高中物理 第四章 电磁感应第六节 互感和自感课件 新人教版选修32.ppt

行驶在大街上的无轨电车拖着两条长的 辫子 当道路不平车身颠簸时 辫子 瞬间脱离电网线 在 辫子 与电网线之间就会闪现出电火花 同时发出 啪 啪 的响声 这是什么原因呢 1 当一个线圈中的电流变化时 这种现象叫做互感 2 当一个线圈中的电流变化时 这种现象叫做自感 3 自感产生的电动势e l是比例系数 它与线圈的大小 形状 圈数 以及是否有铁芯有关 l越大 越 产生自感现象 答案 1 所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势2 所产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势 同样也在它本身激发出感应电动势 1 互不相连的并相互靠近的两个线圈 当一个线圈的电流变化时 它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势 这种现象叫做互感 如图所示 2 互感现象中的电动势叫互感电动势 3 应用和危害 互感现象可以把能量由一个电路传递到另一个电路 变压器就是利用互感现象制成的 在电力工程和电子电路中 互感现象有时会影响电路的正常工作 这时要求设法减小电路间的互感 特别提醒 互感是一种常见的电磁感应现象 要注意 它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间 而且可以发生于任何相互靠近的电路之间 下列事例中利用了互感的是 a 变压器的制作b 收音机里的磁性天线c 电动机旋转d 收录机录音答案 ab 1 概念 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 叫做自感现象 2 自感电动势的方向 自感电动势的方向遵从楞次定律 由于在自感现象里 引起穿过线圈磁通量变化的原因是线圈自身的电流发生变化 因此 根据楞次定律可以得到自感电动势的方向总是 阻碍 引起自感电动势的电流的变化 对 阻碍 含义的正确理解是 当自感电动势是由于电流增大而引起时 自感电动势阻碍电流增加 自感电动势方向与原电流方向相反 当自感电动势是由于电流减小而引起时 自感电动势阻碍电流减小 自感电动势方向与原电流方向相同 3 自感电动势的大小 根据已知条件不同 自感电动势的大小可以有以下两种算法 在制造精密电阻时 为消除电阻使用过程中由于电流变化而引起的自感现象 采取了双线绕法 如图所示 其道理是 a 当电路中电流变化时 两股导线中产生的自感电动势互相抵消b 当电路中电流变化时 两股导线中产生的感应电流互相抵消c 当电路中电流变化时 两股导线中产生的磁通量互相抵消d 以上说法均不正确答案 c 1 概念 自感电动势与导体中电流的变化率成正比 比例恒量即为自感系数 简称自感或电感 2 决定因素 自感系数l与线圈的形状 长短 匝数及有无铁芯有关 线圈的横截面积越大 线圈越长 匝数越密 其自感系数l就越大 如果线圈内有铁芯 则自感系数l会比没有铁芯时大的多 3 单位 亨利 符号h 1h 103mh 106 h 4 物理意义 表征线圈产生自感电动势本领大小的物理量 数值上等于通过线圈的电流在1秒内改变1安时产生的自感电动势的大小 特别提醒 电流减小时 自感线圈中电流大小一定小于原先所通电流大小 自感电动势可能大于原电源电动势 自感现象中的能量转化仍然遵循能量守恒定律 其能量转化过程是这样的 闭合开关时 电源克服自感的阻碍作用做功 把电能储存在线圈中 此时 电能变成了磁场能 断开开关时 储存在线圈中的磁场能释放出来转化成小灯泡的电能 该电能又通过发光 发热 转变成了光能和内能 自感实验告诉我们 磁场具有能量 磁场能够储存能量 如图电路中电源内阻不能忽略 r阻值和l的自感系数都很大 a b为两个完全相同的灯泡 当s闭合时 下列说法正确的是 a a比b先亮 然后a灭b b比a先亮 然后b逐渐变暗c a b一起亮 然后a灭d a b一起亮 然后b灭 解析 s闭合时 由于与a灯串联的线圈l的自感系数很大 故在线圈上产生很大的自感电动势 阻碍电流的增大 所以b比a先亮 故a c d错 稳定后 由于与b灯连接的电阻很大 流过b灯支路的电流很小 所以b灯逐渐变暗 故b正确 答案 b 点评 在自感现象中 自感电动势 阻碍 的是电流的变化 而不是 阻止 电流变化 是对电流变化的延缓 使其不发生突变 当原电路断开时 线圈的自感电动势阻碍电流的减小 此时线圈在新的电路中相当于一个电源 表现为两个方面 一个是自感电动势所对应的电流方向与原来电流方向一致 二是在断电瞬间 自感电动势所对应的电流大小与原电流大小相等 以后此电流开始缓慢减小到零 总之 通过线圈中的电流不能发生突变 如图所示 a b c是相同的白炽灯 l是自感系数很大 电阻很小的自感线圈 今将k闭合 下面说法正确的是 a b c灯同时亮 a灯后亮 b a b c灯同时亮 然后a灯逐渐变暗 最后熄灭c a灯一直不亮 只有b和c灯亮d 以上说法都不对答案 b解析 k闭时 a b c三灯都通电 三灯同时亮 且由于自感线圈的自感作用 l中瞬间无电流 a中电流为b c灯中的两倍 a灯最亮 电流稳定后 自感现象消失 a灯被线圈短路 逐渐熄灭 b选项对 2010 东北师大附中高二期中 如下图 a b 中 电阻r和自感线圈l的电阻值相等 接通s 使电路达到稳定状态 灯泡d发光 则 在电路 a 中 断开s d将渐渐变暗 在电路 a 中 断开s d将先变得更亮 然后渐渐变暗 在电路 b 中 断开s d将渐渐变暗 在电路 b 中 断开s d将先变得更亮 然后渐渐变暗a b c d 解析 在电路 a 中自感线圈l与灯泡d串联 d与l电流相等 断开s时产生自感电动势将使d与l中的电流值从稳定状态逐渐减小 d将渐渐变暗 而不是立即熄灭 在电路 b 中 l与d并联 稳定时l中电流比d中电流大 断开s的瞬间 l中电流从稳定值逐渐减小 故s断开瞬间 通过灯泡d的电流变大 d将先变得更亮 然后渐渐变暗 故选项d正确 答案 d 点评 在断电自感中 灯泡出现闪亮的条件是什么 下面从两个方面来分析 如图所示电路 1 从电流角度看 电路达稳定状态后 设通过线圈l和灯a的电流分别为i1和i2 当开关s断开时 电流i2立即消失 但是线圈l和灯a组成了闭合回路 由于l的自感作用 i1不会立即消失 而是在回路中逐渐减弱并维持短暂的时间 通过回路的电流从i1开始衰减 如果开始i1 i2 则灯a会闪亮一下 即当线圈的直流电阻rl ra时 会出现a灯闪亮 若rl ra i1 i2 则不会出现a灯闪亮一下的情况 2 从能量角度看 s断开前 线圈l中有电流 则线圈中具有磁场能 磁场能的大小与开始电流i1有关 当开关s断开时 线圈中磁场能会转化为电能 通过灯泡释放出来 流过电路的电流在开始i1的基础上逐渐衰减 如果开始i1 i2 则灯泡会出现闪亮一下的情况 2010 北师大附中高二期中 如图所示的电路中 a1和a2是完全相同的两只灯泡 线圈l的电阻可以忽略 下面说法中正确的是 a 合上开关s接通电路时 a2先亮 a1后亮 最后一样亮b 合上开关s接通电路时 a1和a2始终一样亮c 断开开关s切断电路时 a2立刻熄灭 a1过一会才熄灭d 断开开关s切断电路时 a1 a2都要延迟一会再熄灭答案 ad 如图所示的是一种触电保安器 变压器a处用双股相线 火线 和零线平行绕制成圈 然后接到用电器上 b处有一个输出线圈 一旦有电流 经放大后便能立即推动继电器j切断电源 下列情况下能起保安作用的是哪一种 说明理由 1 增加开灯的盏数 能否切断电源 2 双手分别接触火线和零线 能否切断电源 3 单手接触相线 脚与地相接触而触电 能否切断电源 解析 1 不能 因a处线圈是采用的双绕法 增加开灯的盏数只会使电路中电流增大 但a中两线中电流始终大小相等方向相反 磁通量相互抵消 b中磁通量不发生改变 故不能推动j切断电源 2 不能 理由同 1 3 能 因为有电流通过人体而流入地下 使a中零线与火线的电流不同从而产生磁场 b中磁通量发生改变 b中产生感应电流 从而推动j切断电源 点评 本例是互感现象的具体实际应用 通过对本题的研究 深刻理解互感现象 如图李辉用多用表的欧姆挡测量一个变压器线圈的电阻 以判断它是否断路 刘伟为了使李辉操作方便 用两手分别握住线圈的两端让李辉测量 测量后李辉确