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文檔簡介

1、會計學(xué)1物理選修物理選修32461.了解互感現(xiàn)象及互感現(xiàn)象的應(yīng)用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3.了解自感系數(shù)的意義和決定因素4.知道磁場具有能量第1頁/共52頁1.自感現(xiàn)象是本節(jié)的重點2.分析斷電自感時,燈泡是否能閃亮一下再熄滅是本節(jié)的難點.第2頁/共52頁第3頁/共52頁第4頁/共52頁【思考】互感現(xiàn)象是否屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象,是否遵守楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律?提示:互感現(xiàn)象屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象,所以遵守楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律.第5頁/共52頁第6頁/共52頁第7頁/共52頁第8頁/共52頁第9頁/共52頁【思考】線圈對變化電流的阻礙作用與對穩(wěn)定電流的阻礙作用相同嗎?

2、提示:不同對變化電流的阻礙作用是由自感現(xiàn)象引起的,它決定了要達(dá)到穩(wěn)定值所需的時間;對穩(wěn)定電流的阻礙作用是由繞制線圈的導(dǎo)線的電阻引起的,決定了電流所能達(dá)到的穩(wěn)定值第10頁/共52頁第11頁/共52頁【思考】無軌電車在行駛的過程中,為什么車頂上的車弓處會產(chǎn)生電火花?提示: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)部的電動機的線圈會產(chǎn)生一個較大的瞬時自感電動勢,由于這個電動勢較大,使車弓與電網(wǎng)之間的空氣電離,產(chǎn)生放電現(xiàn)象.第12頁/共52頁一、自感現(xiàn)象的理解第13頁/共52頁1.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

3、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)致穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,因而在原線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.第14頁/共52頁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).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.第15頁/共52頁(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.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)

4、線的電阻引起的.第16頁/共52頁第17頁/共52頁【特別提醒】自感電動勢的兩個特點(1)自感電動勢阻礙自身電流的變化,但不能阻止,且自感電動勢阻礙自身電流變化的結(jié)果,會對其他電路元件的電流產(chǎn)生影響.(2)自感電動勢的大小跟自身電流變化的快慢有關(guān),電流變化越快,自感電動勢越大.第18頁/共52頁【典例1】如圖所示的電路中,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( )A.I1開始較大而后逐漸變小B.I1開始很小而后逐漸變大C.I2開始

5、很小而后逐漸變大D.I2開始較大而后逐漸變小第19頁/共52頁【解題指導(dǎo)】分析自感電流的大小時,應(yīng)注意“L 是一個自感系數(shù)較大的線圈”這一關(guān)鍵語句【標(biāo)準(zhǔn)解答】選A、C.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,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,電流逐漸減小,故A、C正確.第20頁/共52頁【互動探究】開關(guān)S由閉合狀態(tài)斷開后,分析R1和R2中電流的變化情況.【解析】S斷開后,由L、R2、R1組成臨時回路.由于自感電動

6、勢阻礙電流變小,所以R2中電流逐漸減小,而R1中電流與R2中電流變化規(guī)律相同.所以斷開開關(guān)后,R1中電流改變方向,并且大小變?yōu)榕cI2相等,然后逐漸減小.答案:R2中電流方向不變,由I2逐漸減小,R1中電流反向,由I2逐漸減小.第21頁/共52頁【變式備選】下列說法正確的是( )A.當(dāng)線圈中電流不變時,線圈中沒有自感電動勢B.當(dāng)線圈中電流反向時,線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電流的方向相反C.當(dāng)線圈中電流增大時,線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反D.當(dāng)線圈中電流減小時,線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反第22頁/共52頁【解析】選A、C.由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,當(dāng)線圈中電

7、流不變時,不產(chǎn)生自感電動勢,A對;當(dāng)線圈中電流反向時,相當(dāng)于電流減小,線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電流的方向相同,B錯;當(dāng)線圈中電流增大時,自感電動勢阻礙電流的增大,線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反,C對;當(dāng)線圈中電流減小時,自感電動勢阻礙電流的減小,線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相同,D錯.第23頁/共52頁二、對通電自感和斷電自感的理解在處理通斷電自感燈泡亮度變化問題時,不能一味套用結(jié)論,如通電時逐漸變亮,斷電時逐漸變暗,或閃亮一下逐漸變暗,要具體問題具體分析,關(guān)鍵要搞清楚電路連接情況第24頁/共52頁第25頁/共52頁第26頁/共52頁第27頁/共52頁【特別提

8、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.第28頁/共52頁【典例2】如圖甲、乙電路中,電阻R和自感線圈L的電阻值都很小,接通S,使電路達(dá)到穩(wěn)定,燈泡發(fā)光.下列判斷正確的是( )第29頁/共52頁A.在電路甲中斷開S,燈泡將漸漸變暗B.在電路甲中斷開S,燈泡將先變得更亮,然后漸漸變暗C.在電路乙中斷開S,燈泡將漸漸變暗D.在電路乙中斷開S,燈泡將先變得更亮,然后漸漸變暗【解題指導(dǎo)】解答本題按如下思路分析:第30頁/共52頁【標(biāo)準(zhǔn)解答】選A、D.電路甲穩(wěn)定時,IL=I燈,斷開S時,線圈L與燈泡、電阻R組成臨時回路,自感電動勢阻礙電流減小,線圈及燈

9、泡中電流逐漸減小,燈泡漸漸變暗,A對,B錯.電路乙穩(wěn)定時,ILI燈,斷開S時,線圈L與燈泡、電阻R組成臨時回路,由于自感作用,線圈中電流逐漸減小,燈泡中電流與線圈中電流大小相等,先變?yōu)镮L,后逐漸減小,所以燈泡先變得更亮,然后漸漸變暗,C錯,D對.第31頁/共52頁【規(guī)律方法】 自感問題的求解自感現(xiàn)象是由于通電導(dǎo)體(線圈)自身電流發(fā)生變化時,該電流磁場發(fā)生變化,因而線圈內(nèi)磁通量發(fā)生變化,導(dǎo)致的電磁感應(yīng)現(xiàn)象.因此,自感現(xiàn)象只是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一種特例,它仍遵循電磁感應(yīng)定律.分析自感現(xiàn)象除弄清這一點之外,還必須抓住以下三點: 第32頁/共52頁(1)自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化.當(dāng)原來電流

10、增大時,自感電動勢的方向與原來電流方向相反;當(dāng)原來電流減小時,自感電動勢的方向與原來電流方向相同.(2)“阻礙”不是“阻止”.“阻礙”電流變化的實質(zhì)是使電流不發(fā)生“突變”,使其變化過程有所延緩.(3)當(dāng)電路接通瞬間,自感線圈相當(dāng)于斷路;當(dāng)電路穩(wěn)定時,相當(dāng)于電阻,如果線圈沒有電阻,相當(dāng)于導(dǎo)線(短路);當(dāng)電路斷開瞬間,自感線圈相當(dāng)于電源.第33頁/共52頁【變式訓(xùn)練】如圖所示電路中,a、b兩燈相同,閉合開關(guān)S電路達(dá)到穩(wěn)定后兩燈一樣亮,則( )第34頁/共52頁A.當(dāng)S斷開的瞬間,a、b兩燈中電流立即變?yōu)榱鉈.當(dāng)S斷開的瞬間,a、b兩燈中都有向右的電流,兩燈不立即熄滅C.當(dāng)S閉合的瞬間,a燈比b燈先

11、亮D.當(dāng)S閉合的瞬間,b燈比a燈先亮【解析】選D.由于a燈與線圈L串聯(lián),b燈與電阻R串聯(lián),當(dāng)S閉合的瞬間,通過線圈的電流突然增大,線圈產(chǎn)生自感電動勢,阻礙電流的增加,所以b燈比a燈先亮,故C錯誤,D正確;當(dāng)S斷開的瞬間,線圈產(chǎn)生自感電動勢,兩燈組成的串聯(lián)電路中,有順時針方向的電流,故A、B錯誤第35頁/共52頁【典例】如圖所示,多匝電感線圈L的電阻和電池內(nèi)阻不計,兩個電阻的阻值都是R,開關(guān)S原來打開,電流I0 今合上開關(guān)S將電阻短路,于是線圈有自感電動勢產(chǎn)生,這時電動勢( )E2R,第36頁/共52頁A.有阻礙電流的作用,最后電流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

12、流增大的作用,因而電流I0保持不變D.有阻礙電流增大的作用,最后電流增大到2I0第37頁/共52頁【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)把握以下三點:關(guān)鍵點第38頁/共52頁【標(biāo)準(zhǔn)解答】選D.電路中有線圈和無線圈相比,有線圈的電路,由于線圈自感阻礙電流的變化,使電流從初態(tài)到末態(tài)要經(jīng)歷一段時間,而無線圈的電路,電流從初態(tài)到末態(tài)不需要時間,但有線圈的電路中的電流的變化是阻礙不住的,只不過由于阻礙使電流變化的時間稍長些,但末態(tài)值仍是在末狀態(tài)下的電路用穩(wěn)恒電流相關(guān)知識計算出來的電流值S閉合,電路中的電阻由2R減小到R,電流從增大到 由于電流的變化,使線圈中產(chǎn)生自感電動勢,阻礙電流的變化,即阻礙電流的增加,最后變化到穩(wěn)

13、定后的值即沒有自感作用后應(yīng)該達(dá)到的值,故D正確0EI2REIR 第39頁/共52頁 對斷電自感理解不深刻導(dǎo)致錯誤如圖所示,在S閉合狀態(tài)下,L1、L2都能發(fā)光.現(xiàn)突然斷開S,則L1會突然亮一下再熄滅嗎?L2的情況呢?第40頁/共52頁【正確解答】在S接通狀態(tài)下,L1與線圈L串聯(lián),通過它們的電流相等,斷開S后這個電流減小,所以L1中電流不會比原來大,因此L1一定不會突然亮一下,而是逐漸變暗到熄滅對于L2,在S接通狀態(tài)下,L2中的電流I2與線圈L中的電流I1在題給條件下不能確定哪個大,S斷開后,L、L1、L2構(gòu)成閉合回路,感應(yīng)電流在此回路流動,若在S斷開前,I1I2,則S斷開后,L2不會突然亮一下;

14、 如果S斷開前,I1I2,則S斷開后,L2會突然亮一下后再熄滅.第41頁/共52頁【易錯分析】解答本題時易犯錯誤具體分析如下:第42頁/共52頁1一個線圈的電流均勻增大,則這個線圈的( )A.自感系數(shù)也將均勻增大B.自感電動勢也將均勻增大C.磁通量的變化率也將均勻增大D.自感系數(shù)、自感電動勢都不變【解析】選D.自感系數(shù)是描述線圈本身特征的物理量,不隨電流的變化而變化;電流均勻變化,則磁通量的變化率和自感電動勢均不變,故D項正確第43頁/共52頁2.關(guān)于自感現(xiàn)象,下列說法正確的是( )A.感應(yīng)電流一定和原電流方向相反B.線圈中產(chǎn)生的自感電動勢較大時,其自感系數(shù)一定較大C.對于同一線圈,當(dāng)電流變化

15、較快時,線圈中的自感系數(shù)較大D.對于同一線圈,當(dāng)電流變化較快時,線圈中的自感電動勢也較大第44頁/共52頁【解析】選D.自感現(xiàn)象中感應(yīng)電動勢的方向遵從楞次定律當(dāng)原電流減小時,自感電動勢和自感電流與原電流方向相同;當(dāng)電流增大時,自感電流與原電流方向相反,所以A錯誤;自感電動勢的大小E 所以自感電動勢大不一定是由自感系數(shù)大引起的,有可能是電流的變化率很大引起的,故B錯誤;線圈自感系數(shù)的大小,由線圈本身決定,與線圈中有無電流以及電流變化的快慢無關(guān),故C錯誤;由E= 知,對于同一線圈,自感系數(shù)確定,當(dāng)電流變化較快時,線圈中產(chǎn)生的自感電動勢也越大,故D正確ILt,ILt第45頁/共52頁3.關(guān)于線圈中自

16、感電動勢大小的說法中正確的是( )A.電感一定時,電流變化越大,自感電動勢越大B.電感一定時,電流變化越快,自感電動勢越大C.通過線圈的電流為零的瞬間,自感電動勢為零D.通過線圈的電流為最大值的瞬間,自感電動勢最大【解析】選B.由E 可知,L一定時,電動勢正比于電流的變化率,與電流的大小、電流變化量的大小都沒有直接關(guān)系,故B正確ILt第46頁/共52頁4.如圖所示,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,當(dāng)斷開開關(guān)S的瞬間會有( )A.燈A立即熄滅B.燈A慢慢熄滅C.燈A突然閃亮一下再慢慢熄滅D.燈A突然閃亮一下再突然熄滅【解析】選A.當(dāng)開關(guān)S斷開時,由于通過自感線圈的電流從有變到零,線圈將產(chǎn)生自感電動勢,但由于線圈L與燈A串聯(lián),在S斷開后,不能形成閉合回路,因此燈A在開關(guān)斷開后,電源供給的電流為零,燈立即熄滅第47頁/共52頁5.如圖所示是測定自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻的電路,L

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