物理人教版選修3-2課件第4章 第6節(jié)互感與自感

1、第第6節(jié)互感和自感節(jié)互感和自感1互感現(xiàn)象：互感現(xiàn)象：如圖所示電路中，兩個線圈之間并沒如圖所示電路中，兩個線圈之間并沒有導(dǎo)線相連，但當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生有導(dǎo)線相連，但當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象一、互感現(xiàn)象一、互感現(xiàn)象2互感電動勢：互感電動勢：在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。(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)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)生于生于繞在同一鐵芯上的兩

2、個線圈之間，而且可以發(fā)生于任何相互靠近的電路之間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電路的正常工作，這時要求設(shè)法減小電路間的互感利用互感現(xiàn)象，可以把能量從一個線圈傳遞到另一利用互感現(xiàn)象，可以把能量從一個線圈傳遞到另一個線圈因此，互感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣個線圈因此，互感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用泛的應(yīng)用1 1自感

3、現(xiàn)象自感現(xiàn)象當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它產(chǎn)生的變化的磁場在自身線當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它產(chǎn)生的變化的磁場在自身線圈圈中激發(fā)出感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象中激發(fā)出感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象2 2自感電動勢自感電動勢(1)(1)定義：由于自身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢定義：由于自身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢(2)(2)對自感電動勢的理解：對自感電動勢的理解：產(chǎn)生原因：通過線圈的電流發(fā)生變化，導(dǎo)致穿過線圈的磁產(chǎn)生原因：通過線圈的電流發(fā)生變化，導(dǎo)致穿過線圈的磁通通量發(fā)生變化，因而在原線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢量發(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，自感電動勢的方向自感電動勢的方向：當(dāng)

4、原電流增大時，自感電動勢的方向與與原電流方向相反；當(dāng)原電流減小時，自感電動勢的方向與原原電流方向相反；當(dāng)原電流減小時，自感電動勢的方向與原電電流方向相同流方向相同自感電動勢的作用：阻礙原電流的變化，起到推遲電流變自感電動勢的作用：阻礙原電流的變化，起到推遲電流變化化的作用的作用二、自感現(xiàn)象二、自感現(xiàn)象3通電自感和斷電自感通電自感和斷電自感(1)通電自感和斷電自感的比較通電自感和斷電自感的比較(2)自感現(xiàn)象中，燈泡亮度變化的問題自感現(xiàn)象中，燈泡亮度變化的問題分析通斷電燈泡亮度變化問題，關(guān)鍵要搞清楚電路的連接情況，分析通斷電燈泡亮度變化問題，關(guān)鍵要搞清楚電路的連接情況，根據(jù)電路特點進行具體分析根據(jù)

5、電路特點進行具體分析.有的同學(xué)誤認為線圈對變化電流的阻礙作用與對穩(wěn)有的同學(xué)誤認為線圈對變化電流的阻礙作用與對穩(wěn)定電流的阻礙作用相同定電流的阻礙作用相同辨析：辨析：(1)(1)兩種阻礙作用產(chǎn)生的原因不同兩種阻礙作用產(chǎn)生的原因不同線圈對穩(wěn)定電流的阻礙作用，是由繞制線圈的導(dǎo)線線圈對穩(wěn)定電流的阻礙作用，是由繞制線圈的導(dǎo)線的電阻決定的，對穩(wěn)定電流阻礙作用產(chǎn)生的原因，是金的電阻決定的，對穩(wěn)定電流阻礙作用產(chǎn)生的原因，是金屬對定向運動電子的阻礙作用，具體可用金屬導(dǎo)電理論屬對定向運動電子的阻礙作用，具體可用金屬導(dǎo)電理論理解線圈對變化電流的阻礙作用，是由線圈的自感現(xiàn)理解線圈對變化電流的阻礙作用，是由線圈的自感現(xiàn)象

6、引起的，當(dāng)通過線圈中的電流變化時，穿過線圈的磁象引起的，當(dāng)通過線圈中的電流變化時，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的變化通量發(fā)生變化，產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的變化線圈對變化電流的阻礙作用越大，電流變化得越線圈對變化電流的阻礙作用越大，電流變化得越慢總之，穩(wěn)態(tài)電阻決定了電流所能達到的穩(wěn)定值，對慢總之，穩(wěn)態(tài)電阻決定了電流所能達到的穩(wěn)定值，對變化電流的阻礙作用決定了要達到穩(wěn)定值所需的時變化電流的阻礙作用決定了要達到穩(wěn)定值所需的時間這種阻礙作用并沒有將電能轉(zhuǎn)化成熱能間這種阻礙作用并沒有將電能轉(zhuǎn)化成熱能(1)自感電動勢阻礙自身電流的變化，但不能阻止，自感電動勢阻礙自身電流的變化，但不

7、能阻止，且自感電動勢阻礙自身電流變化的結(jié)果，會對其他電路且自感電動勢阻礙自身電流變化的結(jié)果，會對其他電路元件的電流產(chǎn)生影響元件的電流產(chǎn)生影響(2)自感電動勢的大小跟自身電流變化的快慢有關(guān)，自感電動勢的大小跟自身電流變化的快慢有關(guān)，電流變化越快，自感電動勢越大電流變化越快，自感電動勢越大(3)電流減小時，自感線圈中電流大小一定小于原先電流減小時，自感線圈中電流大小一定小于原先所通電流大小，自感電動勢可能大于原電源電動勢所通電流大小，自感電動勢可能大于原電源電動勢1大?。捍笮。壕€圈的長度越長，線圈的橫截面積越大，線圈的長度越長，線圈的橫截面積越大，單位長度上的匝數(shù)越多，線圈的自感系數(shù)就越大，線圈有

8、單位長度上的匝數(shù)越多，線圈的自感系數(shù)就越大，線圈有鐵芯比無鐵芯時自感系數(shù)大得多鐵芯比無鐵芯時自感系數(shù)大得多2單位：單位：亨利亨利(符號符號H)，1 H103 mH106 H.3物理意義：物理意義：表征線圈產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)大小的表征線圈產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)大小的物理量，數(shù)值上等于通過線圈的電流在物理量，數(shù)值上等于通過線圈的電流在1 s內(nèi)改變內(nèi)改變1 A時產(chǎn)時產(chǎn)生的自感電動勢的大小生的自感電動勢的大小三、自感系數(shù)三、自感系數(shù)4.說明：說明：自感系數(shù)是表示線圈產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)自感系數(shù)是表示線圈產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)大小的物理量，自感系數(shù)只與其本身因素有關(guān)，與其他大小的物理量，自感系數(shù)只與其本身因素有關(guān)

9、，與其他因素?zé)o關(guān)因素?zé)o關(guān)1自感現(xiàn)象中的磁場能量自感現(xiàn)象中的磁場能量(1)線圈中電流從無到有時：磁場從無到有，電源的線圈中電流從無到有時：磁場從無到有，電源的能量輸送給磁場，儲存在磁場中能量輸送給磁場，儲存在磁場中(2)線圈中電流減小時：磁場中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化線圈中電流減小時：磁場中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為電能為電能2電的電的“慣性慣性”自感電動勢有阻礙線圈中電流變化的自感電動勢有阻礙線圈中電流變化的“慣性慣性”.四、磁場的能量四、磁場的能量 圖甲、乙電路中，電阻圖甲、乙電路中，電阻R R和電感線圈和電感線圈L L的電阻都很小接通的電阻都很小接通S S，使電路達到穩(wěn)定，燈泡，使電路達到穩(wěn)定，燈泡A

10、 A發(fā)光，則發(fā)光，則( () )A A在電路甲中，斷開在電路甲中，斷開S S，A A將漸漸變暗將漸漸變暗B B在電路甲中，斷開在電路甲中，斷開S S，A A將先變得更亮，然后漸漸變暗將先變得更亮，然后漸漸變暗C C在電路乙中，斷開在電路乙中，斷開S S，A A將漸漸變暗將漸漸變暗D D在電路乙中，斷開在電路乙中，斷開S S，A A將先變得更亮，然后漸漸變暗將先變得更亮，然后漸漸變暗五、題型分析五、題型分析【解析】【解析】甲圖中，電燈甲圖中，電燈A A與電感線圈與電感線圈L L在同一個在同一個支路中，流過的電流相同，斷開開關(guān)支路中，流過的電流相同，斷開開關(guān)S S時，線圈時，線圈L L中中的自感電

11、動勢要維持原電流不變，所以，開關(guān)斷開的自感電動勢要維持原電流不變，所以，開關(guān)斷開的瞬間，電燈的瞬間，電燈A A的電流不變，以后電流漸漸變小因的電流不變，以后電流漸漸變小因此，電燈漸漸變暗乙圖中，電燈此，電燈漸漸變暗乙圖中，電燈A A所在支路的電流所在支路的電流比電感線圈所在支路的電流要小比電感線圈所在支路的電流要小( (因為電感線圈的電因為電感線圈的電阻很小阻很小) )，斷開開關(guān)，斷開開關(guān)S S時電感線圈的自感電動勢要阻時電感線圈的自感電動勢要阻礙電流的變小，電感線圈相當(dāng)于一個電源給燈礙電流的變小，電感線圈相當(dāng)于一個電源給燈A A供供電，因此在這一短暫的時間內(nèi)，反向流過電，因此在這一短暫的時間

12、內(nèi)，反向流過A A的電流是的電流是從從I IL L開始逐漸變小的，所以電燈要先亮一下，然后漸開始逐漸變小的，所以電燈要先亮一下，然后漸漸變暗故選項漸變暗故選項A A、D D正確正確【答案】【答案】ADAD 【方法總結(jié)【方法總結(jié)： 自感問題的求解】自感問題的求解】自感現(xiàn)象是由于通電導(dǎo)體自感現(xiàn)象是由于通電導(dǎo)體( (線圈線圈) )自身電流發(fā)生變化時，該電流磁自身電流發(fā)生變化時，該電流磁場發(fā)生變化，因而線圈內(nèi)磁通量發(fā)生變化，導(dǎo)致的電磁感應(yīng)現(xiàn)象因場發(fā)生變化，因而線圈內(nèi)磁通量發(fā)生變化，導(dǎo)致的電磁感應(yīng)現(xiàn)象因此，自感現(xiàn)象只是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一種特例，它仍遵循電磁感應(yīng)定此，自感現(xiàn)象只是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一種特例，它仍

13、遵循電磁感應(yīng)定律分析自感現(xiàn)象除弄清這一點之外，還必須抓住以下三點：律分析自感現(xiàn)象除弄清這一點之外，還必須抓住以下三點：(1)(1)自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化當(dāng)原來電流增大自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化當(dāng)原來電流增大時，自感電動勢的方向與原來電流方向相反；當(dāng)原來電流減小時，自時，自感電動勢的方向與原來電流方向相反；當(dāng)原來電流減小時，自感電動勢的方向與原來電流方向相同感電動勢的方向與原來電流方向相同(2)“(2)“阻礙阻礙”不是不是“阻止阻止”“阻礙阻礙”電流變化的實質(zhì)是使電流不電流變化的實質(zhì)是使電流不發(fā)生發(fā)生“突變突變”，使其變化過程有所延緩，使其變化過程有所延緩(3)(3)

14、當(dāng)電路接通瞬間，自感線圈相當(dāng)于斷路；當(dāng)電路穩(wěn)定時，相當(dāng)當(dāng)電路接通瞬間，自感線圈相當(dāng)于斷路；當(dāng)電路穩(wěn)定時，相當(dāng)于電阻，如果線圈沒有電阻，相當(dāng)于導(dǎo)線于電阻，如果線圈沒有電阻，相當(dāng)于導(dǎo)線( (短路短路) )；當(dāng)電路斷開瞬間，；當(dāng)電路斷開瞬間，自感線圈相當(dāng)于電源自感線圈相當(dāng)于電源A A有阻礙電流的作用，最后電流由有阻礙電流的作用，最后電流由I I0 0減小到零減小到零B B有阻礙電流的作用，最后電流總小于有阻礙電流的作用，最后電流總小于I I0 0C C有阻礙電流增大的作用，因而電流將保持有阻礙電流增大的作用，因而電流將保持I I0 0不變不變D D有阻礙電流增大的作用，但電流最后還是增大到有阻礙電流

15、增大的作用，但電流最后還是增大到2 2I I0 0解析：解析：電鍵電鍵S由斷開到閉合，回路的電流要增大，因由斷開到閉合，回路的電流要增大，因而在而在L上要產(chǎn)生自感電動勢，根據(jù)楞次定律，自感電動勢上要產(chǎn)生自感電動勢，根據(jù)楞次定律，自感電動勢總是要阻礙引起它的電流的變化，這就是說由于電流增加總是要阻礙引起它的電流的變化，這就是說由于電流增加引起的自感電動勢因此要阻礙原電流的增加，但阻礙不引起的自感電動勢因此要阻礙原電流的增加，但阻礙不是阻止，電流仍要增大，而達到穩(wěn)定后其電流為是阻止，電流仍要增大，而達到穩(wěn)定后其電流為2I0.選項選項D正確正確答案：答案：D 在如圖所示的電路中，在如圖所示的電路中，

16、S閉合時流過電感線圈閉合時流過電感線圈的電流是的電流是2 A，流過燈泡的電流是，流過燈泡的電流是1 A，將，將S突然斷開，則突然斷開，則S斷開前后，能正確反映流過燈泡的電流斷開前后，能正確反映流過燈泡的電流I隨時間隨時間t變化的圖變化的圖線是圖中的線是圖中的()【分析】【分析】解答此題應(yīng)把握以下兩點：解答此題應(yīng)把握以下兩點：(1)S斷開瞬斷開瞬間，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢阻礙電流減小，使得線圈中電流間，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢阻礙電流減小，使得線圈中電流逐漸減小逐漸減小(2)S斷開瞬間，燈泡中電流大小始終等于線圈斷開瞬間，燈泡中電流大小始終等于線圈中電流大小中電流大小【解析】【解析】S斷開后：斷開后：【答

17、案】【答案】D【方法總結(jié)】【方法總結(jié)】(1)本題易誤選本題易誤選A項，認為由于自感現(xiàn)象阻礙燈泡中電項，認為由于自感現(xiàn)象阻礙燈泡中電流的變化，使燈泡中電流由流的變化，使燈泡中電流由1 A逐漸減小為零實際上，逐漸減小為零實際上，自感電動勢的效果是使線圈自感電動勢的效果是使線圈L上的電流逐漸減小上的電流逐漸減小(2)本題的第二個易錯選的是本題的第二個易錯選的是B項，原因是沒有注意到項，原因是沒有注意到斷開開關(guān)后通過燈泡的電流要反向斷開開關(guān)后通過燈泡的電流要反向如圖所示的電路中，電源的電動勢為如圖所示的電路中，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為r，電感，電感L的電阻不計，電阻的電阻不計，電阻R的阻值大于

18、燈泡的阻值大于燈泡D的阻值在的阻值在t0時刻閉合開關(guān)時刻閉合開關(guān)S，經(jīng)過一段時間后，在，經(jīng)過一段時間后，在tt1時刻斷開時刻斷開S.如下圖所示，表示如下圖所示，表示A、B兩點間電壓兩點間電壓UAB隨時隨時間間t變化的圖象中，正確的是變化的圖象中，正確的是()電路穩(wěn)定后，由于電路穩(wěn)定后，由于R的阻值大于燈泡的阻值大于燈泡D的阻值，所以的阻值，所以流過流過L支路的電流小于流過燈泡支路的電流小于流過燈泡D的電流當(dāng)開關(guān)斷開的電流當(dāng)開關(guān)斷開時，由于電感時，由于電感L的自感作用，流過燈泡的自感作用，流過燈泡D的電流立即與的電流立即與L電電流相等，與燈泡原來的電流方向相反且逐漸減小，即流相等，與燈泡原來的電

19、流方向相反且逐漸減小，即UAB反向減小，選項反向減小，選項B正確正確答案：答案：B六、課堂小六、課堂小結(jié)結(jié)1.下列說法正確的是下列說法正確的是()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電流的方向相反與線圈中電流的方向相反D當(dāng)線圈中電流減小時，線圈中自感電動勢的方向當(dāng)線圈中電流減小時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反

20、與線圈中電流的方向相反七、鞏固提高七、鞏固提高解析：解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)線圈中電流不由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)線圈中電流不變時，不產(chǎn)生自感電動勢，變時，不產(chǎn)生自感電動勢，A對；當(dāng)線圈中電流反向時，對；當(dāng)線圈中電流反向時，相當(dāng)于電流減小，線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電相當(dāng)于電流減小，線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電流的方向相同，流的方向相同，B錯；當(dāng)線圈中電流增大時，自感電動勢錯；當(dāng)線圈中電流增大時，自感電動勢阻礙電流的增大，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流阻礙電流的增大，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反，的方向相反，C對；當(dāng)線圈中電流減小時，自感電動勢阻對；當(dāng)線圈中電流減小時，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，方向相同，D錯錯答案：答案：AC2關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下面說法正確的是關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下面說法正確的是()A線圈的自感系數(shù)越大，自感電動勢一定越大線圈的自感系數(shù)越大，自感電動勢一定越大B線圈中的電流等于零時，自感系數(shù)也等于零線圈中的電流等于零時，自感系數(shù)也等于零C線圈中電流變化越快，自感系數(shù)越大線圈中電流變化越快，自感系數(shù)越大D線圈的自感系