高二物理人教版選修3-2課件：第四章 8 互感和自感

1、第四章電磁感應(yīng)學(xué)案8 互感和自感目標(biāo)定位1.了解互感現(xiàn)象及其應(yīng)用.2.能夠通過電磁感應(yīng)的有關(guān)規(guī)律分析通電自感和斷電自感現(xiàn)象.3.了解自感電動勢的表達(dá)式E ，知道自感系數(shù)的決定因素.4.了解自感現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化.知識探究自我檢測一、互感現(xiàn)象 問題設(shè)計如圖1所示電路中，兩個線圈之間并沒有導(dǎo)線相連，為什么閉合開關(guān)時，電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)呢？知識探究答案雖然兩個線圈之間并沒有導(dǎo)線相連，但當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，所以電流表指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn).圖1要點提煉1.定義：兩個相互靠近的線圈，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電

2、動勢，這種現(xiàn)象叫互感.2.作用：利用互感現(xiàn)象可以把 由一個線圈傳遞到另一個線圈，如變壓器、收音機的磁性天線.3.危害：互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個相互靠近的電路之間，電力工程和電子電路中，有時會影響電路正常工作.能量二、自感現(xiàn)象 問題設(shè)計1.通電自感：如圖2所示，開關(guān)S閉合的時候兩個燈泡的發(fā)光情況有什么不同？圖2答案燈泡A2立即正常發(fā)光，燈泡A1逐漸亮起來.2.斷電自感：如圖3所示，先閉合開關(guān)使燈泡發(fā)光，然后斷開開關(guān).圖3(1)開關(guān)斷開前后，流過燈泡的電流方向有何關(guān)系？答案S閉合時，燈泡A中電流向左，S斷開瞬間，燈泡A中電流方向向右，所以開關(guān)S斷開前后，流過燈泡的電流方向相反.(2)在斷開過程中，

3、有時燈泡閃亮一下再熄滅，有時燈泡只會緩慢變暗直至熄滅，請分析上述兩種現(xiàn)象的原因是什么？答案在電源斷開后燈泡又閃亮一下的原因是燈泡斷電后自感線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流比原線圈中的電流大.要想使燈泡閃亮一下再熄滅，就必須使自感線圈的電阻小于與之并聯(lián)的燈泡的電阻.而當(dāng)線圈電阻大于燈泡電阻時，燈泡只會延遲一段時間再熄滅.要點提煉1.定義：當(dāng)一個線圈中的電流自身發(fā)生變化時，它產(chǎn)生的 (填“變化”或“不變”)的磁場不僅在鄰近的電路中激發(fā)出感應(yīng)電動勢，同樣也在本身激發(fā)出感應(yīng)電動勢的電磁感應(yīng)現(xiàn)象.2.公式：E ，其中L是自感系數(shù)，簡稱自感或電感，單位： .符號： .1 mH H；1 H H變化亨利H1031063.

4、決定因素：與線圈的大小、形狀、 ，以及是否有 等因素有關(guān)，與E、I、t等無關(guān).4.對通電自感和斷電自感現(xiàn)象的分析自感電動勢總是 線圈中電流的變化，但不能 線圈中電流的變化.(1)通電瞬間自感電動勢 電流的增加，與線圈串聯(lián)的燈泡在通電后會逐漸變亮，直到穩(wěn)定.通電瞬間自感線圈處相當(dāng)于斷路，電流穩(wěn)定時自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)線.匝數(shù)鐵芯阻礙阻止阻礙(2)以圖3電路為例，斷電時自感線圈處相當(dāng)于電源，若斷電前，自感線圈電流大小IL 燈泡的電流IA則燈會閃亮一下再熄滅；若斷電前自感線圈中的電流IL 燈泡中的電流IA則不會出現(xiàn)閃亮，而是逐漸熄滅.要注意斷電前后通過燈泡的電流方向是否變化.大于小于或等于典例精析一、互

5、感現(xiàn)象的理解與應(yīng)用例1如圖4所示，是一種延時裝置的原理圖，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 ()圖4A.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，延時將變化解析線圈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B正確，A錯誤；

6、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C正確，D錯誤.答案BC二、自感現(xiàn)象的分析例2如圖5所示，電感線圈L的自感系數(shù)足夠大，其直流電阻忽略不計，LA、LB是兩個相同的燈泡，且在下列實驗中不會燒毀，電阻R2阻值約等于R1的兩倍，則 ()A.閉合開關(guān)S時，LA、LB同時達(dá)到最亮，且LB更亮一些B.閉合開關(guān)S時，LA、LB均慢慢亮起來，且LA更亮一些C.斷開開關(guān)S時，LA慢慢熄滅，LB馬上熄滅D.斷開開關(guān)S時，LA慢慢熄滅，LB閃亮后才慢慢熄滅圖5解析由于燈泡LA與線圈L串聯(lián)，燈泡LB與電阻R2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L

7、B先亮，A、B錯誤；由于LA所在的支路電阻阻值偏小，故穩(wěn)定時電流大，即LA更亮一些，；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，電流從線圈中電流開始減小，即從IA減小，故LA慢慢熄滅，LB閃亮后才慢慢熄滅，C錯誤、D正確.答案D針對訓(xùn)練如圖6所示，L為一純電感線圈(即電阻為零)，LA是一燈泡，下列說法正確的是 ()A.開關(guān)S接通瞬間，無電流通過燈泡B.開關(guān)S接通后，電路穩(wěn)定時，無電流通過燈泡C.開關(guān)S斷開瞬間，無電流通過燈泡D.開關(guān)S接通瞬間，燈泡中有從a到b的電流，而在開關(guān)S 斷開瞬間，燈泡中有從b到a的電流圖6解析開關(guān)S接通瞬間，燈泡中的電流從a到b，A錯誤；線圈由于自感作

8、用，通過它的電流逐漸增加，開關(guān)S接通后，電路穩(wěn)定時，純電感線圈對電流無阻礙作用，將燈泡短路，燈泡中無電流通過，B正確；開關(guān)S斷開的瞬間，由于線圈的自感作用，線圈中原有向右的電流將逐漸減小，線圈與燈泡形成回路，故燈泡中有從b到a的瞬間電流，C錯誤，D正確.答案BD三、自感現(xiàn)象的圖象問題例3如圖7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，現(xiàn)將S突然斷開，S斷開前后，能正確反映流過燈泡的電流i隨時間t變化關(guān)系的圖象是()圖7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，自感線圈的支路由于自感現(xiàn)象會產(chǎn)生與線圈中原電流方向相同的感應(yīng)電動勢

9、，使線圈中的電流從原來的2 A逐漸減小，方向不變，且同燈泡D構(gòu)成回路，通過燈泡D的電流和線圈L中的電流相同，也應(yīng)該是從2 A逐漸減小到零，但是方向與原來通過燈泡D的電流方向相反，D對.答案D課堂要點小結(jié)1.(對互感現(xiàn)象的理解與應(yīng)用)在無線電儀器中，常需要在距離較近處安裝兩個線圈，并要求當(dāng)一個線圈中有電流變化時，對另一個線圈中的電流的影響盡量小.則圖中兩個線圈的相對安裝位置最符合該要求的是()自我檢測解析互相垂直的線圈由于產(chǎn)生的磁場互相垂直，因而影響較小，D正確.D2.(對自感現(xiàn)象的理解)關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說法正確的是()A.感應(yīng)電流一定和原來的電流方向相反B.對于同一線圈，當(dāng)電流變化越大時，線

10、圈產(chǎn)生的自感電動勢 也越大C.對于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時，線圈的自感系數(shù)也越大D.對于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時，線圈中的自感電動勢也 越大解析當(dāng)電流增大時，感應(yīng)電流的方向與原來的電流相反，當(dāng)電流減小時，感應(yīng)電流的方向與原來的電流相同，故選項A錯誤；自感電動勢的大小，與電流變化快慢有關(guān)，與電流變化大小無關(guān)，故選項B錯誤，D正確；自感系數(shù)只取決于線圈本身的因素，與電流變化情況無關(guān).故選項C錯誤.答案D3.(自感現(xiàn)象的分析)如圖8所示電路中， 、 是兩只相同的電流表，電感線圈L的直流電阻與電阻R阻值相等.下面判斷正確的是()圖8A.開關(guān)S接通的瞬間，電流表 的讀數(shù)大于 的讀數(shù)B.開關(guān)S接通的瞬間，電流表 的讀數(shù)小于 的讀數(shù)C.開關(guān)S接通，電路穩(wěn)定后再斷開的瞬間，電流表 的讀 數(shù)大于 的讀數(shù)D.開關(guān)S接通，電路穩(wěn)定后再斷開的瞬間，電流表 的 讀數(shù)等于 的讀數(shù)答案BD4.如圖9所示的電路中，L是一自感系數(shù)很大、直流電阻不計的線圈，D1、D2、D3是三個完全相同的燈泡，E是內(nèi)阻不計的電源.在t0時刻，閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后在t1時刻斷開開關(guān)S.規(guī)定以電路穩(wěn)定時流過D1、D2的電流方向為正方向，分別用I1、I2表示流過D1和D2的電流，則下列圖中能定性描述電流隨時間t變化關(guān)