高中物理第4章電磁感應(yīng)6互感和自感講義新人教版選修

成才之路·物理路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索人教版·選修3-2電磁感應(yīng)第四章第六節(jié)互感和自感第四章學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1課堂情景切入2知識(shí)自主梳理3重點(diǎn)難點(diǎn)突破4考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)5課時(shí)作業(yè)8易錯(cuò)案例剖析6課堂知識(shí)構(gòu)建7學(xué)習(xí)目標(biāo)定位※了解互感現(xiàn)象及互感現(xiàn)象的應(yīng)用※了解自感現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)自感電動(dòng)勢(shì)的作用※知道自感系數(shù)的意義和決定因素。會(huì)分析自感現(xiàn)象中電流的變化課堂情景切入變壓器、電動(dòng)機(jī)等器材都有很大的線圈，當(dāng)電路中的開關(guān)斷開時(shí)，在開關(guān)中的金屬片之間會(huì)產(chǎn)生火花放電，你知道這是為什么嗎？知識(shí)自主梳理1．互感互不相連的并相互靠近的兩個(gè)線圈，當(dāng)一個(gè)線圈的電流變化時(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__________，這種現(xiàn)象叫做互感。(如圖所示)互感現(xiàn)象

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2．互感電動(dòng)勢(shì)互感現(xiàn)象中的電動(dòng)勢(shì)叫__________。3．互感的應(yīng)用和危害(1)互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)電路傳遞到另________。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。(2)在電力工程和電子電路中，_________有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作，這時(shí)要求設(shè)法減小電路間的互感?；ジ须妱?dòng)勢(shì)一個(gè)電路互感現(xiàn)象自感現(xiàn)象1．概念由于導(dǎo)體__________發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象。2．自感電動(dòng)勢(shì)由于_____而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3．通電自感和斷電自感本身的電流自感電路現(xiàn)象自感電動(dòng)勢(shì)的作用通電自感接通電源的瞬時(shí)，燈泡A1逐漸地_________阻礙電流的_____斷電自感斷開開關(guān)的瞬間，燈泡A逐漸_____，直到熄滅阻礙電流的_____亮起來增加變暗減小1．概念自感電動(dòng)勢(shì)與導(dǎo)體中電流的變化率成正比，比例恒量即為__________，簡(jiǎn)稱自感或電感。2．決定因素自感系數(shù)L與線圈的形狀、長(zhǎng)短、_____及__________有關(guān)。線圈的橫截面積越大，線圈越長(zhǎng)，匝數(shù)越密，其自感系數(shù)L就_____。如果線圈內(nèi)有鐵芯，則自感系數(shù)L會(huì)比沒有鐵芯時(shí)________。自感系數(shù)

自感系數(shù)匝數(shù)有無鐵芯越大大的多3．單位亨利(符號(hào)H)1H＝_____

mH＝____μH。4．物理意義表征線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)_________的物理量。數(shù)值上等于通過線圈的電流在1秒內(nèi)改變1安時(shí)產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的大小。103106本領(lǐng)大小1．自感現(xiàn)象中的磁場(chǎng)能量(1)線圈中電流從無到有，磁場(chǎng)從無到有，電源把能量輸送給_____，儲(chǔ)存在_____中。(2)線圈中電流減小時(shí)，_____中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為電能。2．電的“慣性”自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙線圈中_________的“慣性”。磁場(chǎng)的能量

磁場(chǎng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)電流變化重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、對(duì)自感現(xiàn)象的理解1．自感現(xiàn)象自感現(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(duì)自感電動(dòng)勢(shì)的理解(1)產(chǎn)生原因：通過線圈的電流發(fā)生變化，導(dǎo)致穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，因而在原線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(2)自感電動(dòng)勢(shì)的方向：當(dāng)原電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相反；當(dāng)原電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向相同(即：增反減同)。(3)自感電動(dòng)勢(shì)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(shí)間變長(zhǎng)，即總是起著推遲電流變化的作用。3．對(duì)電感線圈阻礙作用的理解①若電路中的電流正在改變，電感線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)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；②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。4．自感電動(dòng)勢(shì)的大小根據(jù)已知條件不同，自感電動(dòng)勢(shì)的大小可以有以下兩種算法：答案：由于車身顛簸，可使車弓瞬間離開電網(wǎng)，由于自感現(xiàn)象，電車內(nèi)部的電動(dòng)機(jī)的線圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的瞬時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)，由于這個(gè)電動(dòng)勢(shì)較大，使車弓與電網(wǎng)之間的空氣電離，產(chǎn)生放電現(xiàn)象。二、兩種電路的自感比較與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖通電時(shí)電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮電流突然變大，然后逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定斷電時(shí)電流逐漸減小燈泡逐漸變暗電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2①若I2≤I1，燈泡逐漸變暗；②若I2>I1，燈泡閃亮后逐漸變暗。兩種情況燈泡電流方向均改變特別提醒：電流減小時(shí)，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(dòng)勢(shì)可能大于原電源電動(dòng)勢(shì)。A．電源的內(nèi)阻較大 B．小燈泡電阻偏大C．線圈電阻偏大

D．線圈的自感系數(shù)較大答案：C解析：在斷電自感中，小燈泡是否閃亮取決于流過線圈L的電流要大于流過燈泡的電流，本實(shí)驗(yàn)未出現(xiàn)小燈泡閃亮的原因，最有可能是線圈電阻偏大，C正確。三、磁場(chǎng)的能量自感現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化仍然遵循能量守恒定律，其能量轉(zhuǎn)化過程是這樣的：閉合開關(guān)時(shí)，電源克服自感的阻礙作用做功，把電能儲(chǔ)存在線圈中，此時(shí)，電能變成了磁場(chǎng)能；斷開開關(guān)時(shí)，儲(chǔ)存在線圈中的磁場(chǎng)能釋放出來轉(zhuǎn)化成小燈泡的電能，該電能又通過發(fā)光、發(fā)熱，轉(zhuǎn)變成了光能和內(nèi)能。自感實(shí)驗(yàn)告訴我們：磁場(chǎng)具有能量，磁場(chǎng)能夠儲(chǔ)存能量。考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)對(duì)互感現(xiàn)象的分析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)將變長(zhǎng)解析：線圈A中的磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)變?nèi)?，線圈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，所以選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)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，所以選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：BCA．當(dāng)電路中電流變化時(shí)，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)互相抵消B．當(dāng)電路中電流變化時(shí)，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電流互相抵消C．當(dāng)電路中電流變化時(shí)，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的磁通量互相抵消D．以上說法均不正確答案：C解析：由于采用雙線并繞的方法，當(dāng)電流通過時(shí)，兩股導(dǎo)線中的電流方向是相反的，不管電流怎樣變化，任何時(shí)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(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此消除了自感，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，只有C正確。對(duì)自感現(xiàn)象的分析A．在電路(a)中，斷開S，D將漸漸變暗B．在電路(a)中，斷開S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗C．在電路(b)中，斷開S，D將漸漸變暗D．在電路(b)中，斷開S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗解析：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(shí)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)將使D與L中的電流值從穩(wěn)定狀態(tài)逐漸減小，D將漸漸變暗，而不是立即熄滅。在電路(b)中，L與D并聯(lián)，穩(wěn)定時(shí)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的電流變大，D將先變得更亮，然后漸漸變暗，故選項(xiàng)AD正確。答案：ADA．剛閉合開關(guān)S的瞬間，通過D1、D2的電流大小相等B．剛閉合開關(guān)S的瞬間，通過D1、D2的電流大小不相等C．閉合開關(guān)S待電路達(dá)到穩(wěn)定，D1熄滅，D2比原來更亮D．閉合開關(guān)S待電路達(dá)到穩(wěn)定，再將S斷開瞬間，D2立即熄滅，D1閃亮一下再熄滅答案：ACD解析：A.S閉合瞬間，由于自感線圈相當(dāng)于斷路，所以兩燈是串聯(lián)，電流相等，故A正確B錯(cuò)誤；C.閉合開關(guān)S待電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，D1被短路，D2比開關(guān)S剛閉合時(shí)更亮，C正確；D.S閉合穩(wěn)定后再斷開開關(guān)，D2立即熄滅，但由于線圈的自感作用，L相當(dāng)于電源，與D1組成回路，D1要閃亮一下再熄滅，故D正確?；ジ小⒆愿鞋F(xiàn)象的應(yīng)用

(1)增加開燈的盞數(shù)，能否切斷電源？(2)雙手分別接觸火線和零線，能否切斷電源？(3)單手接觸相線，腳與地接觸而觸電，能否切斷電源？解析：(1)不能。因A處線圈是采用的雙線繞法，增加開燈的盞數(shù)只會(huì)使電路中電流增大，但A中兩線中電流始終大小相等方向相反，磁通量相互抵消，B中磁通量不發(fā)生改變，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，故不能推動(dòng)J切斷電源。(2)不能。理由同(1)。(3)能。因?yàn)橛须娏魍ㄟ^人體而流入地下，使A中零線與火線的電流不同從而產(chǎn)生磁場(chǎng)，B中磁通量發(fā)生改變，B中產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而推動(dòng)J切斷電源。點(diǎn)評(píng)：本例是互感現(xiàn)象的具體實(shí)際應(yīng)用，通過對(duì)本題的研究，深刻理解互感現(xiàn)象。A．啟動(dòng)器兩腳a、b與啟動(dòng)器座接觸不良B．電容器C被燒斷C．電容器C被擊穿而短路D．鎮(zhèn)流器自感系數(shù)L太大答案：C解析：日光燈的點(diǎn)亮需要一個(gè)瞬時(shí)高壓加在燈管兩端，這要靠啟動(dòng)器來完成。日光燈的燈管中間不亮，說明未提供瞬時(shí)高壓，即啟動(dòng)器出現(xiàn)了故障。又因燈管兩端亮，說明電路是通的，選項(xiàng)C正確。易錯(cuò)案例剖析易錯(cuò)點(diǎn)：對(duì)自感現(xiàn)象理解不深導(dǎo)致錯(cuò)誤A．LA、LB會(huì)突然亮一下再熄滅B．LA會(huì)突然亮一下再熄滅，LB突然熄滅C．LA、LB同時(shí)熄滅D．LB先熄滅，LA后熄滅易錯(cuò)分析：本題易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因分析如下：易錯(cuò)選項(xiàng)錯(cuò)誤原因A搞不清燈泡突然亮一下的原因，把自感現(xiàn)象的延遲作用誤認(rèn)為能使燈泡突然亮一下B誤認(rèn)為有自感電流就能亮一下；而對(duì)于燈泡LB，只考慮電源的電流，沒考慮自感電流對(duì)LB的影響D不能正確分析電路，認(rèn)為自感只對(duì)LA燈所在電路有阻礙，對(duì)LB燈所在電路無影響；實(shí)際上當(dāng)開關(guān)