高中物理 第4章 电磁感应 第6节 互感和自感课件 新人教版选修32.ppt

第四章 电磁感应 第六节互感和自感 变压器 电动机等器材都有很大的线圈 当电路中的开关断开时 在开关中的金属片之间会产生火花放电 你知道这是为什么吗 知识自主梳理 1 互感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 这种现象叫做互感 如图所示 互感现象 知识点1 感应电动势 2 互感电动势互感现象中的电动势叫 3 互感的应用和危害 1 互感现象可以把能量由一个电路传递到另 变压器就是利用互感现象制成的 2 在电力工程和电子电路中 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 互感电动势 一个电路 互感现象 1 概念由于导体 发生变化而产生的电磁感应现象 叫做自感现象 2 自感电动势由于 而产生的感应电动势 自感现象 知识点2 本身的电流 自感 3 通电自感和断电自感 亮起来 增加 变暗 减小 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 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 及 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 如果线圈内有铁芯 则自感系数l会比没有铁芯时 自感系数 知识点3 自感系数 匝数 有无铁芯 越大 大的多 3 单位亨利 符号h 1h mh h 4 物理意义表征线圈产生自感电动势 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 103 106 本领大小 1 自感现象中的磁场能量 1 线圈中电流从无到有 磁场从无到有 电源把能量输送给 储存在 中 2 线圈中电流减小时 中的能量释放出来转化为电能 2 电的 惯性 自感电动势有阻碍线圈中 的 惯性 磁场的能量 知识点4 磁场 磁场 磁场 电流变化 重点难点突破 1 自感现象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 一 对自感现象的理解 3 对电感线圈阻碍作用的理解 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 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 4 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 答案 由于车身颠簸 可使车弓瞬间离开电网 由于自感现象 电车内部的电动机的线圈会产生一个较大的瞬时自感电动势 由于这个电动势较大 使车弓与电网之间的空气电离 产生放电现象 二 两种电路的自感比较 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 镇流器的自感现象 断开瞬间 只有在电路断开时才能产生很高的自感电动 势 使人产生触电的感觉 解析 镇流器就是一个自感系数较大的自感线圈 当通过线圈的电流变化时 线圈中会产生自感现象 当电路接通时 由于自感作用 线圈中电流逐渐增大 此时 产生的自感电动势并不很大 但当电路断开时 线圈中电流突然减小 线圈中产生很大的自感电动势 使人产生触电的感觉 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 三 磁场的能量 考点题型设计 题型1对互感现象的分析 bc 解析 线圈a中的磁场随开关s1的闭合而产生 随s1的断开而消失 当s1闭合时 线圈a中的磁场穿过线圈b 当s2闭合 s1断开时 线圈a在线圈b中的磁场变弱 线圈b中有感应电流 b中电流的磁场继续吸引d而起到延时的作用 所以选项b正确 选项a错误 若s2断开 线圈b中不产生感应电流而起不到延时作用 所以选项c正确 选项d错误 d 解析 某一个线圈的磁场通过另一个线圈的磁场的变化率越小 影响则越小 欲使两线圈由于互感的影响尽量小 应放置成d选项的情形 这样线圈内的磁场是垂直的关系 故d选项正确 a 在电路 a 中 断开s d将渐渐变暗b 在电路 a 中 断开s d将先变得更亮 然后渐渐变暗c 在电路 b 中 断开s d将渐渐变暗d 在电路 b 中 断开s d将先变得更亮 然后渐渐变暗 题型2对自感现象的分析 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ad正确 a 当开关s闭合时 l1立刻变亮 l2逐渐变亮 最后两灯一样亮b 当开关s闭合时 l1 l2两灯同时亮 以后l2灯更亮 l1灯熄灭c 当开关s断开时 l1 l2立即同时熄灭d 当开关s断开时 l2立即熄灭 l1亮一会儿才熄灭 d 解析 当s闭合时 产生通电自感 此时l中没有电流通过 电路相当于l1和l2串联 随后 l会将l1逐渐短路 同时l2中电流会逐渐增大 故b对 当s断开时 产生断电自感 l相当于电源且只对l1放电 故d对 题型3互感 自感现象的应用 c 解析 当s1接通 s2 s3断开时 电源电压220v直接加在灯管两端 达不到灯管启动的电压值 日光灯不能发光 选项a错误 当s1 s2接通 s3断开时 灯管两端被短路 电压为零 日光灯不能发光 选项b错误 当日光灯正常发光后 再接通s3 则镇流器被短路 灯管两端电压过高 会损坏灯管 选项d错误 当只有s1 s2接通 通过镇流器的电流很大 再断开s2 镇流器中会产生很大的自感电动势 和原电压一起加在灯管两端 使灯管中的气体导电 日光灯正常发光 选项c正确 点评 日光灯的工作原理是自感现象的具体实际应用 从能否完成自感的角度理解它的工作原理 启动器仅起到通断电路的开关作用 它帮助镇流器产生自感作用从而达到使灯管发光的目的 把它的工作原理与各器件的作用结合起来 就能顺利解决这类问题 解答本题应注意以下两点 1 s2的作用相当于启动器 2 镇流器在日光灯点燃瞬间和正常发光后均起一定的作用 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 脚与地接触而触电 能否切断电源 答案 1 不能 2 不能 3 能解析 1 不能 因a处线圈是采用的双线绕法 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 不能产生感应电流 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 易错案例剖析 c 易错分析 本题