高中物理(新教材)選修二課件5：2-4互感和自感 人教版

第二章電磁感應(yīng)4互感和自感新課導(dǎo)入課堂探究1．定義兩個(gè)相互靠近的線圈，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(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)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫作互感電動(dòng)勢(shì)。一、互感現(xiàn)象2．應(yīng)用互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈。變壓器、收音機(jī)的“磁性天線”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(gè)相互靠近的電路之間。在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作。1．自感現(xiàn)象當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)在它本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。2．自感電動(dòng)勢(shì)由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。二、自感現(xiàn)象

(1)通電瞬間自感線圈處相當(dāng)于斷路。(2)接通瞬間，電路中的電流要增大，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流的方向相反，阻礙電流的增大，使電流逐漸增大到穩(wěn)定狀態(tài)。(3)穩(wěn)定時(shí)自感線圈相當(dāng)于電阻(若線圈無(wú)電阻，則相當(dāng)于導(dǎo)線)。通電自感(1)通電瞬間自感線圈處相當(dāng)于斷路。(2)接通瞬間，電路中的電流要增大，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流的方向相反，阻礙電流的增大，使電流逐漸增大到穩(wěn)定狀態(tài)。(3)穩(wěn)定時(shí)自感線圈相當(dāng)于電阻(若線圈無(wú)電阻，則相當(dāng)于導(dǎo)線)。通電自感

斷電自感(2)燈泡中的電流是否增大一下再減小(也就是燈泡是否閃亮一下再熄滅)，取決于I2與I1誰(shuí)大誰(shuí)小，也就是取決于R和r誰(shuí)大誰(shuí)小。①如果R>r，就有I1>I2，燈泡會(huì)先閃亮一下再漸漸熄滅。②如果R＝r，燈泡會(huì)由原來(lái)亮度漸漸熄滅。③如果R<r，燈泡會(huì)先立即暗一些，然后漸漸熄滅。(2)燈泡中的電流是否增大一下再減小(也就是燈泡是否閃亮一下再熄滅)，取決于I2與I1誰(shuí)大誰(shuí)小，也就是取決于R和r誰(shuí)大誰(shuí)小。①如果R>r，就有I1>I2，燈泡會(huì)先閃亮一下再漸漸熄滅。②如果R＝r，燈泡會(huì)由原來(lái)亮度漸漸熄滅。③如果R<r，燈泡會(huì)先立即暗一些，然后漸漸熄滅。對(duì)通電自感和斷電自感問(wèn)題的三點(diǎn)理解(1)通電時(shí)線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加且與原電流方向相反。(2)斷電時(shí)線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與原來(lái)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(lái)的值逐漸變小。(3)自感電動(dòng)勢(shì)只是延緩了電流的變化，但它不能阻止原電流的變化，更不能使原電流反向。自感現(xiàn)象的“三種狀態(tài)”“一個(gè)特點(diǎn)”(1)三種狀態(tài)①線圈通電瞬間可把線圈看成斷路；②斷電時(shí)自感線圈相當(dāng)于電源；③電流穩(wěn)定后，自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)體電阻，理想線圈電阻為零，相當(dāng)于短路。(2)一個(gè)特點(diǎn)在發(fā)生自感現(xiàn)象時(shí)，電流不發(fā)生“突變”。自感系數(shù)與線圈的大小、形狀、匝數(shù)，以及是否有鐵芯等因素有關(guān)。三、自感系數(shù)因?yàn)樗詫?duì)于一個(gè)特定的線圈，n、S是定值所以自感電動(dòng)勢(shì)1．自感現(xiàn)象中的磁場(chǎng)能量(1)線圈中電流從無(wú)到有時(shí)，磁場(chǎng)從無(wú)到有，電源的能量輸送給磁場(chǎng)，儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中。(2)線圈中電流減小時(shí)，磁場(chǎng)中的能量釋放出來(lái)轉(zhuǎn)化為電能。2．電的“慣性”自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙線圈中電流變化的“慣性”。四、磁場(chǎng)的能量例1

如圖所示，燈L1、L2完全相同，帶鐵芯的線圈L的電阻可忽略，則(

)A．S閉合的瞬間，L1、L2同時(shí)發(fā)光，接著L1變暗，L2變亮，最后L1熄滅B．S閉合瞬間，L1不亮，L2立即變亮C．S閉合瞬間，L1、L2都不立即變亮D．穩(wěn)定后再斷開S的瞬間，L2熄滅，L1比L2(原先亮度)更亮A典例精析解析：S接通的瞬間，線圈L支路中電流從無(wú)到有發(fā)生變化，因此，線圈L中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流增加。由于有鐵芯，自感系數(shù)較大，對(duì)電流的阻礙作用也就較強(qiáng)，所以S接通的瞬間線圈L中的電流非常小，即干路中的電流幾乎全部流過(guò)L1、L2，所以L1、L2會(huì)同時(shí)亮。又由于線圈L中電流很快穩(wěn)定，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)很快消失，L的阻值可忽略，對(duì)L1起到“短路”作用，因此，L1熄滅。這時(shí)電路的總電阻比剛接通時(shí)小，由恒定電流知識(shí)可知，L2會(huì)比以前更亮。穩(wěn)定后再斷開S的瞬間，L2立即熄滅，L1由于線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而亮一下再熄滅，斷開S前流過(guò)線圈L的電流和流過(guò)燈L2的電流相同，所以斷開S時(shí)，L1與L2斷開前的亮度一樣，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。例2圖1和圖2是演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖，L1和L2為電感線圈。實(shí)驗(yàn)時(shí)，圖1中斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；圖2中閉合開關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個(gè)相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說(shuō)法正確的是(

)A．圖1中，A1與L1的電阻值相同B．圖1中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，

A1中電流大于L1中電流C．圖2中，滑動(dòng)變阻器R與L2的電阻值相同D．圖2中，閉合S2瞬間，L2中電流與滑動(dòng)變阻器R中電流相等C解析：題圖1中，穩(wěn)定時(shí)通過(guò)A1的電流記為I1，通過(guò)L1的電流記為IL。S1斷開瞬間，A1突然變亮，可知IL>I1，因此A1和L1電阻不相等，所以A、B錯(cuò)誤。由于最終A2與A3亮度相同，所以兩支路電流I相同，根據(jù)部分電路歐姆定律可知，兩支路電壓U與電流I均相同，所以兩支路電阻相同。由于A2、A3完全相同，故滑動(dòng)變阻器R與L2的電阻值相同，所以C正確。題圖2中，閉合S2時(shí)，由于自感作用，通過(guò)L2與A2的電流I2會(huì)逐漸增大，而通過(guò)R與A3的電流I3立即變大，因此電流不相等，所以D錯(cuò)誤。備用工具&資料例2圖1和圖2是演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖，L1和L2為電感線圈。實(shí)驗(yàn)時(shí)，圖1中斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；圖2中閉合開關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個(gè)相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說(shuō)法正確的是(

)A．圖1中，A1與L1的電阻值相同B．圖1中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，

A1中電流大于L1中電流C．圖2中，滑動(dòng)變阻器R與L2的電阻值相同D．圖2中，閉合S2瞬間，L2中電流與滑動(dòng)變阻器R中電流相等C例1

如圖所示，燈L1、L2完全相同，帶鐵芯的線圈L的電阻可忽略，則(

)A．S閉合的瞬間，L1、L2同時(shí)發(fā)光，接著L1變暗，L2變亮，最后L1熄滅B．S閉合瞬間，L1不亮，L2立即變亮C．S閉合瞬間，L1、L2都不立即變亮D．穩(wěn)定后再斷開S的瞬間，L2熄滅，L1比L2(原先亮度)更亮A典例精析課堂探究1．定義兩個(gè)相互靠近的線圈，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(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)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫作互感電動(dòng)勢(shì)。一、互感現(xiàn)象1．自感現(xiàn)象當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)在它本身激發(fā)出感應(yīng)電