高中人教物理選擇性必修二.4 互感和自感（課件）同步備課

1、人教版 選擇性必修第二冊2.4 互感和自感 第二章 電磁感應(yīng)兩個線圈A、B之間并沒有導(dǎo)線相連線圈A與手機(jī)(或MP3等)的音頻輸出端連接，線圈B與擴(kuò)音器的輸入端連接把線圈A插入線圈B時就能在擴(kuò)音器上聽見由手機(jī)輸出的聲音，這是為什么?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)電動勢的現(xiàn)象。產(chǎn)生的電動勢叫作互感電動勢。一、互感現(xiàn)象2. 應(yīng)用互感現(xiàn)象可以把能量由一個線圈傳遞到另一個線圈，變壓器、收音機(jī)的“磁性天線”就是利用互感現(xiàn)象制成的。無線充電變壓器能量轉(zhuǎn)化電能磁場能電能內(nèi)能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。在電力工程和電

2、子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路正常工作。互感的防止電路板 線圈的雙線繞法問題與思考 答案：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。在法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？例. 如圖甲所示，A、B 兩絕緣金屬環(huán)套在同一鐵芯上，A 環(huán)中電流 iA 隨時間 t 的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法中正確的是( ) At1 時刻，兩環(huán)作用力最大 Bt2 和 t3 時刻，兩環(huán)相互吸引 Ct2 時刻兩環(huán)相互吸引，t3 時刻兩環(huán)相互排斥 Dt3 和 t4 時刻，兩環(huán)相互吸引解析

3、：t1 時刻B 中感應(yīng)電流為零，故兩環(huán)作用力為零，A錯誤；t2 和 t3 時刻A環(huán)中電流在減小，則B環(huán)中產(chǎn)生與A環(huán)中同向的電流，故相互吸引，B正確，C錯誤，t4 時刻A中電流為零，兩環(huán)無相互作用，D錯誤。1. 自感現(xiàn)象當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場在線圈本身激發(fā)出感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。2. 自感電動勢由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫作自感電動勢。二、自感現(xiàn)象如圖所示，閉合開關(guān)S瞬間，兩個燈泡的表現(xiàn)并不相同，燈A2立刻正常發(fā)光，A1卻比A2遲一段時間才正常發(fā)光。為什么呢？合作探究1：原因：由于線圈L自身的磁通量增加，而產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，這個感應(yīng)電動勢總是阻礙磁通量的變化，即阻礙線圈中電流

4、的變化，故通過A1的電流不能立即增大，燈A1的亮度只能慢慢增加，最終與A2相同。 合作探究2：如圖所示，先閉合開關(guān)使燈泡發(fā)光，然后斷開開關(guān)。注意觀察開關(guān)斷開時燈泡的亮度，并思考：（1）開關(guān)斷開前后，流過燈泡的電流方向相同嗎？（2）在斷開過程中，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？現(xiàn)象：A1燈泡 A2燈泡 立即亮起來逐漸變亮，最終一樣亮R1SA1A2RLB原IA1IA2B感I感線圈L電流變化磁通量變化自身產(chǎn)生自感電動勢感應(yīng)電流自感現(xiàn)象阻礙電流（磁通量）變化：“增反減同” （1） I原增加，I原與I感方向相反 （2）I原減小，I原與I感方向相同 通

5、電自感的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)和解釋 如圖用電流傳感器收集開關(guān)斷開前后通過燈泡A、線圈L的電流IA、IL隨時間變化的數(shù)據(jù)：（1）若 RL=RA相等，請定性作出電腦上顯示的IA、IL時間變化圖像？（2）若 RL 遠(yuǎn)小于RA ，請定性作出電腦上顯示的IA、IL時間變化圖像？電流傳感器ALSIAILRL=RAIAILItRL 遠(yuǎn)小于RAIAILIt實(shí)驗(yàn)表明，磁場的強(qiáng)弱正比于電流的強(qiáng)弱，也就是說，磁通量的變化正比于電流的變化。因此，自感電動勢正比于電流的變化率L 自感系數(shù)簡稱自感或電感單位：亨利 HL：與線圈的大小、形狀、圈數(shù)及有無鐵芯有關(guān)三、自感系數(shù)約瑟夫亨利 Henry Joseph 1797-1878 美國

6、著名物理學(xué)家1867年起，任美國科學(xué)院第一任院長1829年制成了能提起一噸重鐵塊的電磁鐵；1830年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，1832年發(fā)現(xiàn)了電流的自感現(xiàn)象；在圖2.4-3的實(shí)驗(yàn)中，開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光還能維持一小段時間，有時甚至?xí)乳_關(guān)斷開之前更亮。這時燈泡的能量是從哪里來的？四、磁場的能量1. 自感現(xiàn)象中的磁場能量（1）線圈中電流從無到有時：磁場從無到有，電源的能量輸送給磁場，儲存在磁場中。（2）線圈中電流減小時：磁場中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為電能。 2. 電的“慣性”理解 當(dāng)線圈剛剛接通電源的時候。自感電動勢阻礙線圈中電流的增加; 當(dāng)電源斷開的時候。自感電動勢又阻礙線圈中電流的減小。線圈的自感系數(shù)

7、越大，這個現(xiàn)象越明顯，線圈能夠體現(xiàn)電的慣性。自感電動勢有阻礙線圈中電流變化的性質(zhì)。1.有關(guān)自感現(xiàn)象,下列敘述中正確的是：（ ）A、有鐵芯的多匝金屬線圈中,通過的電流強(qiáng)度 不變時,無自感現(xiàn)象發(fā)生,線圈的自感系數(shù)為零B、導(dǎo)體中所通電流發(fā)生變化時,產(chǎn)生的自感電 動勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化C、線圈中所通電流越大,產(chǎn)生的自感電動勢也越大D、線圈中所通電流變化越大,產(chǎn)生的自感電動勢也越大 B課堂訓(xùn)練2.如圖所示的電路中，A1和A2是兩個相同的小燈泡，線圈L的電阻可以忽略，下列說法正確的是( )A.合上開關(guān)S接通電路時,A2先亮,A1后亮,最后一樣亮B.合上開關(guān)S接通電路時,A2和A1始終一樣亮C.斷

8、開開關(guān)S切斷電路時,A2立刻熄滅,A1過一會兒才熄滅D.斷開開關(guān)S切斷電路時,A2和A1都要過一會兒才熄滅ADSA1A2L3. 如圖所示甲、乙中，自感線圈L的電阻很小，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，下列說法正確的是( )A在電路甲中，斷開S，A將立即熄滅B在電路甲中，斷開S，A將先變得更亮，然后逐漸變暗C在電路乙中，斷開S，A將逐漸變暗D在電路乙中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗D4.如圖所示電路中，A、B是兩個完全相同的燈泡，L是個理想電感線圈，下列說法正確的是()AS閉合時，A立即亮，然后逐漸熄滅BS閉合時，B立即亮，然后逐漸熄滅CS閉合足夠長時間后，B發(fā)光，而A不發(fā)光DS閉合足夠長時間后，B熄滅，而A發(fā)光AC5、某同學(xué)利用如圖所示電路研究自感現(xiàn)象。