高中物理 2.2 自感 魯科選修32

第2節(jié)自感..12-31.自感現(xiàn)象(1)定義:由導體本身的電流變化所產(chǎn)生的電磁感應的現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象。(2)通電自感和斷電自感。.12-32.自感電動勢(1)由導體自身電流變化所產(chǎn)生的感應電動勢叫做自感電動勢。(2)自感電動勢總是要阻礙導體自身的電流發(fā)生變化。3.自感系數(shù)(1)自感電動勢的大小。E=,其中L是自感系數(shù),簡稱自感或電感。單位:亨利,符號:H。(2)決定線圈自感系數(shù)大小的因素:線圈的大小、形狀、匝數(shù),以及是否有鐵芯等。.12-3練一練(多選)下列關(guān)于自感的說法中正確的是(

)A.自感是由于導體自身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象B.自感電動勢的大小跟穿過線圈的磁通量的變化快慢有關(guān)C.自感電流的方向總是與原電流的方向相反D.對不同的線圈,電流變化快慢相同時,產(chǎn)生的自感電動勢可能不同解析:由自感的定義知選項A正確;在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢的大小與穿過線圈的磁通量的變化快慢有關(guān),選項B正確;根據(jù)楞次定律,自感電流的方向也可能與原電流方向相同;自感電動勢與線圈的自感系數(shù)有關(guān),不同的線圈的自感系數(shù)可能不同,當電流變化快慢相同時,產(chǎn)生的自感電動勢可能不同,選項D正確。答案:ABD.探究一探究二探究一對自感現(xiàn)象的理解問題導引如圖所示,無軌電車在行駛過程中,由于車身顛簸,使車頂上的集電弓瞬間脫離電網(wǎng)線,這時可以觀察到有電火花閃現(xiàn)。試分析產(chǎn)生電火花的原因。提示集電弓脫離電網(wǎng)線的瞬間電流減小,所以產(chǎn)生的自感電動勢很大,在電弓與電網(wǎng)線的空隙產(chǎn)生電火花。.探究一探究二名師精講1.對自感電動勢的理解(1)產(chǎn)生原因:通過線圈的電流發(fā)生變化,導致穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,因而在原線圈上產(chǎn)生感應電動勢。(2)自感電動勢的方向:當原電流增大時,自感電動勢的方向與原電流方向相反;當原電流減小時,自感電動勢方向與原電流方向相同。(增反減同)(3)自感電動勢的作用:阻礙原電流的變化,而不是阻止,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。.探究一探究二2.對電感線圈阻礙作用的理解(1)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。(2)若電路中的電流是穩(wěn)定的,電感線圈相當于一段導線,其阻礙作用是由繞制線圈的導線的電阻引起的。特別提醒自感現(xiàn)象是一種電磁感應現(xiàn)象,遵守法拉第電磁感應定律和楞次定律。.探究一探究二例題1如圖所示,線圈L和電池的內(nèi)阻不計,兩個電阻的阻值都是R,開關(guān)S原來是斷開的,電流I0=,今合上開關(guān)S將一電阻短路,于是線圈有自感電動勢產(chǎn)生,則這個電動勢(

)A.有阻礙電流的作用,最后電流由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.探究一探究二解析:S由斷開到閉合,回路中的電流要增大,因而在L上要產(chǎn)生自感電動勢,根據(jù)楞次定律,自感電動勢總是要阻礙引起它的電流的變化,即電流增加引起的自感電動勢要阻礙原電流的增加,而阻礙不是阻止,電流仍要增大,而達到穩(wěn)定后其電流為2I0。選項D正確。答案:D反思若電路中的電流發(fā)生變化,線圈中的自感電動勢的作用總是阻礙電流的變化,但不是阻止電流的變化。.變式訓練1如圖所示,L是自感系數(shù)較大的線圈,在滑動變阻器的滑片P從A端迅速滑向B端的過程中,經(jīng)過AB中點C時通過線圈的電流為I1;P從B端迅速滑向A端的過程中,經(jīng)過C點時通過線圈的電流為I2;P固定在C點不動,達到穩(wěn)定時通過線圈的電流為I0,則(

)A.I1=I2=I0B.I1>I0>I2C.I1=I2>I0D.I1<I0<I2解析:當滑動片從A端迅速滑到B端時,總電阻減小,總電流變大,L產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流增大,故I1比P穩(wěn)定在C點的電流I0小;當P從B端迅速滑向A端時,總電流減小,L自感電動勢阻礙電流減小,自感電流方向與原電流方向相同,故I2大于P穩(wěn)定在C點時的電流I0。選項D正確。答案:D探究一探究二.探究一探究二探究二自感現(xiàn)象的分析問題導引如圖所示,在S閉合狀態(tài)下,L1、L2都能發(fā)光?，F(xiàn)突然斷開S,則L1會突然亮一下再熄滅嗎?L2的情況呢?.探究一探究二提示在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,感應電流在此回路流動。若在S斷開前,I1<I2,則S斷開后,L2會突然暗一下再熄滅;如果I1=I2,則S斷開后,L2逐漸變暗到熄滅;如果S斷開前,I1>I2,則S斷開后,L2會突然亮一下后再熄滅。.探究一探究二名師精講1.分析思路(1)明確通過自感線圈的電流怎樣變化(是增大還是減小)。(2)判斷自感電動勢方向:電流增強時(如通電),自感電動勢方向與電流方向相反;電流減小時(如斷電),自感電動勢與電流方向相同。(3)分析阻礙的結(jié)果:電流增強時(如通電),由于自感電動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(如斷電),由于自感電動勢方向與原電流方向相同,阻礙電流減小。.探究一探究二.探究一探究二特別提醒電流減小時(如斷電)由自感電動勢產(chǎn)生的自感電流與原電流方向相同,其電流大小一定小于產(chǎn)生自感電動勢的線圈中原先所通電流的大小。.探究一探究二例題2(多選)如圖所示,電路甲、乙中電阻R和自感線圈L的電阻都很小。接通開關(guān)S,使電路達到穩(wěn)定,燈泡a發(fā)光,則(

)A.在電路甲中,斷開S,a將漸漸變暗B.在電路甲中,斷開S,a將先變得更亮,然后漸漸變暗C.在電路乙中,斷開S,a將漸漸變暗D.在電路乙中,斷開S,a將先變得更亮,然后漸漸變暗.探究一探究二解析:題圖甲中,燈泡a與線圈L在同一支路,通過它們的電流相同,Ia=IL;斷開開關(guān)S時,a、L、R組成回路,由于自感作用,回路中電流由IL逐漸減小,燈泡a不會閃亮,將逐漸變暗,故選項A正確;題圖乙中,電路穩(wěn)定時,通過上支路的電流IL>Ia(因L的電阻很小);斷開開關(guān)S時,由于L的自感作用,回路中的自感電流在IL的基礎(chǔ)上減小,電流反向通過燈泡a的瞬間,燈泡a中電流變大,然后逐漸變小,所以燈泡a先變得更亮,然后逐漸變暗,故選項D正確。答案:AD反思開關(guān)處于斷開和閉合狀態(tài)時通過燈泡的電流大小的變化情況是決定燈泡亮度如何變化的依據(jù)。.探究一探究二變式訓練2如圖所示,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阻值約為R1阻值的兩倍,則(

)A.閉合開關(guān)S時,LA、LB同時達到最亮,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.探究一探究二解析:由于線圈L的自感系數(shù)足夠大,閉合開關(guān)S時產(chǎn)生很強的阻礙作用,純電阻R2無自感,因此LA慢慢亮起來,LB隨即達到穩(wěn)定亮度,選項A、B錯誤;當電路穩(wěn)定時,將線圈L等效為導線,則有IL=IA>IB,斷開開關(guān)S時,由于自感線圈L電流不變且與LB、R2形成閉合回路,因此有I'B>IB,因此斷開開關(guān)S時,LA慢慢熄滅,LB閃亮后再慢慢熄滅,選項C錯誤,選項D正確。答案:D.123451.關(guān)于線圈的自感系數(shù),下列說法正確的是(

)A.線圈的自感系數(shù)越大,自感電動勢一定越大B.線圈中電流等于零時,自感系數(shù)也等于零C.線圈中電流變化越快,自感系數(shù)越大D.線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素及有無鐵芯決定解析:自感電動勢的大小還與電流變化的快慢有關(guān),選項A錯誤;線圈的自感系數(shù)與線圈的形狀、橫截面積、長短、匝數(shù)及有無鐵芯等因素有關(guān)。選項D正確。答案:D.2.關(guān)于自感現(xiàn)象,下列說法正確的是(

)A.感應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,當電流變化較快時,線圈中的自感系數(shù)較大D.對于同一線圈,當電流變化較快時,線圈中的自感電動勢也較大解析:自感現(xiàn)象中感應電動勢的方向遵從楞次定律。當原電流減小時,自感電流與原電流方向相同;當原電流增大時,自感電流與原電流方向相反,所以選項A錯誤;自感電動勢的大小E自=,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,所以選項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),所以選項C錯誤;由E自=知,對于同一線圈,自感系數(shù)L確定,當電流變化較快時,線圈中產(chǎn)生的自感電動勢也越大,所以選項D正確。答案:D12345.123453.(多選)如圖所示的電路中,L1和L2是完全相同的燈泡,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,L2先亮,L1后亮,最后一樣亮B.合上開關(guān)S接通電路時,L1和L2一樣亮C.斷開開關(guān)S切斷電路時,L2立刻熄滅,L1過一會兒才熄滅D.斷開開關(guān)S切斷電路時,L1和L2都要過一會兒才熄滅解析:閉合開關(guān),L中電流從無到有,L將阻礙這一變化,使L1中電流不能迅速增大。而無線圈的電路,電流能瞬時達到穩(wěn)定值,故L1燈后亮,L2先亮,最后兩燈電流相等,一樣亮;切斷電路時,L中自感電流與自身原來電流方向相同,自感電流通過L1、L2,使L1、L2過一會兒熄滅,故選項A、D正確。答案:AD.123454.如圖所示,L為電阻很小的線圈,G1和G2為內(nèi)阻不計、零點在表盤中央的電流計,R1為電阻很小的定值電阻。當開關(guān)S處于閉合狀態(tài)時,兩表的指針皆偏向右方。那么,當開關(guān)S斷開時(

)A.G1和G2的指針都立即回到零點B.G1的指針立即回到零點,而G2的指針緩慢地回到零點

C.G1的指針緩慢地回到零點,而G2的指針先立即偏向左方,然后緩慢地回到零點D.G1的指針立即偏向左方,然后緩慢地回到零點,而G2的指針緩慢地回到零點解析:S斷開后,自感電流的方向與G2原電流方向相同,與G1原電流方向相反,所以G1的指針立即偏向左方,然后緩慢回到零點,G2的指針緩慢回到零點,故選項D正確。答案:D.123455.(多選)某線圈通有如圖所示的電流,則線圈中自感電動勢改變方向的時刻有(

)A.第1s末 B.第2s末C.第3s末 D.第4s末解析:在圖象中0~1s時間內(nèi)原電流正方向減小,所以自感電動勢的方向是正方向,在1~2s時間內(nèi)原電流負方向增加,所以自感電動勢與其反方向相反,即沿正方向;同理分析2~3s、3~4s時間內(nèi)自感電動勢的方向,可得選項B、D符合題意。答案:BD..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20238:22:10AM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20238:22:10AM11、成功就是日復一日那一點點小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和