2019版高中物理第四章6互感和自感課件新人教版選修.pptx

1、6互感和自感,1.互感現(xiàn)象 了解什么是互感現(xiàn)象,了解互感現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用和防止。 2.自感現(xiàn)象 了解什么是自感現(xiàn)象,了解自感現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用和防止;能夠運(yùn)用電磁感應(yīng)的有關(guān)規(guī)律分析通、斷電自感現(xiàn)象;了解自感電動(dòng)勢的計(jì)算式。 3.自感系數(shù) 知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理量,知道它的大小與哪些因素有關(guān),知道它的單位。,1,2,3,4,1.互感現(xiàn)象 (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)生的變化的磁場會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象?；ジ鞋F(xiàn)象中,產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫作互感電動(dòng)勢。 (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“

2、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,電力工程和電子電路中,有時(shí)會(huì)影響電路正常工作,這時(shí)要設(shè)法減小電路間的互感。,1,2,3,4,2.自感現(xiàn)象 (1)定義:一個(gè)線圈中的電流變化時(shí),它所產(chǎn)生的變化的磁場在它本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象。由于自感而產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫作自感電動(dòng)勢。,1,2,3,4,(2)通電自感和斷電自感。,1,2,3,4,結(jié)合電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件想一想,互感現(xiàn)象與自感現(xiàn)象是否屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象? 提示:兩者都屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象,都遵循法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。,1,2,3,4,3.自感電動(dòng)勢與自感系數(shù) (1)自感電動(dòng)勢,1,2,3,4

3、,若一個(gè)線圈中的電流在均勻增大,那么這個(gè)線圈的自感系數(shù)將如何變化? 提示:不變,這是因?yàn)樽愿邢禂?shù)由線圈本身特征決定,不隨電流而變。,1,2,3,4,4.磁場的能量 (1)自感現(xiàn)象中的磁場能量 線圈中電流從無到有時(shí),磁場從無到有,電源的能量輸送給磁場,儲(chǔ)存在磁場中。 線圈中電流減小時(shí),磁場中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為電能。 (2)電的“慣性” 自感電動(dòng)勢有阻礙線圈中電流變化的慣性。,1,2,3,4,1.自感現(xiàn)象問題的分析思路 (1)明確通過自感線圈的電流的變化情況(增大還是減小)。 (2)判斷自感電動(dòng)勢方向,電流增加時(shí)(如通電),自感電動(dòng)勢方向與原電流方向相反,阻礙電流增加,電流逐漸增大;電流減小時(shí)(

4、如斷電),自感電動(dòng)勢方向與原電流方向相同,阻礙電流減小,線圈中電流逐漸減小。 (3)明確電路中與線圈串聯(lián)的元件,元件中的電流大小與線圈中電流大小有相同的變化規(guī)律。,1,2,3,4,2.線圈對(duì)變化電流的阻礙作用與對(duì)穩(wěn)定電流的阻礙作用的區(qū)別 (1)兩種阻礙作用產(chǎn)生的原因不同 線圈對(duì)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(duì)穩(wěn)定電流阻礙作用的產(chǎn)生原因是金屬對(duì)定向運(yùn)動(dòng)電子的阻礙作用。線圈對(duì)變化電流的阻礙作用,是由線圈的自感現(xiàn)象引起的,當(dāng)通過線圈中的電流變化時(shí),穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生自感電動(dòng)勢,阻礙線圈中電流的增大或減小。 (2)兩種阻礙作用產(chǎn)生的效果不同 線圈電阻決定了電流所能達(dá)到

5、的穩(wěn)定值,對(duì)變化電流的阻礙作用決定了要達(dá)到穩(wěn)定值所需的時(shí)間。 (3)兩種阻礙作用過程中能量轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)不同 導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的結(jié)果是由電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能;線圈對(duì)變化電流阻礙作用的結(jié)果是實(shí)現(xiàn)電能和磁場能的相互轉(zhuǎn)化。,1,2,3,4,3.通、斷電自感中燈泡亮度變化問題,1,2,3,4,溫馨提示在處理通、斷電自感中燈泡亮度變化問題時(shí),不能一味套用結(jié)論,要具體問題具體分析,關(guān)鍵要搞清電路的連接情況。例如,在如圖所示電路中,L為自感系數(shù)較大的線圈,電路穩(wěn)定后小燈泡正常發(fā)光,在斷開電路的瞬間,通過線圈的電流從有到無,線圈將產(chǎn)生自感電動(dòng)勢,但由于線圈與燈泡不能構(gòu)成閉合回路,因此燈泡不是慢慢熄滅,而是立即熄滅。,

6、1,2,3,4,4.自感現(xiàn)象的應(yīng)用和防止 (1)應(yīng)用 如日光燈電路中的鎮(zhèn)流器,無線電設(shè)備中和電容器一起組成的振蕩電路等。需要利用自感現(xiàn)象時(shí),可以適當(dāng)?shù)卦龃笞愿邢禂?shù)。 (2)危害及防止 在自感系數(shù)很大而電流又很強(qiáng)的電路中,切斷電路的瞬間,會(huì)因產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢而產(chǎn)生電弧,從而危及工作人員和設(shè)備的安全,此時(shí)可用特制的安全開關(guān)。制作精密電阻時(shí),采用雙線繞法可以抵消自感現(xiàn)象產(chǎn)生的效果。要防止自感現(xiàn)象的發(fā)生、減小因自感而造成的危害,可以阻斷自感形成所必需的通路或設(shè)法減小自感系數(shù)。,類型一,類型二,類型三,類型四,類型一 通、斷電自感中燈泡亮度的變化問題 【例題1】如圖所示,線圈的自感系數(shù)很大,直流電阻

7、為零,電阻RRL,在開關(guān)S斷開后,燈泡明暗情況如何變化? 點(diǎn)撥:S斷開前燈泡中的電流由電源提供,S斷開后由于自感現(xiàn)象,線圈相當(dāng)于電源對(duì)燈泡供電。,類型一,類型二,類型三,類型四,解析:當(dāng)S斷開后,原來電源提供的電流I2立即消失,但自感線圈貯存的磁場能釋放轉(zhuǎn)化成電能通過小燈泡。通過自感線圈的電流I1由于自感的作用,在電路切斷后是逐漸衰減的,因而S斷開后通過燈泡的電流由I1逐漸減小到零。因?yàn)镽RL,所以I1I2。,類型一,類型二,類型三,類型四,類型二 對(duì)自感電動(dòng)勢的理解 【例題2】如圖所示,多匝線圈L的電阻和電池內(nèi)阻不計(jì),兩個(gè)電阻的阻值都是R,開關(guān)S原來是斷開的,電流,A.有阻礙電流的作用,最后

8、電流由I0減小到零 B.有阻礙電流的作用,最后電流總小于I0 C.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,類型一,類型二,類型三,類型四,點(diǎn)撥:當(dāng)電路中有電感器時(shí),若電路中的電流發(fā)生變化,電感器L的作用總是阻礙電流的變化。當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí),電感器L相當(dāng)于一段導(dǎo)體。 解析:開關(guān)S由斷開到閉合,回路的電流要增大,因而在L上要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢,根據(jù)楞次定律,自感電動(dòng)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自感電動(dòng)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,因而達(dá)到穩(wěn)定后,其電流為2I0。選項(xiàng)D正確。 答案:D 題后反

9、思在自感現(xiàn)象中,自感電動(dòng)勢“阻礙”的是電流的變化,而不是“阻止”電流變化,是對(duì)電流變化的延緩,使其不發(fā)生突變。,類型一,類型二,類型三,類型四,類型三 自感現(xiàn)象的防止和應(yīng)用 【例題3】在制作精密電阻時(shí),為了消除使用過程中由于電流變化而引起的自感現(xiàn)象,采用雙線并繞的方法,如圖所示。其道理是() A.當(dāng)電路中的電流變化時(shí),兩股導(dǎo)線產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢相互抵消 B.當(dāng)電路中的電流變化時(shí),兩股導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電流相互抵消 C.當(dāng)電路中的電流變化時(shí),兩股導(dǎo)線中原電流的磁通量相互抵消 D.以上說法都不對(duì) 點(diǎn)撥:自感現(xiàn)象的本質(zhì)是電磁感應(yīng),要想消除使用過程中的自感現(xiàn)象,只要?jiǎng)?chuàng)造條件讓它不滿足電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件即可。

10、,類型一,類型二,類型三,類型四,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。 答案:C 題后反思只要我們掌握了自感現(xiàn)象的產(chǎn)生條件,就可以根據(jù)需要對(duì)自感現(xiàn)象進(jìn)行應(yīng)用或加以防止。,類型一,類型二,類型三,類型四,類型四 自感現(xiàn)象中的圖像問題 【例題4】如圖所示的電路中,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,S斷開前后,能正確反映流過燈泡的電流i隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖像是(),類型一,類型二,類型三,類型四,點(diǎn)撥:解題時(shí),先要搞清楚研究什么元件上的電流隨時(shí)間的變化關(guān)系;其次要根據(jù)線圈的自感電動(dòng)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、大小如何變化等因素來確定圖像。 解析:開關(guān)S斷開前,通過燈泡D的電流是穩(wěn)定的,其值為1 A。開關(guān)S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(huì)產(chǎn)生與線圈中原電流方向相同的感應(yīng)電動(dòng)勢,使線圈中的電流從原來