【同步】高中物理教科版(2019)選擇性必修2：第2章4.自感課件

第二章4.自感基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)重難探究·能力素養(yǎng)全提升目錄索引

學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解自感現(xiàn)象的概念,能解釋自感現(xiàn)象。(物理觀念)2.能應(yīng)用楞次定律判斷自感電動(dòng)勢的方向,知道自感電動(dòng)勢的大小符合法拉第電磁感應(yīng)定律。(科學(xué)思維)3.通過實(shí)驗(yàn)觀察通電自感和斷電自感現(xiàn)象,并能解釋其工作原理。(科學(xué)探究)基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)一、自感現(xiàn)象(1)自感現(xiàn)象:由于導(dǎo)體線圈本身的

發(fā)生變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

(2)自感電動(dòng)勢:在

中產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫作自感電動(dòng)勢。

大小與電流的變化快慢有關(guān)

電流自感現(xiàn)象二、自感系數(shù)1.自感系數(shù)(1)定義:描述通電線圈自身特性的物理量,又稱自感或電感。(2)物理意義:表示線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢本領(lǐng)大小的物理量。(3)大小的決定因素:與線圈的形狀、直徑、匝數(shù)以及有無

等因素有關(guān)。

與電流的變化無關(guān)(4)單位:國際單位是亨利,簡稱亨,符號(hào)是

。

2.自感電動(dòng)勢表達(dá)式

與電流的變化率成正比

鐵芯H三、自感現(xiàn)象的應(yīng)用——日光燈1.組成燈管、啟動(dòng)器、鎮(zhèn)流器、導(dǎo)線和開關(guān)。2.鎮(zhèn)流器的作用日光燈啟動(dòng)時(shí),提供瞬時(shí)

;日光燈啟動(dòng)后,

。

高壓降壓限流情境鏈接如圖所示,兩個(gè)線圈A、B之間并沒有導(dǎo)線相連,線圈A與手機(jī)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(shí)就能在擴(kuò)音器上聽見由手機(jī)輸出的聲音,這是為什么?提示

線圈A中電流隨音頻信號(hào)而變化;當(dāng)線圈A插入線圈B后,線圈A中變化的電流使線圈B產(chǎn)生電磁感應(yīng),線圈B的感生電流與線圈A中的電流有關(guān),與線圈B相連的擴(kuò)音器將線圈B的電流放大還原出聲音信號(hào)。教材拓展閱讀教材P49“討論交流”后回答:斷電自感現(xiàn)象中,在斷開開關(guān)后,燈泡仍然亮一會(huì)兒,是否違背能量守恒定律?提示

不違背。斷電時(shí),儲(chǔ)存在線圈內(nèi)的磁場能轉(zhuǎn)化為電能,用以維持回路保持一定時(shí)間的電流,直到電流為零時(shí),磁場能全部轉(zhuǎn)化為電能并通過燈泡(或電阻)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,可見自感現(xiàn)象遵循能量守恒定律。易錯(cuò)辨析(1)自感現(xiàn)象是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(

)(2)線圈中自感電動(dòng)勢的方向總與引起自感的原電流的方向相反。(

)(3)線圈中自感電動(dòng)勢的大小與穿過線圈的磁通量變化的快慢有關(guān)。(

)(4)日光燈正常發(fā)光后,啟動(dòng)器就不起作用了。(

)(5)鎮(zhèn)流器只起升壓作用。(

)√×√√×重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究點(diǎn)一自感現(xiàn)象的理解導(dǎo)學(xué)探究如圖所示,無軌電車在行駛過程中,由于車身顛簸,車頂上的集電弓瞬間脫離電網(wǎng)線,這時(shí)可以觀察到有電火花閃爍。你知道產(chǎn)生電火花的原因嗎?提示

集電弓脫離電網(wǎng)線的瞬間電流減小,由于自感產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢很大,在集電弓與電網(wǎng)線的空隙處產(chǎn)生電火花。知識(shí)歸納1.通電自感和斷電自感的比較

電路圖

器材要求A1、A2同規(guī)格,R=RL,L較大L很大(有鐵芯)通電時(shí)在S閉合瞬間,燈A2立即亮起來,燈A1逐漸變亮,最終一樣亮燈A立即亮,然后逐漸變暗達(dá)到穩(wěn)定斷電時(shí)回路電流減小,燈泡逐漸變暗,A1電流方向不變,A2電流反向①若I2≤I1,燈泡逐漸變暗;②若I2>I1,燈泡閃亮后逐漸變暗兩種情況下,燈泡中電流方向均改變總結(jié)自感電動(dòng)勢總是阻礙原電流的變化2.對通電自感和斷電自感問題的三點(diǎn)理解(1)通電時(shí)線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢阻礙電流的增加且與原電流方向相反。(2)斷電時(shí)線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢與原來線圈中的電流方向相同,且在與線圈串聯(lián)的回路中,線圈相當(dāng)于電源,它提供的電流大小從原來的值逐漸變小。(3)自感電動(dòng)勢只是延緩了電流的變化,但它不能阻止原電流的變化,更不能使原電流反向。3.自感現(xiàn)象的“三種狀態(tài)”“一個(gè)特點(diǎn)”(1)三種狀態(tài)。①線圈通電瞬間可把線圈看成斷路;②斷電時(shí)自感線圈相當(dāng)于電源;③電流穩(wěn)定后,自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)體電阻,理想線圈電阻為零,相當(dāng)于短路。(2)一個(gè)特點(diǎn)。在發(fā)生自感現(xiàn)象時(shí),電流不發(fā)生“突變”。特別提示

分析自感問題的三個(gè)技巧

應(yīng)用體驗(yàn)【例1】

(2023江蘇南通高二期末)如圖所示,兩個(gè)完全相同的燈泡L1、L2的阻值與定值電阻R的阻值相等,線圈的自感系數(shù)很大,且直流電阻忽略不計(jì)。閉合開關(guān)瞬間L1、L2均發(fā)光,待電路穩(wěn)定后再斷開開關(guān),則(

)A.閉合開關(guān)瞬間,L1、L2的亮度相同B.閉合開關(guān)后,L1、L2都逐漸變暗C.斷開開關(guān)瞬間,定值電阻R中電流方向與斷開前相同D.斷開開關(guān)后,L1由不亮突然閃亮后熄滅D解析

閉合開關(guān),由于線圈的自感作用,線圈中的電流由零逐漸增大,所以與線圈并聯(lián)的L1上的電流逐漸減小,所以L1逐漸變暗;電路穩(wěn)定后L1被短路,因此與線圈串聯(lián)的L2電流逐漸增大,L2逐漸變亮,A、B錯(cuò)誤;斷開開關(guān),L2立刻熄滅,而由于線圈的自感作用,線圈電流不能突變,因此與線圈構(gòu)成回路的L1由不亮突然閃亮后熄滅,C錯(cuò)誤,D正確。對點(diǎn)演練1(2023河北邯鄲高二期末)兩個(gè)相同的燈泡D1、D2和自感線圈L、電容器C、開關(guān)S、直流電源連接成如圖所示的電路。已知自感線圈L的自感系數(shù)較大且直流電阻為零,電容器C的電容較大,下列判斷正確的是(

)A.開關(guān)S閉合穩(wěn)定后,燈泡D1一直亮著B.通過自感線圈L的電流越大,線圈的自感電動(dòng)勢越大C.去掉電容器C,開關(guān)S閉合待穩(wěn)定后再斷開的瞬間,燈泡D1和D2均逐漸熄滅D.開關(guān)S閉合待穩(wěn)定后再斷開的瞬間,燈泡D1突然亮一下,然后熄滅,燈泡D2逐漸熄滅D解析

開關(guān)S閉合穩(wěn)定后,燈泡D1被短路,所以最后熄滅,A錯(cuò)誤;通過自感線圈L的電流越大,電流變化率越小,線圈的自感電動(dòng)勢越小,B錯(cuò)誤;去掉電容器,開關(guān)S閉合待穩(wěn)定后再斷開的瞬間,燈泡D1閃亮一下逐漸熄滅,燈泡D2立即熄滅,C錯(cuò)誤;開關(guān)S閉合待穩(wěn)定后再斷開的瞬間,由于線圈的自感現(xiàn)象,線圈與燈泡D1構(gòu)成回路,所以燈泡D1閃亮一下,然后熄滅,燈泡D2由于電容器放電,逐漸熄滅,D正確。探究點(diǎn)二自感系數(shù)的理解導(dǎo)學(xué)探究1.自感電動(dòng)勢的大小跟什么因素有關(guān)?2.如圖所示,為什么電路板上電感線圈尺寸大小和匝數(shù)不一樣?提示自感電動(dòng)勢的大小跟其他感應(yīng)電動(dòng)勢的大小一樣,跟穿過線圈的磁通量的變化快慢有關(guān)。而在自感現(xiàn)象中,穿過線圈的磁通量是由電流引起的,故自感電動(dòng)勢的大小跟導(dǎo)體中電流變化的快慢有關(guān)。提示不同的電感線圈阻礙電流變化的能力不同。

知識(shí)歸納自感系數(shù)

應(yīng)用體驗(yàn)【例2】

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(dòng)勢一定越大B.線圈中電流等于零時(shí),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D解析

自感系數(shù)是線圈本身的固有屬性,只取決于線圈長短、粗細(xì)、匝數(shù)、有無鐵芯等因素,而與電流變化快慢等外部因素?zé)o關(guān)。自感電動(dòng)勢的大小與線圈自感系數(shù)及電流變化率有關(guān)。A、B、C錯(cuò)誤,D正確。對點(diǎn)演練2如圖所示,閉合電路中的螺線管可自由伸縮,螺線管有一定的長度,燈泡具有一定的亮度。若將一軟鐵棒從螺線管左邊迅速插入螺線管內(nèi),則將看到(

)A.燈泡變暗

B.燈泡變亮C.螺線管縮短

D.螺線管長度不變A解析

當(dāng)軟鐵棒插入螺線管中時(shí),使螺線管的自感系數(shù)增大,穿過螺線管的磁通量增加,故產(chǎn)生反向的自感電動(dòng)勢,使總電流減小,燈泡變暗,每匝線圈間同向電流吸引力減小,螺線管變長,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)1231.(斷電自感)(多選)(2023廣東廣州高二期末)在如圖甲、乙所示的電路中,自感線圈L的阻值很小,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后,A將逐漸變暗B.在電路甲中,斷開S后,A將先變得更亮,然后才逐漸變暗C.在電路乙中,斷開S后,A將逐漸變暗D.在電路乙中,斷開S后,A將先變得更亮,然后才逐漸變暗A(chǔ)D123解析

圖甲所示電路中,A和線圈L串聯(lián),電流相同,斷開S時(shí),線圈上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢,阻礙原電流的減小,通過R、A形成回路,A逐漸變暗,故A正確,B錯(cuò)誤;圖乙所示電路中,電阻R和A串聯(lián),A的電阻大于線圈L的電阻,電流則小于線圈L中的電流,斷開S時(shí),電源不給燈供電,而線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙電流的減小,通過R、A形成回路,A中電流比原來大,A將先變得更亮,然后逐漸變暗,故C錯(cuò)誤,D正確。1232.(通、斷電自感)(2023江蘇蘇州高二期末)如圖所示的電路中,A、B、C是三個(gè)相同的燈泡,L是自感線圈,其電阻與燈泡電阻相等,開關(guān)S先閉合然后再斷開,則(

)A.S閉合后,A立即亮而B、C慢慢亮B.S閉合后,B、C立即亮而A慢慢亮C.S斷開后,B、C先變亮然后逐漸變暗D.S斷開后,A先變亮然后逐漸變暗B解析

S閉合后,B、C立即亮,由于燈泡A與自感線圈串聯(lián),線圈會(huì)阻礙電流的增大,所以A慢慢變亮,A錯(cuò)誤,B正確;S斷開后,由于線圈阻礙電流的減小,所以A慢慢變暗,因?yàn)榫€圈電阻與燈泡電阻相等,所以在開關(guān)閉合時(shí)通過燈泡B、C和A的電流大小相等,所以當(dāng)開關(guān)斷開后線圈與A、B、C構(gòu)成閉合回路,此時(shí)B、C不會(huì)先變亮,而是逐漸變暗,C、D錯(cuò)誤。1231233.(含二極管的自感問題)如圖所示,電源的電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻為r,D1、D2為兩個(gè)相同的燈泡,線圈L的直流電阻不計(jì),與燈泡D1連接的是一只理想二極管D。下列說法正確的是(

)A.閉合開關(guān)S,穩(wěn)定后D1、D2亮度相同B.閉合開關(guān)S的瞬間,D2比D1先亮C.斷開開關(guān)S的瞬間,D1閃亮一下再逐漸熄滅,D2會(huì)立刻熄滅D.斷開開關(guān)S的瞬間,a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)高D解析

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