高中物理 第四章第六节 互感和自感课件 新人教版选修32.ppt

第六节互感和自感 第四章电磁感应 学习目标1 了解互感现象及互感现象的应用 2 了解自感现象 认识自感电动势对电路中电流的影响 3 了解自感系数的意义和决定因素 4 知道磁场具有能量 一 互感现象研学教材1 互感 两个相互靠近的线圈 当一个线圈中的电流变化时 它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生 这种现象叫做互感 2 互感的应用和危害 1 应用 传递 如变压器 收音机的磁性天线 2 危害 影响电路的正常工作 感应电动势 能量 成功体验如图所示是一种延时继电器的示意图 铁芯上有两个线圈a和b 线圈a跟电源连接 线圈b两端连在一起 构成一个闭合电路 在断开开关s的时候 弹簧k并不会立刻将衔铁d拉起而使触头c 连接工作电路 离开 而是过一小段时间后才执行这个动作 延时继电器就是这样得名的 请解释 1 当开关s断开后 为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一小段时间 2 如果线圈b不闭合 是否会对延时效果产生影响 为什么 提示 1 开关s断开时 将在线圈b中产生互感电动势 闭合电路中形成电流 电磁铁仍然有磁性吸住衔铁d 随电流的逐渐减小 磁性逐渐变弱直至电磁铁磁性消失 弹簧k才会将衔铁d拉起而使触头c离开 2 如果线圈b不闭合 在开关s断开时 线圈b中不会产生电流 电磁铁的磁性很快消失 也就没有了延时效果 二 自感现象自主探究下表给出了通电自感和断电自感实验中观察到的现象 通过分析 回答下列问题 1 自感电动势具有什么作用 2 在断电自感实验中 要使灯泡在开关断开时比原来更亮 需要满足什么条件 成功发现1 自感现象 当一个线圈中的电流发生变化时 在它本身激发出 的现象 2 自感电动势 现象中产生的电动势 3 自感电动势的作用电流增加时 自感电动势阻碍电流的 电流减小时 自感电动势阻碍电流的 即自感电动势总是阻碍 4 在断电自感实验中 要使灯泡在开关断开时更亮 则需满足开关闭合时 线圈中的电流比灯泡中的电流 感应电动势 自感 增加 减小 电流的变化 大 亨利 h 匝数 铁芯 成功体验判断正误 1 线圈中的电流不变时 自感电动势为0 则自感系数为0 2 线圈的自感系数与电流的变化率成正比 3 线圈的自感系数与自感电动势的大小 电流的变化情况无关 4 自感电动势的方向总是与原电流方向相反 提示 1 2 3 4 四 磁场的能量自研教材线圈中电流从无到有时 磁场从无到有 电源把能量输送给 储存在 中 线圈中电流从有到无时 磁场从有到无 磁场中的能量释放出来转化为 磁场 磁场 电能 成功体验断电自感的实验中 为什么开关断开后 灯泡的发光会持续一段时间 试从能量的角度加以解释 提示 开关断开后 线圈中储存的能量释放出来转化为电能 故灯泡发光持续一会 要点一对自感现象的理解1 对自感现象的理解自感现象是一种电磁感应现象 遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律 2 对自感电动势的理解 1 产生原因通过线圈的电流发生变化 导致穿过线圈的磁通量发生变化 因而在原线圈上产生感应电动势 2 自感电动势的方向当原电流增大时 自感电动势的方向与原电流方向相反 当原电流减小时 自感电动势方向与原电流方向相同 即 增反减同 3 自感电动势的作用阻碍原电流的变化 而不是阻止 原电流仍在变化 只是使原电流的变化时间变长 即总是起着推迟电流变化的作用 3 对电感线圈阻碍作用的理解 1 若电路中的电流正在改变 电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化 使得通过电感线圈的电流不能突变 2 若电路中的电流是稳定的 电感线圈相当于一段导线 其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的 如图所示的电路中 电源电动势为e 内阻r不能忽略 r1和r2是两个定值电阻 l是一个自感系数较大的线圈 开关s原来是断开的 从闭合开关s到电路中电流达到稳定为止的时间内 通过r1的电流i1和通过r2的电流i2的变化情况是 a i1开始较大而后逐渐变小b i1开始很小而后逐渐变大c i2开始很小而后逐渐变大d i2开始较大而后逐渐变小 思路点拨 1 电流变化时 电感线圈对电流的变化有阻碍作用 2 电流稳定时 电感线圈相当于一段导线 解析 闭合开关s时 由于l是一个自感系数较大的线圈 产生反向的自感电动势阻碍电流的变化 所以开始i2很小 随着电流达到稳定 自感作用减小 i2开始逐渐变大 闭合开关s时 由于线圈阻碍作用很大 路端电压较大 随着自感作用减小 路端电压减小 所以r1上的电压逐渐减小 电流i1逐渐减小 故选ac 答案 ac 跟踪训练1下列说法正确的是 a 当线圈中电流不变时 线圈中没有自感电动势b 当线圈中电流反向时 线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反c 当线圈中电流增大时 线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反d 当线圈中电流减小时 线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反 解析 选ac 由法拉第电磁感应定律可知 当线圈中的电流不变时 不产生自感电动势 a正确 当线圈中的电流反向时 相当于电流减小 线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同 b错误 当线圈中的电流增大时 自感电动势阻碍电流的增大 线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反 所以选项c正确 同理可知选项d错误 故选ac 要点二通电 断电自感中 灯泡亮度变化的分析1 在通电自感中 并联的两个灯泡不同时亮起如图所示的电路 两灯泡规格相同 接通开关后调节电阻r 使两个灯泡亮度相同 然后断开电路 再次接通的瞬间 2 在断电自感中 灯泡的亮度变化自感电动势 的方向 总是要阻碍引起自感的电流的变化 就好像感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化一样 自感电动势阻碍的对象是 电流的变化 而不是电流本身 如图甲 乙电路中 电阻r和自感线圈l的电阻值都很小 接通s 使电路达到稳定 灯泡发光 下列判断正确的是 a 在电路甲中断开s 灯泡将渐渐变暗b 在电路甲中断开s 灯泡将先变得更亮 然后渐渐变暗c 在电路乙中断开s 灯泡将渐渐变暗d 在电路乙中断开s 灯泡将先变得更亮 然后渐渐变暗 解析 电路甲稳定时 il i灯 断开s时 线圈l与灯泡 电阻r组成临时回路 自感电动势阻碍电流减小 线圈及灯泡中电流逐渐减小 灯泡渐渐变暗 a正确 b错误 电路乙稳定时 il i灯 断开s时 线圈l与灯泡 电阻r组成临时回路 由于自感作用 线圈中电流逐渐减小 灯泡中电流与线圈中电流大小相等 先变为il 后逐渐减小 所以灯泡先变得更亮 然后渐渐变暗 c错误 d正确 故选ad 答案 ad 规律总结 1 阻碍 不是 阻止 阻碍 电流变化的实质是使电流不发生 突变 使其变化过程有所延缓 2 当电路接通瞬间 自感线圈相当于断路 当电路稳定时 相当于电阻 如果线圈没有电阻 相当于导线 短路 当电路断开瞬间 自感线圈相当于电源 3 断电自感现象中 灯泡闪亮与否 要看断前l中的电流与灯泡中电流的关系 跟踪训练2如图所示 a和b是电阻均为r的电灯 l是自感系数较大的线圈 当s1闭合 s2断开且电路稳定时 a b亮度相同 闭合s2 待电路稳定后将s1断开 下列说法中正确的是 a b灯立即熄灭b a灯将比原来更亮一些后再熄灭c 有电流通过b灯 方向为c dd 有电流通过a灯 方向为b a 解析 选ad s1断开 灯a与线圈构成闭合回路 灯b中无电流 故a正确 c错误 s1断开前 灯a与线圈中的电流相同 所以a灯不会闪亮 b错误 s1断开后 线圈中的电流方向不变 自感电动势方向向右 灯a中电流方向为b a d正确 故选ad 自感现象中的图象 范例 如图所示的电路中 电源的电动势为e 内阻为r 电感l的电阻不计 电阻r的阻值大于灯泡d的阻值 在t 0时刻闭合开关s 经过一段时间后 在t t1时刻断开s 下列表示a b两点间电压uab随时间t变化的图象中 正确的是 解析 闭合开关s后 灯泡d直接发光 电感l的电流逐