高中物理 第4章 电磁感应 6 互感和自感课件 新人教版选修32.ppt

6 互感和自感 自学线索 学基础导学 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 这种现象叫互感 2 实质 互感现象是一种常见的 现象 3 互感的应用 利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈 如变压器 收音机的磁性天线 4 危害 互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间 电力工程和电子电路中 有时会影响电路正常工作 一 互感现象 感应电动势 电磁感应 二 自感现象 电流的增加 阻碍电流的减小 三 自感系数 亨利 h 大小 形状 匝数 铁芯 1 磁场能量 自感现象中 线圈中电流从无到有 磁场从无到有 电源把能量输送给线圈 储存在线圈中 电流减小时 磁场中的能量释放出来转换为电能 2 电的 惯性 自感电动势阻碍线圈中电流变化的性质 四 磁场的能量 讲要点例析 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 3 自感电动势的作用 阻碍原电流的变化 起到推迟电流变化的作用 自感电动势的理解 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 电阻可忽略的线圈 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 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 电流逐渐减小 故a c正确 故选a c 答案 ac 答案 d 1 自感现象 通电自感和断电自感 2 灯泡亮度变化 图中两个电路是研究自感现象的电路 对实验结果的描述正确的是 接通开关时 灯a2立即就亮 a1稍晚一会儿亮 接通开关时 灯a1立即就亮 a2稍晚一会儿亮 断开开关时 灯a1立即熄灭 a2稍晚一会儿熄灭 断开开关时 灯a2立即熄灭 a1稍晚一会儿熄灭a b c d 解析 接通开关时 a2立即就亮 a1与线圈串联 由于自感电动势的作用 电流逐渐变大 所以a1稍晚一会儿亮 正确 断开开关时 a1立即熄灭 a2由于和线圈构成回路 回路中电流逐渐减小 所以稍晚一会儿熄灭 正确 故选a 答案 a 解析 a 图中 电灯a与电感线圈l在同一个支路中 流过的电流相同 断开开关s时 线圈l中的自感电动势的作用使得支路中的电流瞬间不变 以后渐渐变小 a正确 b错误 b 图中 电灯a所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小 因为电感线圈的电阻很小 断开开关s时 电感线圈的自感电动势要阻碍电流变小 此瞬间电感线圈中的电流不变 电感线圈相当于一个电源给灯a供电 因此反向流过a的电流瞬间要变大 然后逐渐变小 所以灯泡要先更亮一下 然后渐渐变暗 答案 ad 4 开关断开后 通过灯泡的感应电流是否有可能比原来的电流更大 为了使实验的效果更明显 对线圈l应该有什么要求 点拨 1 开关断开后 感应电动势使线圈l中电流i1减小得更慢些 2 开关断开后 感应电流将沿线圈l向右流动 经灯泡a后流到线圈的左端 即线圈l和灯泡a构成闭合电路 回路中电流沿逆时针方向 3 开关断开后 通过灯泡a的感应电流与原电流方向相反 4 有可能 原来电路闭合处于稳定状态 l与a并联 其电流分别为il和ia 方向都是从左向右 在断开s的瞬间 灯a中原来的从左向右的电流 la立即消失 但是灯a与线圈l组成一闭合电路 由于l的自感作用 其中的电流il不会立即消失 而是在回路中逐渐减弱 这个时间内灯a中有从右向左的电流通过 这时通过a的电流从il开始减弱 如果rl 线圈l的直流电阻 r1 原来的电流il ia 则在灯a熄灭之前要闪亮一下 如果rl ra 原来的电流il ia 则灯a是逐渐熄灭不再闪亮一下 3 互感现象及其在生产 生活中的应用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 平行绕制成线圈 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 下列各种情况能否切断电源 说明理由 1 增加开灯的盏数 能否切断电源 2 双手分别接触相线和零线 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中磁通量始终为零不发生改变 b中没有感应电流 故不能推动j切断电源 2 不能 理由同 1 提示 双手分别接触火线和零线相当于将一个电阻并联接入电路 3 能 因为有电流通过人体而流入地下 使a中火线与零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 答案 1 不能 2 不能 2 能 练随堂演练 1 下列关于自感现象的说法中 正确的是 a 自感现象是由导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象b 线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反c 线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关d 加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大 解析 根据自感现象的概念判断 选项a正确 由楞次定律知 线圈中自感电动势的方向阻碍原电流的变化 但不是总与原电流的方向相反 故选项b错误 根据法拉第电磁感应定律知 选项c正确 自感系数大小是由线圈的自身因素和有无铁芯决定 选项d正确 答案 acd 2 关于线圈中自感电动势大小的说法中正确的是 a 电感一定时 电流变化越大 自感电动势越大b 电感一定时 电流变化越快 自感电动势越大c 通过线圈的电流为零的瞬间 自感电动势为零d 通过线圈的电流为最大值的瞬间 自感电动势最大 解析 答案 b 解析 根据自感特点可知 s接通瞬间 通过l的电流是从无到有迅速变化 产生自感电动势 阻碍原电流的增加 这时可把l看成大电阻 则电流主要是流过灯泡a的 故a错误 s接通电路稳定时 电路中电流保持不变 l相当于导线 则a被局部短路 所以无电流通过a 故b正确 d错误 开关s断开瞬间 电感的电流是从有到无变化 又产生自感电动势 l与灯泡a构成闭合电路 则a中是有电流的 故c错误 答案 b 4 用电流传感器可以清楚地演示自感对电路中电流的影响 不一定要用两个灯泡作对比 电流传感器的作用相当于一个电流表 实验就用电流表的符号表示 它与电流表的一个重要区别在于 传感器与计算机相结合能够即时反映电流的迅速变化 并能在屏幕上显示电流随时间变化的图象 先按图甲连接电路 测一次后 可以拆掉线圈 按图乙再测一次 得到 a b 图象 则下列说法正确的是 解析 电路甲中电流在开关闭合后 由于自感电动势作用 逐渐增加至最大 电路乙中电流在开关闭合后 立即增至最大 所以a d项正确 答案 ad 5 某同学为了验证断电自感现象 自己找来带铁心的线圈l 小灯泡a 开关s和电池组e 用导线将它们连接成如图所示的电路 检查电路后 闭合开关s 小灯泡发光 再断开开关s 小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象 虽经多次重复 仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象 他冥思苦想找不出原因 你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 a 电源的内阻较大b 小灯泡电阻偏大c 线圈