前后，能正確反映流過(guò)燈泡的電流i隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖象是()圖6解析開(kāi)關(guān)s斷開(kāi)前，通過(guò)燈泡d的電流是穩(wěn)定的，其值為1 a開(kāi)關(guān)s斷開(kāi)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感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使線圈中的電流從原來(lái)的2 a逐漸減小，方向不變，且同燈泡d構(gòu)成回路，通過(guò)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(lái)通過(guò)燈泡d的電流方向相反，d對(duì)答案d1(對(duì)自感現(xiàn)象的理解)關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()a感應(yīng)電流一定和原來(lái)的電流方向相反b對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化越大時(shí)，線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)也越大c對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時(shí)，線圈的自感系數(shù)也越大d對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時(shí)，線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)也越大答案d解析當(dāng)電流增大時(shí)，感應(yīng)電流的方向與原來(lái)的電流相反，當(dāng)電流減小時(shí)，感應(yīng)電流的方向與原來(lái)的電流相同，故選項(xiàng)a錯(cuò)誤；自感電動(dòng)勢(shì)的大小，與電流變化快慢有關(guān)，與電流變化大小無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)b錯(cuò)誤，d正確；自感系數(shù)只取決于線圈本身的因素，與電流變化情況無(wú)關(guān)故選項(xiàng)c錯(cuò)誤2(自感現(xiàn)象的分析)如圖7所示電路中，、是兩只相同的電流表，電感線圈l的直流電阻與電阻r阻值相等下面判斷正確的是()圖7a開(kāi)關(guān)s接通的瞬間，電流表的讀數(shù)大于的讀數(shù)b開(kāi)關(guān)s接通的瞬間，電流表的讀數(shù)小于的讀數(shù)c開(kāi)關(guān)s接通，電路穩(wěn)定后再斷開(kāi)的瞬間，電流表的讀數(shù)大于的讀數(shù)d開(kāi)關(guān)s接通，電路穩(wěn)定后再斷開(kāi)的瞬間，電流表的讀數(shù)等于的讀數(shù)答案bd3(自感現(xiàn)象的圖象問(wèn)題)在如圖8所示的電路中，s是閉合的，此時(shí)流過(guò)線圈l的電流為i1，流過(guò)燈泡a的電流為i2，且i1i2，在t1時(shí)刻將s斷開(kāi)，那么流過(guò)燈泡a的電流隨時(shí)間變化的圖象是圖中的 ()圖8答案d解析在0 t1時(shí)間內(nèi)流過(guò)燈泡的電流為i2，且方向?yàn)閺淖笙蛴遥?dāng)斷開(kāi)s時(shí)，i2立即消失，但由于自感作用，i1并不立刻消失，而是產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，與燈泡構(gòu)成回路緩慢消失，此時(shí)流過(guò)燈泡的電流從i1開(kāi)始逐漸減小，方向?yàn)閺挠蚁蜃?，故d正確故選d.題組一互感現(xiàn)象的理解與應(yīng)用1如圖1所示是套在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈，左線圈與電源、變阻器及開(kāi)關(guān)相連，右線圈與電流表連成一閉合電路在下列情況下，電流表指針不偏轉(zhuǎn)的是 ()圖1a開(kāi)關(guān)s合上或斷開(kāi)的瞬間b開(kāi)關(guān)s合上后，左線圈中通過(guò)恒定的電流時(shí)c開(kāi)關(guān)s合上后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片增大其阻值時(shí)d開(kāi)關(guān)s合上后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片減小其阻值時(shí)答案b解析要使電流表指針不偏轉(zhuǎn)，只要不產(chǎn)生感應(yīng)電流即可，這就要求左側(cè)線圈中的電流保持不變，故只有b正確2.無(wú)線電力傳輸目前取得重大突破，在日本展出了一種非接觸式電源供應(yīng)系統(tǒng)這種系統(tǒng)基于電磁感應(yīng)原理可無(wú)線傳輸電力兩個(gè)感應(yīng)線圈可以放置在左右相鄰或上下相對(duì)的位置，原理示意圖如圖2所示下列說(shuō)法正確的是()圖2a若a線圈中輸入電流，b線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)b只有a線圈中輸入變化的電流，b線圈中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ca中電流越大，b中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大da中電流變化越快，b中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大答案bd解析根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件，只有處于變化的磁場(chǎng)中，b線圈才能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，a錯(cuò)，b對(duì)；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于磁通量變化率，所以c錯(cuò)，d對(duì)題組二自感現(xiàn)象的分析3關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下面說(shuō)法正確的是()a線圈的自感系數(shù)越大，自感電動(dòng)勢(shì)就一定越大b線圈中電流等于零時(shí)，自感系數(shù)也等于零c線圈中電流變化越快，自感系數(shù)越大d線圈的自感系數(shù)由線圈本身的性質(zhì)及有無(wú)鐵芯決定答案d解析自感系數(shù)是由線圈的大小、形狀、圈數(shù)、有無(wú)鐵芯等因素決定的，故b、c錯(cuò)，d對(duì)；自感電動(dòng)勢(shì)不僅與自感系數(shù)有關(guān)，還與電流變化快慢有關(guān)，故a錯(cuò)4.如圖3所示，l為自感系數(shù)較大的線圈，電路穩(wěn)定后小燈泡a正常發(fā)光，當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)s的瞬間會(huì)有()圖3a燈a立即熄滅b燈a慢慢熄滅c燈a突然閃亮一下再慢慢熄滅d燈a突然閃亮一下再突然熄滅答案a解析當(dāng)開(kāi)關(guān)s斷開(kāi)時(shí)，由于通過(guò)自感線圈的電流從有變到零，線圈將產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，但由于線圈l與燈a串聯(lián)，在s斷開(kāi)瞬間，不能形成閉合回路，因此燈a在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間，立即熄滅5.如圖4所示，兩個(gè)電阻阻值均為r，電感線圈l的電阻及電池內(nèi)阻均可忽略不計(jì)，s原來(lái)斷開(kāi)，電路中電流i0，現(xiàn)將s閉合，于是電路中產(chǎn)生了自感電動(dòng)勢(shì)，此自感電動(dòng)勢(shì)的作用是 ()圖4a使電路的電流減小，最后由i0減小到零b有阻礙電流增大的作用，最后電流小于i0c有阻礙電流增大的作用，因而電流總保持不變d有阻礙電流增大的作用，但電流最后還是變?yōu)?i0答案d解析s閉合，電路中電阻減小，電流增大，線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的作用是阻礙原電流的增大，a錯(cuò)；阻礙電流增大，不是不讓電流增大，而是讓電流增大的速度變慢，b、c錯(cuò)；最后達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電路中電流為i2i0，故d正確6.如圖5所示的電路中，線圈l的自感系數(shù)足夠大，其直流電阻忽略不計(jì)，a、b是兩個(gè)相同的燈泡，下列說(shuō)法中正確的是()圖5as閉合后，a、b同時(shí)發(fā)光且亮度不變bs閉合后，a立即發(fā)光，然后又逐漸熄滅cs斷開(kāi)的瞬間，a、b同時(shí)熄滅ds斷開(kāi)的瞬間，a再次發(fā)光，然后又逐漸熄滅答案bd解析線圈對(duì)變化的電流有阻礙作用，開(kāi)關(guān)接通時(shí)，a、b串聯(lián)， 同時(shí)發(fā)光，但電流穩(wěn)定后線圈的直流電阻忽略不計(jì)，使a被短路，所以a錯(cuò)誤，b正確；開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，與a構(gòu)成回路，a再次發(fā)光，然后又逐漸熄滅，所以c錯(cuò)誤，d正確7如圖6所示甲、乙電路，電阻r和自感線圈l的電阻都很小接通s，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡a發(fā)光，則 ()圖6a在電路甲中，斷開(kāi)s，a將逐漸變暗b在電路甲中，斷開(kāi)s，a將先變得更亮，然后漸漸變暗c在電路乙中，斷開(kāi)s，a將逐漸變暗d在電路乙中，斷開(kāi)s，a將先變得更亮，然后漸漸變暗答案ad解析題圖甲中，a與電感線圈l在同一個(gè)支路中，流過(guò)的電流相同，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)s時(shí)，線圈l中的自感電動(dòng)勢(shì)要維持原電流不變，所以開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間，a的電流不變，以后電流漸漸變小因此，a漸漸變暗題圖乙中，a所在支路的電流比電感線圈所在支路的電流要小(因?yàn)殡姼芯€圈的電阻很小)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)s時(shí)，電感線圈的自感電動(dòng)勢(shì)要阻礙電流的變小，此瞬間電感線圈中的電流不變，電感線圈相當(dāng)于一個(gè)電源給a供電因此，反向流過(guò)a的電流瞬間要變大，然后漸漸變小，所以a將先閃亮一下，然后漸漸變暗8.在制作精密電阻時(shí)，為了消除使用過(guò)程中由于電流變化而引起的自感現(xiàn)象，采取了雙線繞法，如圖7所示，其道理是()圖7a當(dāng)電路中的電流變化時(shí)，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)相互抵消b當(dāng)電路中的電流變化時(shí)，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電流互相抵消c當(dāng)電路中的電流變化時(shí)，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的磁通量互相抵消d當(dāng)電路中的電流變化時(shí)，電流的變化量相互抵消答案c解析能否有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，關(guān)鍵在于穿過(guò)回路的磁通量是否變化由于導(dǎo)線是雙線繞法，使穿過(guò)回路的磁通量等于零，無(wú)論通過(guò)的電流變化與否，磁通量均為零不變，所以不存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流題組三自感現(xiàn)象的圖象問(wèn)題9在如圖8所示的電路中，兩個(gè)相同的小燈泡l1和l2分別串聯(lián)一個(gè)帶鐵芯的電感線圈l和一個(gè)滑動(dòng)變阻器r.閉合開(kāi)關(guān)s后，調(diào)節(jié)r，使l1和l2發(fā)光的亮度一樣，此時(shí)流過(guò)兩個(gè)燈泡的電流均為i.然后，斷開(kāi)s.若t時(shí)刻再閉合s，則在t前后的一小段時(shí)間內(nèi)，能正確反映流過(guò)l1的電流i1、流過(guò)l2的電流i2隨時(shí)間t變化的圖象是()圖8答案b解析與滑動(dòng)變阻器r串聯(lián)的l2，沒(méi)有自感，直接變亮，電流變化圖象如a中圖線，c、d錯(cuò)誤與帶鐵芯的電感線圈串聯(lián)的l1，由于自感，電流逐漸變大，a錯(cuò)誤，b正確10.如圖9所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為e，內(nèi)阻為r，電感l(wèi)的電阻不計(jì)，電阻r的阻值大于燈泡d的阻值