2.4 互感和自感 課件 高二物理人教版(2019)選擇性必修二_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

第4節(jié)

互感和自感第二章電磁感應(yīng)這就是我們今天將要學(xué)習(xí)的互感現(xiàn)象。你知道出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因嗎?1.了解互感和自感現(xiàn)象,會(huì)用自感和互感解釋簡(jiǎn)單的電磁現(xiàn)象。2.會(huì)從法拉第電磁感應(yīng)的視角認(rèn)識(shí)自感現(xiàn)象,了解自感系數(shù)。3.知道互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象的防止和應(yīng)用。知識(shí)點(diǎn)一:互感現(xiàn)象1.定義兩個(gè)相互靠近的線圈,當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí),它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫作互感電動(dòng)勢(shì)。變化的電流變化的磁場(chǎng)變化的磁通量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2.應(yīng)用互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)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(chǎng)能電能內(nèi)能3.危害互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個(gè)相互靠近的電路之間。在電力工程和電子電路中,互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路正常工作?;ジ械姆乐闺娐钒寰€圈的雙線繞法1.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(shí)間

t的變化規(guī)律如圖乙所示,下列說法中正確的是(

)A.t1時(shí)刻,兩環(huán)作用力最大B.t2和

t3時(shí)刻,兩環(huán)相互吸引C.t2時(shí)刻兩環(huán)相互吸引,t3時(shí)刻兩環(huán)相互排斥D.t3和

t4時(shí)刻,兩環(huán)相互吸引B練一練知識(shí)點(diǎn)二:自感現(xiàn)象1.自感:當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí),它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)在線圈本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象稱為自感。2.自感電動(dòng)勢(shì)自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。3.自感電動(dòng)勢(shì)的作用:阻礙導(dǎo)體中原來的電流變化。注意:“阻礙”不是“阻止”,電流原來怎么變化還是怎么變,只是變化變慢了,即對(duì)電流的變化起延遲作用。演示實(shí)驗(yàn):通電自感現(xiàn)象1.實(shí)驗(yàn)器材規(guī)格相同的兩個(gè)燈泡、線圈一個(gè)、可調(diào)電阻兩個(gè)、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線。RA1。A2R1ESL2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)如圖所示的電路中,兩個(gè)燈泡A1

和A2

的規(guī)格相同,A1

與線圈L串聯(lián)后接到電源上,A2

與可調(diào)電阻R串聯(lián)后接到電源上。開關(guān)閉合時(shí)觀察燈泡的發(fā)光情況(2)先閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻R,使兩個(gè)燈泡的亮度相同,再調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R1

,使它們都正常發(fā)光,然后斷開開關(guān)S。(3)重新接通電路。注意觀察,在開關(guān)閉合的時(shí)候兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況。(4)拆去一部分鐵芯,接通電路,注意觀察,在開關(guān)閉合的時(shí)候兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況。(5)重新裝上鐵芯,增加線圈的匝數(shù),注意觀察,在開關(guān)閉合的時(shí)候兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況。視頻:通電自感現(xiàn)象3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象接通電源的瞬間,A2立刻正常發(fā)光;A1過一會(huì)兒才亮起來,最終與A2亮度相同。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論電流增大時(shí),線圈的自感電動(dòng)勢(shì)RA1。A2R1ESL“阻礙”原電流的增大,方向與線圈中原電流方向相反,匝數(shù)越多,安裝上鐵芯自感現(xiàn)象越明顯。演示實(shí)驗(yàn):斷電自感現(xiàn)象1.實(shí)驗(yàn)器材一個(gè)燈泡、線圈一個(gè)、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線。A。ESL開關(guān)斷開時(shí)觀察燈泡的亮度2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)如圖所示的電路中,A與線圈L并聯(lián)后接到電源上。(2)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(shí)燈泡的亮度。(3)拆去一部分鐵芯,接通電路,注意觀察,在開關(guān)斷開的時(shí)候兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況。(4)重新裝上鐵芯,注意觀察,在開關(guān)斷開的時(shí)候兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況。視頻:斷電自感現(xiàn)象3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象S斷開時(shí),A燈突然閃亮一下才熄滅。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論電流減小時(shí),線圈的自感電動(dòng)勢(shì)A。ESL“阻礙”原電流的減小,方向與線圈中原電流方向相同,匝數(shù)越多,安裝上鐵芯自感現(xiàn)象越明顯。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(shí),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(shí),產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)也越大D、線圈中所通電流變化越大,產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)也越大B練一練1.自感電動(dòng)勢(shì)也是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),同樣遵從法拉第電磁感應(yīng)定律,實(shí)驗(yàn)表明,磁場(chǎng)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(dòng)勢(shì)正比于電流的變化率知識(shí)點(diǎn)三:自感系數(shù)L:

自感系數(shù)簡(jiǎn)稱自感或電感2.單位:亨利H,常用的單位還有毫亨(mH)、微亨(μH)。3.不同的線圈,電感L大小不同。L小L大線圈長(zhǎng)度越長(zhǎng)、線圈越大、匝數(shù)越多,它的自感系數(shù)越大,給線圈中加入鐵芯,自感系數(shù)比沒有鐵芯大得多。A練一練1.如圖所示的電路中,A1和A2是兩個(gè)相同的燈泡,線圈L自感系數(shù)足夠大,電阻可以忽略不計(jì)。下列說法中正確的是()A.合上開關(guān)S時(shí),A2先亮,A1后亮,最后一樣亮B.合上開關(guān)S時(shí),A1和A2同時(shí)亮C.?dāng)嚅_開關(guān)S時(shí),A2閃亮一下再熄滅D.?dāng)嚅_開關(guān)S時(shí),

流過A2的電流方向向右2.某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象,自己找來帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E,用導(dǎo)線將它們連接成如圖所示的電路。檢查電路后,閉合開關(guān)S,小燈泡發(fā)光;再斷開開關(guān)S,小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象。雖經(jīng)多次重復(fù),仍未見老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象,他冥思苦想找不出原因。你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是(

)A.電源的內(nèi)阻較大 B.小燈泡電阻偏大C.線圈電阻偏大 D.線圈的自感系數(shù)較大C3.圖中的小燈泡A、B完全相同,帶鐵心的線圈自感系數(shù)很大、電阻忽略不計(jì),則()A.S閉合瞬間,A燈不亮,B燈立即亮B.S閉合瞬間,B燈不亮,A燈立即亮C.S閉合瞬間,A、B燈同時(shí)亮,以后B燈更亮,A燈熄滅D.穩(wěn)定后再斷開S的瞬間,A、B燈立即熄滅C3.圖中的小燈泡A、B完全相同,帶鐵心的線圈自感系數(shù)很大、電阻忽略不計(jì),則()A.S閉合瞬間,A燈不亮,B燈立即亮B.S閉合瞬間,B燈不亮,A燈立即亮C.S閉合瞬間,A、B燈同時(shí)亮,以后B燈更亮,A燈熄滅D.穩(wěn)定后再斷開S的瞬間,A、B燈立即熄滅C4.如圖甲所示,某同學(xué)做自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)。自感線圈L的直流電阻為RL,A1和A2是完全相同的兩個(gè)小燈泡,R為滑動(dòng)變阻器,現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值大于R-L的阻值。在實(shí)驗(yàn)時(shí),先閉合開關(guān)S,待穩(wěn)定狀態(tài)后又突然斷開S,下列說法正確的是()A.在閉合S瞬間,因?yàn)镽的阻值大于R-L的阻值,所以A1燈先亮B.在突然斷開S瞬間,A1先熄滅,A2會(huì)閃亮一下再熄滅C.在突然斷開S瞬間,A2燈會(huì)閃亮一下,然后與A1燈一起熄滅D.若將自感線圈L換成如圖乙的雙線繞法線圈,則觀察到的自感現(xiàn)象會(huì)更明顯C5.用電流傳感器(電流傳感器相當(dāng)于電流表,其電阻可以忽略不計(jì))研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,自感線圈L的自感系數(shù)足夠大,其直流電阻值大于燈泡D的阻值,在t=0時(shí)刻閉合開關(guān)S,經(jīng)過一段時(shí)間后,在t=t1時(shí)刻斷開開關(guān)S。下列關(guān)于燈泡D中的電流隨時(shí)間變化情況的圖像可能正確的是()正確選項(xiàng)是(B)AD、閉合開關(guān)的瞬間,電感的電阻很大,燈泡中有一定的電流通過,過一段時(shí)間,電感的電阻減小,電感與燈泡并聯(lián)的兩端電壓減小,故燈泡中的電流變小,選項(xiàng)AD錯(cuò)誤;BC、當(dāng)時(shí)間再延長(zhǎng),燈泡的電流穩(wěn)定在某一值上;當(dāng)斷開開關(guān)時(shí),電感產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),電感中的電流與原來的電流方向相同,它與燈泡組成的電路中,感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向,而燈泡中原來的電流沿順時(shí)針方向,因?yàn)樽愿芯€圈直流電阻值大于燈泡D的阻值,故燈泡中的電流比穩(wěn)定時(shí)要小一些,然后電流隨自感電動(dòng)勢(shì)的減小而慢慢減小到0,故B正確,C錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)四:磁場(chǎng)的能量1.自感現(xiàn)象中的磁場(chǎng)能量(1)線圈中電流從無到有時(shí):磁場(chǎng)從無到有,電源的能量輸送給磁場(chǎng),儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中。(2)線圈中電流減小時(shí):磁場(chǎng)中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為電能。

2.電的“慣性”理解

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