202X高中物理第四章電磁感應(yīng)6互感和自感課件新人教版選修3_2

1、自主學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識 6 互感和自感 學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解互感現(xiàn)象及互感現(xiàn)象的應(yīng)用(重點)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(難點)3.了解自感系數(shù)的意義和決定因素(重點)4.知道磁場具有能量(難點)合作探究重難疑點課時作業(yè)解題技巧素養(yǎng)培優(yōu)1互感現(xiàn)象(1)定義兩個相互靠近的線圈，當(dāng)一個線圈中的電流_時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象產(chǎn)生的電動勢叫做_變化互感電動勢(2)應(yīng)用互感現(xiàn)象可以把_由一個線圈傳遞到另一個線圈， _、收音機(jī)的“_”就是利用互感現(xiàn)象制成的(3)危害互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個相互靠近的電路之間，在電力工程中和電子電路中，有時會影響電路正常工作能

2、量變壓器磁性天線2自感現(xiàn)象(1)定義當(dāng)一個線圈中的電流_時，它所產(chǎn)生的_的磁場在它本身激發(fā)出感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象產(chǎn)生的電動勢叫作_(2)通電自感和斷電自感變化變化自感電動勢電路電路現(xiàn)象現(xiàn)象自感電動勢自感電動勢的作用的作用通電通電自感自感接通電源的瞬接通電源的瞬間，燈泡間，燈泡A1_ _電流電流的增加的增加斷電斷電自感自感斷開開關(guān)的瞬斷開開關(guān)的瞬間，燈泡間，燈泡A _電流電流的減小的減小較慢地亮起來阻礙逐漸變暗阻礙自感電動勢的作用是什么？方向如何判斷？【提示】作用：總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化方向：當(dāng)原電流增大時，自感電動勢與原電流方向相反；當(dāng)原電流減小時，自感電動勢與原電流方向相同1互感現(xiàn)象只能發(fā)生

3、于繞在同一鐵芯的兩個線圈之間，而不可能產(chǎn)生于相互靠近的電路之間( )2互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象均屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象( )3自感現(xiàn)象中感應(yīng)電流的方向一定與引起自感的原電流的方向相反( )亨利 H 大小 形狀 圈數(shù) 鐵芯 2磁場的能量(1)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(2)線圈中電流減小時，_中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為電能線圈磁場線圈在演示斷電自感時，開關(guān)斷開后小燈泡并不立即熄滅，這一現(xiàn)象是否違背了能量守恒定律？小燈泡消耗的電能是從何處獲得的？【提示】線圈中有電流時，線圈就具有了磁場能，斷開開關(guān)后，線圈相當(dāng)于電源，線圈中所儲存的磁場能轉(zhuǎn)化為電能，給燈泡提供能量，這一現(xiàn)象并

4、不違背能量守恒定律1線圈的自感系數(shù)大，其電阻不一定大( )2在斷開電路時，與線圈并聯(lián)的燈泡會亮一下后再逐漸熄滅，說明能量不再守恒了( )3自感系數(shù)越大，自感電動勢不一定越大( )預(yù)習(xí)完成后，請把你認(rèn)為難以解決的問題記錄在下面的表格中問題問題1問題問題2問題問題3問題問題4學(xué)生分組探究一對互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象的理解第1步探究分層設(shè)問，破解疑難如圖461為互感線圈圖4611互感現(xiàn)象中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？【提示】互感現(xiàn)象中能量是依靠原線圈電流產(chǎn)生的磁場能，磁場能通過鐵芯傳遞到另一線圈，又轉(zhuǎn)化為電能2電感線圈在電路中的作用是什么？【提示】阻礙電流的變化3自感電動勢怎樣產(chǎn)生？如何確定其方向？【提示】通過線圈

5、的電流發(fā)生變化時，導(dǎo)致穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢；其方向根據(jù)原電流的變化進(jìn)行判斷第2步結(jié)論自我總結(jié)，素能培養(yǎng)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)生原因通過線圈的電流發(fā)生變化，導(dǎo)致穿過線圈的磁

6、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，自感電動勢的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?nèi)綦娐分械碾娏魇欠€(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)線的電阻引起的第3步例證典例印證，思維深化(多選)(2014湖南瀏陽高二檢測)如圖462所示的電路中，是自

7、感系數(shù)很大的線圈，但其自身的電阻幾乎為零LA、LB是兩個相同的燈泡，下列說法中正確的是()A開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，LA、LB同時發(fā)光，之后亮度不變B開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，LA立即發(fā)光，之后又逐漸熄滅C開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_的瞬間，LA、LB同時熄滅D開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_的瞬間，LA再次發(fā)光，之后又逐漸熄滅【思路點撥】(1)電流變化時，電感線圈對電流的變化有阻礙作用(2)電流穩(wěn)定時，電感線圈相當(dāng)于一段導(dǎo)線的作用【解析】S閉合的瞬間，通過L的電流從無到有發(fā)生變化，從而產(chǎn)生阻礙作用，LA有電流通過而發(fā)光；電流穩(wěn)定通后過L的電流恒定無阻礙作用，LA被L短路兩端無電壓而熄滅，所以A錯B正確，開關(guān)S斷開的瞬

8、間，通過L的電流減小而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢(或說阻礙電流的減小)從而有電流通過LA再次發(fā)光，故C錯，D正確【答案】BD自感電動勢的作用從開關(guān)S閉合到電路中電流穩(wěn)定，由于自感電動勢的作用，線圈中電流逐漸增大，與線圈串聯(lián)的元件中的電流也逐漸增大；與線圈并聯(lián)的元件中的電流開始較大，以后逐漸減小第4步巧練精選習(xí)題，落實強(qiáng)化1(多選)如圖463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、電阻可忽略的線圈開關(guān)S原來是斷開的，從閉合開關(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

9、而后逐漸變大CI2開始很小而后逐漸變大圖463DI2開始較大而后逐漸變小【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，所以開始電流I1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I1逐漸減小，故選項A、C正確【答案】ACA有阻礙電流的作用，最后電流由I0減小到零B有阻礙電流的作用，最后電流總小于I0C有阻礙電流增大的作用，因而電流將保持I0不變D有阻礙電流增大的作用，但電流最后還是增大到2I0【解析】開關(guān)S由斷開

10、到閉合，回路中的電流要增大，因而在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要阻礙原電流的增加，但阻礙不是阻止，電流仍要增大，而達(dá)到穩(wěn)定后其電流為2I0.選項D正確【答案】D學(xué)生分組探究二通電自感和斷電自感第1步探究分層設(shè)問，破解疑難1如圖465所示，L是自感系數(shù)足夠大的線圈，電阻可忽略不計，D1、D2和D3是三個完全相同的燈泡圖465請?zhí)骄恳韵聨讉€問題：(1)開關(guān)S閉合后，三個燈泡的亮度變化情況如何？(2)開關(guān)S斷開后，三個燈泡的亮度變化情況如何？【提示】(1)電感線圈L的自感系數(shù)足夠大，對電流的阻礙作用很強(qiáng)，S閉合瞬間，

11、線圈L中的電流幾乎為零，電源立即給D1、D2和D3三個燈泡供電，三個燈泡同時亮當(dāng)電流逐漸穩(wěn)定，線圈L產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢消失，線圈L起到“短路”作用，使得D1、D2熄滅，D3變得更亮(2)S斷開時，電源不再供電，D3立即熄滅，線圈L產(chǎn)生的自感電動勢與D1、D2構(gòu)成回路，使得D1、D2亮一下再慢慢熄滅2如圖466所示，一毛同學(xué)用多用電表的歐姆擋測量一個線圈的電阻，以判斷它是否斷路為方便測量，同桌的二毛同學(xué)用雙手分別握住線圈裸露的兩端，一毛用兩表筆與線圈兩端接觸，讀出阻值，再將表筆與線圈斷開在測量的過程中，二毛在某瞬間感到有強(qiáng)烈的電擊感，對此現(xiàn)象，應(yīng)如何解釋？圖466【提示】當(dāng)表筆與線圈斷開時，由于通

12、過線圈的電流突然減小到零，故在線圈中產(chǎn)生很大的自感電動勢，因二毛同學(xué)用雙手分別握住線圈裸露的兩端，故會感覺有電擊感第2步結(jié)論自我總結(jié)，素能培養(yǎng)1自感現(xiàn)象自感自感電路電路條件條件現(xiàn)象現(xiàn)象原因原因通電通電自感自感S閉合閉合的瞬間的瞬間A2先亮先亮由于由于A2支路支路為純電阻，為純電阻，不產(chǎn)生自感不產(chǎn)生自感現(xiàn)象現(xiàn)象A1逐漸逐漸亮起來亮起來由于由于L的自的自感作用，阻感作用，阻礙礙A1支路電支路電流增大流增大斷電斷電自感自感S斷開斷開的瞬間的瞬間A過一過一會兒才會兒才熄滅或熄滅或閃亮后閃亮后逐漸熄逐漸熄滅滅L與燈泡與燈泡A組成回路，組成回路，由于由于L的自的自感作用，感作用，使得使得A過過一會兒才一會

13、兒才熄滅熄滅2.燈泡亮度變化與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈串聯(lián)的燈泡 與線圈并聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖電路圖通電時通電時電流逐漸增大，燈電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮泡逐漸變亮電流突然變大，然電流突然變大，然后逐漸減小后逐漸減小斷電時斷電時電流逐漸減小燈泡電流逐漸減小燈泡逐漸變暗電流方向逐漸變暗電流方向不變不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2若若I2I1，燈泡逐，燈泡逐漸變暗；漸變暗；若若I2I1，燈泡閃亮后逐漸變暗燈泡閃亮后逐漸變暗. 兩種情況燈泡中電流兩種情況燈泡中電流方向均改變方向均改變第3步例證典例印證，思維深化如圖467所示，電路中電源內(nèi)阻不能忽略，電阻R的阻值和線圈L的自感系數(shù)

14、都很大，A、B為兩個完全相同的燈泡，當(dāng)S閉合時，下列說法正確的是()圖467AA比B先亮，然后A滅BB比A先亮，然后B逐漸變暗CA、B一起亮，然后A滅DA、B一起亮，然后B滅【思路點撥】(1)電流變化時，電感線圈對電流的變化有阻礙作用；(2)電流穩(wěn)定時，電感線圈相當(dāng)于一段導(dǎo)線的作用【解析】S閉合時，由于與A燈串聯(lián)的線圈L的自感系數(shù)很大，故在線圈上產(chǎn)生很大的自感電動勢，阻礙電流的增大，所以B比A先亮，故選項A、C、D錯誤；穩(wěn)定后，總電阻減小，路端電壓減小，流過B燈支路的電流減小，所以B燈逐漸變暗，故選項B正確【答案】B自感電動勢阻礙電流變化的兩種表現(xiàn)當(dāng)原電路斷開時，線圈的自感電動勢阻礙電流的減小

15、，此時線圈在新的電路中相當(dāng)于一個電源，表現(xiàn)為兩個方面：一個是自感電動勢所對應(yīng)的電流方向與原來線圈中電流方向一致；二是在斷電瞬間，自感電動勢所對應(yīng)的電流大小與原電流大小相等，以后此電流開始緩慢減小到零總之，通過線圈的電流不能突變第4步巧練精選習(xí)題，落實強(qiáng)化1如圖468所示電路中，L為一自感系數(shù)較大的線圈，電鍵S閉合電路穩(wěn)定后，電阻R2和線圈L均有電流通過現(xiàn)將電鍵S斷開瞬間()圖468A流經(jīng)R2和L的電流方向都向左B流經(jīng)R2和L的電流方向都向右C流經(jīng)R2的電流方向向右，流經(jīng)L的電流方向向左D流經(jīng)R2的電流方向向左，流經(jīng)L的電流方向向右【解析】電路穩(wěn)定時L的電流方向都向左，電鍵斷開瞬間，L相當(dāng)于電源

16、與R2組成閉合回路，流經(jīng)R2的電流方向向右，流經(jīng)L的電流方向向左，故選項C正確【答案】C2如圖469(a)、(b)中，電阻R和自感線圈L的電阻值相等，接通開關(guān)S，使電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，燈泡D發(fā)光，則下列說法正確的是()圖469在電路(a)中，斷開S，D將漸漸變暗在電路(a)中，斷開S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗在電路(b)中，斷開S，D將漸漸變暗在電路(b)中，斷開S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗A(chǔ) B C D【解析】在電路(a)中自感線圈L與燈泡D串聯(lián)，D與L電流相等，斷開S時線圈產(chǎn)生的自感電動勢將使D與L中的電流從穩(wěn)定狀態(tài)逐漸減弱，D將漸漸變暗在電路(b)中，L與D并聯(lián)，由電阻R和自感線圈

17、L的電阻值相等可推知，穩(wěn)定時L中電流比D中電流大，斷開S的瞬間，L中電流從穩(wěn)定值逐漸減小，故S斷開瞬間，通過燈泡D的電流先變大后逐漸減弱，D將先變得更亮，然后漸漸變暗，故選項D正確【答案】D自感現(xiàn)象的分析思路自感現(xiàn)象的分析，通常包括通電自感和斷電自感兩類基本問題對通、斷電自感現(xiàn)象進(jìn)行分析，首先要明確引起自感現(xiàn)象的原因，即通過自感線圈的電流怎樣變化，是增大還是減小當(dāng)電流增大時(如通電)，自感電動勢方向與電流方向相反，阻礙電流增大；當(dāng)電流減小時(如斷電)，自感電動勢方向與電流方向相同，阻礙電流減小另外還必須弄清電流的方向，特別是斷電時的電流流向 必須注意，斷電時自感電流的大小不會超過斷電前瞬間線圈

18、中電流的大小如圖4610所示的電路中，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將S突然斷開，則S斷開前后，能正確反映流過燈泡的電流I隨時間t變化關(guān)系的是圖中的()圖4610【思路點撥】解答此題時，應(yīng)先要搞清楚研究什么元件上的電流隨時間的變化關(guān)系；然后再根據(jù)線圈的自感電動勢引起的感應(yīng)電流的方向與原來電流的方向是相同還是相反、大小如何等因素來確定圖象【解析】S斷開前，通過燈泡D的電流是穩(wěn)定的，其值為1 AS斷開瞬間，燈泡支路的電流立即減為零，但是自感線圈的支路由于自感現(xiàn)象會產(chǎn)生與線圈中原電流方向相同的感應(yīng)電動勢，使線圈中的電流將從原來的2 A逐漸減小，方向不變，且由于它和燈泡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逐漸減小為零，但是方向與原來通過燈泡D的電流