高中物理(新教材)選修二課件2：2-4互感和自感 人教版

第2章電磁感應(yīng)第4節(jié)互感和自感※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)識自感電動勢的作用※知道自感系數(shù)的意義和決定因素。會分析自感現(xiàn)象中電流的變化學(xué)習(xí)目標(biāo)課堂切入變壓器、電動機(jī)等器材都有很大的線圈，當(dāng)電路中的開關(guān)斷開時，在開關(guān)中的金屬片之間會產(chǎn)生火花放電，你知道這是為什么嗎？1．互感互不相連的并相互靠近的兩個線圈，當(dāng)一個線圈的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生__________，這種現(xiàn)象叫做互感。(如圖所示)知識1、互感現(xiàn)象感應(yīng)電動勢2．互感電動勢互感現(xiàn)象中的電動勢叫__________。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?；ジ须妱觿菀粋€電路互感現(xiàn)象知識2、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．自感電動勢由于_____而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。3．通電自感和斷電自感本身的電流自感電路現(xiàn)象自感電動勢的作用通電自感接通電源的瞬時，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．概念自感電動勢與導(dǎo)體中電流的變化率成正比，比例恒量即為__________，簡稱自感或電感。2．決定因素自感系數(shù)L與線圈的形狀、長短、_____及__________有關(guān)。線圈的橫截面積越大，線圈越長，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會比沒有鐵芯時________。知識3、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H)1H＝_____mH＝____μH。4．物理意義表征線圈產(chǎn)生自感電動勢_________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安時產(chǎn)生的自感電動勢的大小。103106本領(lǐng)大小3．單位亨利(符號H)1H＝_____mH＝____μH。4．物理意義表征線圈產(chǎn)生自感電動勢_________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安時產(chǎn)生的自感電動勢的大小。103106本領(lǐng)大小1．自感現(xiàn)象中的磁場能量(1)線圈中電流從無到有，磁場從無到有，電源把能量輸送給_____，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。2．電的“慣性”自感電動勢有阻礙線圈中_________的“慣性”。知識4、磁場的能量磁場磁場磁場電流變化重點難點一、對自感現(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．對自感電動勢的理解(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)電動勢。(2)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)。(3)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①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；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．自感電動勢的大小根據(jù)已知條件不同，自感電動勢的大小可以有以下兩種算法：

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，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。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，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。三、磁場的能量自感現(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，電源克服自感的阻礙作用做功，把電能儲存在線圈中，此時，電能變成了磁場能；斷開開關(guān)時，儲存在線圈中的磁場能釋放出來轉(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。自感實驗告訴我們：磁場具有能量，磁場能夠儲存能量。A．由于A線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時釋放D的作用B．由于B線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時釋放D的作用C．如果斷開B線圈的開關(guān)S2，無延時作用D．如果斷開B線圈的開關(guān)S2，延時將變長題型1、對互感現(xiàn)象的分析如圖所示，是一種延時開關(guān)的原理圖，當(dāng)S1閉合時，電磁鐵F將銜鐵D吸下，C線路接通；當(dāng)S1斷開時，由于電磁感應(yīng)作用，D將延遲一段時間才被釋放。則(

)解析：線圈A中的磁場隨開關(guān)S1的閉合而產(chǎn)生，隨S1的斷開而消失。當(dāng)S1閉合時，線圈A中的磁場穿過線圈B，當(dāng)S2閉合，S1斷開時，線圈A在線圈B中的磁場變?nèi)?，線圈B中有感應(yīng)電流，B中電流的磁場繼續(xù)吸引D而起到延時的作用，所以選項B正確，選項A錯誤；若S2斷開，線圈B中不產(chǎn)生感應(yīng)電流而起不到延時作用，所以選項C正確，選項D錯誤。答案：BC題型2、對自感現(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，然后漸漸變暗如圖(a)、(b)中，電阻R和自感線圈L的電阻值相等，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，燈泡D發(fā)光，則(

)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時產(chǎn)生自感電動勢將使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AD正確。答案：AD題型3、互感、自感現(xiàn)象的應(yīng)用如圖所示的是一種觸電保安器，變壓器A處用雙股相線(火線)和零線平行繞制成圈，然后接到用電器上，B處有一個輸出線圈，一旦有電流，經(jīng)放大后便能立即推動繼電器J切斷電源，下列情況下能起保安作用的是哪一種？說明理由。(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J切斷電源。(2)不能。理由同(1)。(3)能。因為有電流通過人體而流入地下，使A中零線與火線的電流不同從而產(chǎn)生磁場，B中磁通量發(fā)生改變，B中產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而推動J切斷電源。點評：本例是互感現(xiàn)象的具體實際應(yīng)用，通過對本題的研究，深刻理解互感現(xiàn)象。易錯點：對自感現(xiàn)象理解不深導(dǎo)致錯誤A．LA、LB會突然亮一下再熄滅B．LA會突然亮一下再熄滅，LB突然熄滅C．LA、LB同時熄滅D．LB先熄滅，LA后熄滅在如圖所示的電路中，LA、LB為兩個完全相同的燈泡，L是自感線圈，在S閉合狀態(tài)下，LA、LB都能正常發(fā)光。現(xiàn)突然斷開S，則(

)易錯分析：本題易錯選項及錯誤原因分析如下易錯選項錯誤原因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；而對于燈泡LB，只考慮電源的電流，沒考慮自感電流對LB的影響D不能正確分析電路，認(rèn)為自感只對LA燈所在電路有阻礙，對LB燈所在電路無影響；實際上當(dāng)開關(guān)S斷開后，LA、LB燈構(gòu)成了同一回路，電流變化相同，應(yīng)同時熄滅正確解答：在S接通狀態(tài)下，LA、LB都能正常發(fā)光，則兩支路的電流相等，都為I；當(dāng)開關(guān)S斷開時，由LA、LB及線圈組成閉合回路，電流由I減小，所以LA、LB中電流不會比原來大，因此LA、LB一定不會突然亮一下，而是同時變暗到熄滅，選項C正確，A、B、D錯誤。正確答案：C課堂小結(jié)備用工具&資料正確解答：在S接通狀態(tài)下，LA、LB都能正常發(fā)光，則兩支路的電流相等，都為I；當(dāng)開關(guān)S斷開時，由LA、LB及線圈組成閉合回路，電流由I減小，所以LA、LB中電流不會比原來大，因此LA、LB一定不會突然亮一下，而是同時變暗到熄滅，選項C正確，A、B、D錯誤。正確答案：C易錯點：對自感現(xiàn)象理解不深導(dǎo)致錯誤A．LA、LB會突然亮一下再熄滅B．LA會突然亮一下再熄滅，LB突然熄滅C．LA、LB同時熄滅D．LB先熄滅，LA后熄滅在如圖所示的電路中，LA、LB為兩個完全相同的燈泡，L是自感線圈，在S閉合狀態(tài)下，LA、LB都能正常發(fā)光?，F(xiàn)突然斷開S，則(

)課堂切入變壓器、電動機(jī)等器材都有很大的線圈，當(dāng)電路中的開關(guān)斷開時，在開關(guān)中的金屬片之間會產(chǎn)生火花放電，你知道這是為什么嗎？知識2、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．自感電動勢由于_____而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。3．通電自感和斷電自感本身的電流自感電路現(xiàn)象