高中物理 4.6 互感和自感課件 新人教版選修

1、1了解互感現(xiàn)象及互感現(xiàn)象的應(yīng)用。 2了解自感現(xiàn)象，認(rèn)識自感電動勢對電路 中電流的影響。 3了解自感系數(shù)的意義和決定因素。 4知道磁場具有能量。,兩個相互靠近的線圈，當(dāng)一個線圈中的電流 時，它所產(chǎn)生的 的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。,讀教材填要點,1互感現(xiàn)象,變化,變壓器,“磁性天線”,變化,應(yīng)用：傳遞能量，例如 ， 收音機(jī)的 。,2自感現(xiàn)象 (1)定義：一個線圈中的 變化時，它所產(chǎn)生的變化的 在它本身激發(fā)出感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。 (2)自感電動勢：由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。,電流,磁場,(3)通電自感和斷電自感：,較慢地亮起來,阻礙,逐漸變暗,阻礙,關(guān)鍵一點互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象都屬于

2、電磁感應(yīng)現(xiàn)象，都遵守楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律。,亨利,H,大小,圈數(shù),鐵芯,4磁場的能量 (1)自感現(xiàn)象中的磁場能量： 線圈中電流從無到有時：磁場從無到有，電源的能量輸送給 ，儲存在 中。 線圈中電流減小時： 中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為電能。 (2)電的“慣性”： 自感電動勢有阻礙線圈中 的“慣性”。,磁場,磁場,磁場,電流變化,試身手夯基礎(chǔ),1下列說法正確的是 () A當(dāng)線圈中電流不變時，線圈中沒有自感電動勢 B當(dāng)線圈中電流反向時，線圈中自感電動勢的方向與 線圈中原電流的方向相反 C當(dāng)線圈中電流增大時，線圈中自感電動勢的方向與 線圈中原電流的方向相反 D當(dāng)線圈中電流減小時，線圈中自感電動勢的

3、方向與 線圈中電流的方向相反,解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)線圈中電流不變時，不產(chǎn)生自感電動勢，選項A正確；當(dāng)線圈中電流反向時，相當(dāng)于電流減小，由楞次定律可知，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相同，B錯誤；當(dāng)線圈中的電流增大時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反，選項C正確；當(dāng)線圈中的電流減小時，自感電動勢阻礙電流的減小，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相同，選項D錯誤。 答案： AC,2關(guān)于線圈自感系數(shù)的說法，錯誤的是 () A自感電動勢越大，自感系數(shù)也越大 B把線圈中的鐵芯抽出一些，自感系數(shù)減小 C把線圈匝數(shù)增加一些，自感系數(shù)變大 D線圈中的電流等于零時，自感

4、系數(shù)也等于零,解析：自感系數(shù)是由線圈本身的特性決定的，線圈越長，單位長度上的匝數(shù)越多，截面積越大，它的自感系數(shù)就越大；另外，有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時要大得多，自感系數(shù)與電流的大小無關(guān)。 答案： AD,3.在制作精密電阻時，為了消除使用過程中由于電流變 化而引起的自感現(xiàn)象，采用雙線并繞的方法，如圖4 61所示。其道理是 (),圖461,A當(dāng)電路中的電流變化時，兩股導(dǎo)線產(chǎn)生的自感電 動勢相互抵消 B當(dāng)電路中的電流變化時，兩股導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電 流相互抵消 C當(dāng)電路中的電流變化時，兩股導(dǎo)線中原電流的磁通量 相互抵消 D以上說法都不對,解析：由于采用雙線并繞的方法，當(dāng)電流通過時，兩股導(dǎo)線中的電

5、流方向是相反的，不管電流怎樣變化，任何時刻兩股電流總是等大反向的，所產(chǎn)生的磁通量也是等大反向的，故總磁通量等于零，在該線圈中不會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此消除了自感，選項A、B錯誤，只有C正確。 答案： C,4.如圖462所示，電阻R和電感L的值很大，而電感線 圈L的直流電阻較小，電源內(nèi)阻不計，A、B是完全相同 的兩只燈泡，當(dāng)開關(guān)S閉合時，看到的現(xiàn)象是A燈 _，而B燈_，當(dāng)開關(guān)S斷開時，A燈將 _，而B燈_。 圖462,解析：由于電源內(nèi)阻不計，故S閉合后，B燈立即亮起來，且亮度不變，A燈因L的自感作用，逐漸亮起來；當(dāng)S斷開時，因L的自感作用，A燈的電流逐漸變小，故A燈逐漸變暗至熄滅，由于L的阻值較

6、小，故穩(wěn)定時IAIB，當(dāng)S斷開瞬間流過B燈的電流比原來大，故B燈將閃亮一下再逐漸熄滅。 答案：逐漸變亮立即亮起來逐漸熄滅閃亮一下再逐漸熄滅,1對互感現(xiàn)象的理解 (1)互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，它不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間，而且可以發(fā)生于任何相互靠近的電路之間。 (2)互感現(xiàn)象可以把能量由一個電路傳到另一個電路。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。 (3)在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作，這時要求設(shè)法減小電路間的互感。,2對自感現(xiàn)象的理解 (1)對自感現(xiàn)象的理解： 自感現(xiàn)象是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，遵守法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。 (2)對自感電動勢的理解： 產(chǎn)

7、生原因： 通過線圈的電流發(fā)生變化，導(dǎo)致穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，因而在原線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。,自感電動勢的方向： 當(dāng)原電流增大時，自感電動勢的方向與原電流方向相反；當(dāng)原電流減小時，自感電動勢方向與原電流方向相同(即：增反減同)。 自感電動勢的作用： 阻礙原電流的變化，而不是阻止，原電流仍在變化，只是使原電流的變化時間變長，即總是起著推遲電流變化的作用。,(3)對電感線圈阻礙作用的理解： 若電路中的電流正在改變，電感線圈會產(chǎn)生自感電動勢阻礙電路中電流的變化，使得通過電感線圈的電流不能突變。 若電路中的電流是穩(wěn)定的，電感線圈相當(dāng)于一段導(dǎo)線，其阻礙作用是由繞制線圈的導(dǎo)線的電阻引起的。,1.如圖46

8、3所示的電路中，電 源電動勢為E，內(nèi)阻r不能忽略。R1和 R2是兩個定值電阻，L是一個自感系數(shù) 較大的線圈。開關(guān)S原來是斷開的，從 圖463 閉合開關(guān)S到電路中電流達(dá)到穩(wěn)定為止的時間內(nèi)，通過R1的電流I1和通過R2的電流I2的變化情況是 () AI1開始較大而后逐漸變小 BI1開始很小而后逐漸變大 CI2開始很小而后逐漸變大 DI2開始較大而后逐漸變小,思路點撥解答本題時應(yīng)注意以下兩點： (1)當(dāng)L中的電流變化時，L中產(chǎn)生自感電動勢阻礙其變化。 (2)L相當(dāng)于一個電阻，且隨著時間的延續(xù)，其阻值在逐漸減小。,解析閉合開關(guān)S時，由于L是一個自感系數(shù)較大的線圈，產(chǎn)生反向的自感電動勢阻礙電流的變化，所

9、以開始I2很小，隨著電流達(dá)到穩(wěn)定，自感作用減小，I2開始逐漸變大。閉合開關(guān)S時，由于線圈阻礙作用很大，路端電壓較大，隨著自感作用減小，路端電壓減小，所以R1上的電壓逐漸減小，電流逐漸減小，故A、C正確。 答案AC,在線圈中產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流的變化，但 “阻礙”不是“阻止”，“阻礙”實質(zhì)上是“延緩”。,1對通電自感和斷電自感問題的三點理解 (1)通電時線圈產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流的增加且與原電流方向相反。 (2)斷電時線圈產(chǎn)生的自感電動勢與原來線圈中的電流方向相同，且在與線圈串聯(lián)的回路中，線圈相當(dāng)于電源，它提供的電流大小從原來的IL逐漸變小。 (3)自感電動勢只是延緩了電流的變化，但它不能

10、阻止原電流的變化，更不能使原電流反向。,2自感現(xiàn)象的分析思路 (1)明確通過自感線圈的電流的變化情況(增大還是減小)。 (2)根據(jù)楞次定律，判斷自感電動勢方向。 (3)分析線圈中電流變化情況，電流增強時(如通電時)，由于自感電動勢方向與原電流方向相反，阻礙電流增加，因此電流逐漸增大；電流減小時(如斷電時)，線圈中電流逐漸減小。,(4)明確電路中元件與自感線圈的連接方式，若元件與自感線圈串聯(lián)，元件中的電流與線圈中電流有相同的變化規(guī)律；若元件與自感線圈并聯(lián)，元件上的電壓與線圈上的電壓有相同的變化規(guī)律；若元件與自感線圈構(gòu)成臨時回路，元件成為自感線圈的臨時外電路，元件中的電流大小與線圈中電流大小有相同

11、的變化規(guī)律。,3通、斷電時燈泡亮暗變化情況,2如圖464所示，自感線圈L的電阻很小，接通S使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，下列說法正確的是(),圖464,A在電路(a)中，斷開S，A將漸漸變暗 B在電路(a)中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗 C在電路(b)中，斷開S，A將漸漸變暗 D在電路(b)中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗,審題指導(dǎo) (1)判斷S閉合時，A、L中電流的方向及大小。 (2)明確S斷開時，由于自感電動勢，L中電流變化 情況。 (3)由L中電流變化情況，根據(jù)A、L的連接關(guān)系，確定燈泡中電流的變化情況。,解析題圖(a)中，燈泡A與電感線圈L在同一個支路中，流過的電流相同

12、，斷開開關(guān)S時，線圈L中產(chǎn)生的自感電動勢使得支路中的電流瞬間不變，以后漸漸變小，A正確，B錯誤。題圖(b)中，燈泡A所在支路的電流比電感線圈所在支路的電流要小(因為電感線圈的電阻很小)，斷開開關(guān)S時，電感線圈的自感電動勢要阻礙電流變小，此瞬間電感線圈中的電流不變，電感線圈相當(dāng)于一個電源給燈A供電，因此反向流過A的電流瞬間要變大，然后逐漸變小，所以燈泡要先更亮一下，然后漸漸變暗，C錯誤，D正確。 答案AD,斷開S時，什么時候“逐漸變暗”，什么時候“先變得更亮，然后逐漸變暗”，其判斷依據(jù)是斷開前后流過燈泡的電流大小的變化。,1構(gòu)造 日光燈的電路如圖465所示，由日光燈管、鎮(zhèn)流器、開關(guān)等組成。,圖4

13、65,2啟動前 管內(nèi)氣體未導(dǎo)通，啟動器動觸片與靜觸片處于分離狀態(tài)。 3日光燈的啟動 圖466,當(dāng)開關(guān)閉合時，電源把電壓加在啟動器的兩電極之間，使氖氣放電而發(fā)出輝光，輝光產(chǎn)生的熱量使U形動觸片膨脹伸長與靜觸片接觸，從而接通電路，于是鎮(zhèn)流器的線圈和燈管的燈絲中就有電流通過；電路接通后，啟動器中的氖氣停止放電，U形動觸片冷卻收縮，兩個觸片分離，電路自動斷開，流過鎮(zhèn)流器的電流迅速減小，鎮(zhèn)流器線圈中會產(chǎn)生很高的自感電動勢，方向與原來電壓方向相同，與電源電壓一起形成瞬時高壓加在燈管兩端，使燈管中的氣,體開始放電，于是日光燈管成為電流的通路開始發(fā)光。啟動器相當(dāng)于一個自動開關(guān)。日光燈正常工作后處于斷開狀態(tài)，啟

14、動器損壞的情況下可將連接啟動器的兩個線頭作一個短暫接觸也可把日光燈啟動。啟動時電流流經(jīng)途徑是鎮(zhèn)流器、啟動器、燈絲，啟動后電流流經(jīng)途徑是鎮(zhèn)流器、燈絲、日光燈管。,4日光燈正常工作時鎮(zhèn)流器的作用 由于日光燈使用的是交流電源，電流的大小和方向做周期性變化。當(dāng)交流電的大小增大時，鎮(zhèn)流器上的自感電動勢阻礙原電流增大，自感電動勢與原電壓反向；當(dāng)交流電的大小減小時，鎮(zhèn)流器上的自感電動勢阻礙原電流減小，自感電動勢與原電壓同向?？梢婃?zhèn)流器的自感電動勢總是阻礙電流的變化，正常工作時鎮(zhèn)流器就起著降壓、限流的作用。,3如圖467示是日光燈的結(jié)構(gòu)示意圖，若按圖示的電路連接，關(guān)于日光燈發(fā)光的情況，下列敘述中正確的是 ()

15、,圖467,AS1接通，S2、S3斷開，日光燈就能正常發(fā)光 BS1、S2接通，S3斷開，日光燈就能正常發(fā)光 CS3斷開，接通S1、S2后，再斷開S2，日光燈就能正常發(fā)光 D當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通S3，日光燈仍能正常發(fā)光,思路點撥解答本題應(yīng)注意以下兩點： (1)S2的作用相當(dāng)于啟動器。 (2)鎮(zhèn)流器在日光燈點燃瞬間和正常發(fā)光后均起一定的作用。,解析當(dāng)S1接通，S2、S3斷開時，電源電壓220 V直接加在燈管兩端，達(dá)不到燈管啟動的高壓值，日光燈不能發(fā)光，選項A錯誤。當(dāng)S1、S2接通，S3斷開時，燈管兩端被短路，電壓為零，日光燈不能發(fā)光，選項B錯誤。當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通S3，則鎮(zhèn)流器被短路，燈管兩端電壓過高，會損壞燈管，選項D錯誤。只有當(dāng)S1、S2接通，燈絲被預(yù)熱，發(fā)出電子，再斷開S2，鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生很大的自感電動勢，和原電壓一起加在燈管兩端，使氣體電離，日光燈正常發(fā)光，選項C正確。 答案C,日光燈的工作原理是自感現(xiàn)象的具體實際應(yīng)用，從能否完成自感的角度理解它的工作原理，啟動器僅起到通斷電路的開關(guān)作用，它是幫助鎮(zhèn)流器產(chǎn)生自感作用從而達(dá)到使燈管發(fā)光的目的的，把它的工作原理與各器