《高中物理 第四章 電磁感應 6 互感和自感課件 新人教版選修3-2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第四章 電磁感應 6 互感和自感課件 新人教版選修3-2.ppt（56頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

自主學習·基礎知識,6 互感和自感 [學習目標] 1.了解互感現(xiàn)象及互感現(xiàn)象的應用．(重點) 2.了解自感現(xiàn)象，認識自感電動勢對電路中電流的影響．(難點) 3.了解自感系數(shù)的意義和決定因素．(重點) 4.知道磁場具有能量．(難點),合作探究·重難疑點,解題技巧·素養(yǎng)培優(yōu),1．互感現(xiàn)象 (1)定義 兩個相互靠近的線圈，當一個線圈中的電流______時，它所產生的變化的磁場會在另一個線圈中產生感應電動勢的現(xiàn)象．產生的電動勢叫做___________．,變化,互感電動勢,(2)應用 互感現(xiàn)象可以把______由一個線圈傳遞到另一個線圈， ________、收音機的“__________”就是利用互感現(xiàn)象制成的． (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，在電力工程中和電子電路中，有時會影響電路正常工作．,能量,變壓器,磁性天線,2．自感現(xiàn)象 (1)定義 當一個線圈中的電流______時，它所產生的______的磁場在它本身激發(fā)出感應電動勢的現(xiàn)象．產生的電動勢叫作___________． (2)通電自感和斷電自感,變化,變化,自感電動勢,較慢地亮起來,阻礙,逐漸變暗,阻礙,自感電動勢的作用是什么？方向如何判斷？ 【提示】 作用：總是阻礙導體中原電流的變化． 方向：當原電流增大時，自感電動勢與原電流方向相反；當原電流減小時，自感電動勢與原電流方向相同．,1．互感現(xiàn)象只能發(fā)生于繞在同一鐵芯的兩個線圈之間，而不可能產生于相互靠近的電路之間．( ) 2．互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象均屬于電磁感應現(xiàn)象．( ) 3．自感現(xiàn)象中感應電流的方向一定與引起自感的原電流的方向相反．( ),×,√,×,亨利,H,大小,形狀,圈數(shù),鐵芯,2．磁場的能量 (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______，儲存在_____中． (2)線圈中電流減小時，______中的能量釋放出來轉化為電能．,線圈,磁場,線圈,在演示斷電自感時，開關斷開后小燈泡并不立即熄滅，這一現(xiàn)象是否違背了能量守恒定律？小燈泡消耗的電能是從何處獲得的？ 【提示】 線圈中有電流時，線圈就具有了磁場能，斷開開關后，線圈相當于電源，線圈中所儲存的磁場能轉化為電能，給燈泡提供能量，這一現(xiàn)象并不違背能量守恒定律．,1．線圈的自感系數(shù)大，其電阻不一定大．( ) 2．在斷開電路時，與線圈并聯(lián)的燈泡會亮一下后再逐漸熄滅，說明能量不再守恒了．( ) 3．自感系數(shù)越大，自感電動勢不一定越大．( ),√,×,√,預習完成后，請把你認為難以解決的問題記錄在下面的表格中,學生分組探究一 對互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象的理解 第1步探究——分層設問，破解疑難 如圖4-6-1為互感線圈． 圖4-6-1,1．互感現(xiàn)象中能量是怎樣轉化的？ 【提示】 互感現(xiàn)象中能量是依靠原線圈電流產生的磁場能，磁場能通過鐵芯傳遞到另一線圈，又轉化為電能． 2．電感線圈在電路中的作用是什么？ 【提示】 阻礙電流的變化．,3．自感電動勢怎樣產生？如何確定其方向？ 【提示】 通過線圈的電流發(fā)生變化時，導致穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，產生了感應電動勢；其方向根據原電流的變化進行判斷．,第2步結論——自我總結，素能培養(yǎng) 1．對互感現(xiàn)象的理解 (1)互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應現(xiàn)象，它不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間，而且可以發(fā)生于任何相互靠近的電路之間． (2)互感現(xiàn)象可以把能量由一個電路傳到另一個電路．變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的． (3)在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作，這時要求設法減小電路間的互感．,2．對自感現(xiàn)象的理解 (1)對自感現(xiàn)象的理解 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． (2)對自感電動勢的理解 ①產生原因 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，自感電動勢的方向與原電流方向相同(即：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，原電流仍在變化，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．,(3)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．,第3步例證——典例印證，思維深化 (多選)(2014·湖南瀏陽高二檢測)如圖4-6-2所示的電路中，是自感系數(shù)很大的線圈，但其自身的電阻幾乎為零．LA、LB是兩個相同的燈泡，下列說法中正確的是( ) A．開關S由斷開變?yōu)殚]合，LA、LB 同時發(fā)光，之后亮度不變 B．開關S由斷開變?yōu)殚]合，LA立 即發(fā)光，之后又逐漸熄滅,C．開關S由閉合變?yōu)閿嚅_的瞬間，LA、LB同時熄滅 D．開關S由閉合變?yōu)閿嚅_的瞬間，LA再次發(fā)光，之后又逐漸熄滅 【思路點撥】 (1)電流變化時，電感線圈對電流的變化有阻礙作用． (2)電流穩(wěn)定時，電感線圈相當于一段導線的作用．,【解析】 S閉合的瞬間，通過L的電流從無到有發(fā)生變化，從而產生阻礙作用，LA有電流通過而發(fā)光；電流穩(wěn)定通后過L的電流恒定無阻礙作用，LA被L短路兩端無電壓而熄滅，所以A錯B正確，開關S斷開的瞬間，通過L的電流減小而產生感應電動勢(或說阻礙電流的減小)從而有電流通過LA再次發(fā)光，故C錯，D正確． 【答案】 BD,自感電動勢的作用 從開關S閉合到電路中電流穩(wěn)定，由于自感電動勢的作用，線圈中電流逐漸增大，與線圈串聯(lián)的元件中的電流也逐漸增大；與線圈并聯(lián)的元件中的電流開始較大，以后逐漸減?。?第4步巧練——精選習題，落實強化 1．(多選)如圖4-6-3所示的電路中，電源電動勢為E，內阻r不能忽略．R1和R2是兩個定值電阻，L是一個自感系數(shù)較大、電阻可忽略的線圈．開關S原來是斷開的，從閉合開關S到電路中電流達到穩(wěn)定為止的時間內，通過R1的電流I1和通過R2的電流I2的變化情況是( ) A．I1開始較大而后逐漸變小 B．I1開始很小而后逐漸變大 C．I2開始很小而后逐漸變大 圖4-6-3,D．I2開始較大而后逐漸變小 【解析】 閉合開關S時，由于L是一個自感系數(shù)較大的線圈，產生反向的自感電動勢阻礙電流的變化，所以開始I2很小，隨著電流達到穩(wěn)定，自感作用減小，I2開始逐漸變大．閉合開關S時，由于線圈阻礙作用很大，路端電壓較大，所以開始電流I1較大，隨著自感作用減小，路端電壓減小，所以R1上的電壓逐漸減小，電流I1逐漸減小，故選項A、C正確． 【答案】 AC,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I0 C．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 【解析】 開關S由斷開到閉合，回路中的電流要增大，因而在L上要產生自感電動勢，根據楞次定律，自感電動勢總是要阻礙引起它的電流的變化，這就是說由于電流增加引起的自感電動勢要阻礙原電流的增加，,但阻礙不是阻止，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,學生分組探究二 通電自感和斷電自感 第1步探究——分層設問，破解疑難 1．如圖4-6-5所示，L是自感系數(shù)足夠大的線圈，電阻可忽略不計，D1、D2和D3是三個完全相同的燈泡． 圖4-6-5,請?zhí)骄恳韵聨讉€問題： (1)開關S閉合后，三個燈泡的亮度變化情況如何？ (2)開關S斷開后，三個燈泡的亮度變化情況如何？ 【提示】 (1)電感線圈L的自感系數(shù)足夠大，對電流的阻礙作用很強，S閉合瞬間，線圈L中的電流幾乎為零，電源立即給D1、D2和D3三個燈泡供電，三個燈泡同時亮．當電流逐漸穩(wěn)定，線圈L產生的感應電動勢消失，線圈L起到“短路”作用，使得D1、D2熄滅，D3變得更亮．,(2)S斷開時，電源不再供電，D3立即熄滅，線圈L產生的自感電動勢與D1、D2構成回路，使得D1、D2亮一下再慢慢熄滅．,2．如圖4-6-6所示，一毛同學用多用電表的歐姆擋測量一個線圈的電阻，以判斷它是否斷路．為方便測量，同桌的二毛同學用雙手分別握住線圈裸露的兩端，一毛用兩表筆與線圈兩端接觸，讀出阻值， 再將表筆與線圈斷開．在測 量的過程中，二毛在某瞬間 感到有強烈的電擊感， 對此現(xiàn)象，應如何解釋？ 圖4-6-6,【提示】 當表筆與線圈斷開時，由于通過線圈的電流突然減小到零，故在線圈中產生很大的自感電動勢，因二毛同學用雙手分別握住線圈裸露的兩端，故會感覺有電擊感．,第2步結論——自我總結，素能培養(yǎng) 1．自感現(xiàn)象,2.燈泡亮度變化,,,第3步例證——典例印證，思維深化 如圖4-6-7所示，電路中電源內阻不能忽略，電阻R的阻值和線圈L的自感系數(shù)都很大，A、B為兩個完全相同的燈泡，當S閉合時，下列說法正確的是( ) 圖4-6-7,A．A比B先亮，然后A滅 B．B比A先亮，然后B逐漸變暗 C．A、B一起亮，然后A滅 D．A、B一起亮，然后B滅 【思路點撥】 (1)電流變化時，電感線圈對電流的變化有阻礙作用； (2)電流穩(wěn)定時，電感線圈相當于一段導線的作用．,【解析】 S閉合時，由于與A燈串聯(lián)的線圈L的自感系數(shù)很大，故在線圈上產生很大的自感電動勢，阻礙電流的增大，所以B比A先亮，故選項A、C、D錯誤；穩(wěn)定后，總電阻減小，路端電壓減小，流過B燈支路的電流減小，所以B燈逐漸變暗，故選項B正確． 【答案】 B,自感電動勢阻礙電流變化的兩種表現(xiàn) 當原電路斷開時，線圈的自感電動勢阻礙電流的減小，此時線圈在新的電路中相當于一個電源，表現(xiàn)為兩個方面：一個是自感電動勢所對應的電流方向與原來線圈中電流方向一致；二是在斷電瞬間，自感電動勢所對應的電流大小與原電流大小相等，以后此電流開始緩慢減小到零．總之，通過線圈的電流不能突變．,第4步巧練——精選習題，落實強化 1．如圖4-6-8所示電路中，L為一自感系數(shù)較大的線圈，電鍵S閉合電路穩(wěn)定后，電阻R2和線圈L均有電流通過．現(xiàn)將電鍵S斷開瞬間( ) 圖4-6-8,A．流經R2和L的電流方向都向左 B．流經R2和L的電流方向都向右 C．流經R2的電流方向向右，流經L的電流方向向左 D．流經R2的電流方向向左，流經L的電流方向向右 【解析】 電路穩(wěn)定時L的電流方向都向左，電鍵斷開瞬間，L相當于電源與R2組成閉合回路，流經R2的電流方向向右，流經L的電流方向向左，故選項C正確． 【答案】 C,2．如圖4-6-9(a)、(b)中，電阻R和自感線圈L的電阻值相等，接通開關S，使電路達到穩(wěn)定狀態(tài)，燈泡D發(fā)光，則下列說法正確的是( ) 圖4-6-9,①在電路(a)中，斷開S，D將漸漸變暗 ②在電路(a)中，斷開S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗 ③在電路(b)中，斷開S，D將漸漸變暗 ④在電路(b)中，斷開S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗 A．①③ B．②③ C．②④ D．①④,【解析】 在電路(a)中自感線圈L與燈泡D串聯(lián)，D與L電流相等，斷開S時線圈產生的自感電動勢將使D與L中的電流從穩(wěn)定狀態(tài)逐漸減弱，D將漸漸變暗．在電路(b)中，L與D并聯(lián)，由電阻R和自感線圈L的電阻值相等可推知，穩(wěn)定時L中電流比D中電流大，斷開S的瞬間，L中電流從穩(wěn)定值逐漸減小，故S斷開瞬間，通過燈泡D的電流先變大后逐漸減弱，D將先變得更亮，然后漸漸變暗，故選項D正確． 【答案】 D,自感現(xiàn)象的分析思路 自感現(xiàn)象的分析，通常包括通電自感和斷電自感兩類基本問題．對通、斷電自感現(xiàn)象進行分析，首先要明確引起自感現(xiàn)象的原因，即通過自感線圈的電流怎樣變化，是增大還是減小．當電流增大時(如通電)，自感電動勢方向與電流方向相反，阻礙電流增大；當電流減小時(如斷電)，自感電動勢方向與電流方向相同，阻礙電流減小．另外還必須弄清電流的方向，特別是斷電時的電流流向．,必須注意，斷電時自感電流的大小不會超過斷電前瞬間線圈中電流的大?。?如圖4-6-10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．將S突然斷開，則S斷開前后，能正確反映流過燈泡的電流I隨時間t變化關系的是圖中的( ) 圖4-6-10,【思路點撥】 解答此題時，應先要搞清楚研究什么元件上的電流隨時間的變化關系；然后再根據線圈的自感電動勢引起的感應電流的方向與原來電流的方向是相同還是相反、大小如何等因素來確定圖象．,【解析】 S斷開前，通過燈泡D的電流是穩(wěn)定的，其值為1 A．S斷開瞬間，燈泡支路的電流立即減為零，但是自感線圈的支路由于自感現(xiàn)象會產生與線圈中原電流方向相同的感應電動勢，使線圈中的電流將從原來的2 A逐漸減小，方向不變，且由于它和燈泡D構成回路，通過燈泡D的電流和線圈L中的電流相同，也應該是從2 A逐漸減小為零，但是方向與原來通過燈泡D的電流方向相反，故選D. 【答案】 D,[先看名師指津] 如圖4-6-11所示，燈泡中的電流是突然變大還是變小(也就是說燈泡是否突然變得更亮一下)，就取決于I2與I1誰大誰小，也就是取決于R和r誰大誰小的問題． (1)如果R＞r，就有I1＞I2，燈 泡會先更亮一下才熄滅； (2)如果R＝r，燈泡會由原 亮度漸漸熄滅； (3)如果R＜r，燈泡會先立即暗一些，然后漸漸熄滅．,[再演練應用] 如圖4-6-12所示的電路中，電源的電動勢為E，內阻為r，電感L的電阻不計，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值．在t＝0時刻閉合開關S，經過一段時間后，在t＝t1時刻斷開S.下列表示A、B兩點間電壓UAB隨時間t變化的圖象中，正確的是( ) 圖4-6-12,