高中物理 2.2 自感课件 鲁科版选修32.ppt

第2节自感 1 2 3 1 自感现象 1 定义 由导体本身的电流变化所产生的电磁感应的现象叫做自感现象 2 通电自感和断电自感 1 2 3 2 自感电动势 1 由导体自身电流变化所产生的感应电动势叫做自感电动势 2 自感电动势总是要阻碍导体自身的电流发生变化 3 自感系数 1 自感电动势的大小 e 其中l是自感系数 简称自感或电感 单位 亨利 符号 h 2 决定线圈自感系数大小的因素 线圈的大小 形状 匝数 以及是否有铁芯等 1 2 3 练一练 多选 下列关于自感的说法中正确的是 a 自感是由于导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象b 自感电动势的大小跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关c 自感电流的方向总是与原电流的方向相反d 对不同的线圈 电流变化快慢相同时 产生的自感电动势可能不同解析 由自感的定义知选项a正确 在自感现象中产生的感应电动势的大小与穿过线圈的磁通量的变化快慢有关 选项b正确 根据楞次定律 自感电流的方向也可能与原电流方向相同 自感电动势与线圈的自感系数有关 不同的线圈的自感系数可能不同 当电流变化快慢相同时 产生的自感电动势可能不同 选项d正确 答案 abd 探究一 探究二 探究一对自感现象的理解问题导引如图所示 无轨电车在行驶过程中 由于车身颠簸 使车顶上的集电弓瞬间脱离电网线 这时可以观察到有电火花闪现 试分析产生电火花的原因 提示集电弓脱离电网线的瞬间电流减小 所以产生的自感电动势很大 在电弓与电网线的空隙产生电火花 探究一 探究二 名师精讲1 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 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 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 探究一 探究二 2 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 特别提醒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 探究一 探究二 例题1如图所示 线圈l和电池的内阻不计 两个电阻的阻值都是r 开关s原来是断开的 电流i0 今合上开关s将一电阻短路 于是线圈有自感电动势产生 则这个电动势 a 有阻碍电流的作用 最后电流由i0减小到零b 有阻碍电流的作用 最后电流总小于i0c 有阻碍电流增大的作用 因而电流将保持i0不变d 有阻碍电流增大的作用 但电流最后还是增大到2i0 探究一 探究二 解析 s由断开到闭合 回路中的电流要增大 因而在l上要产生自感电动势 根据楞次定律 自感电动势总是要阻碍引起它的电流的变化 即电流增加引起的自感电动势要阻碍原电流的增加 而阻碍不是阻止 电流仍要增大 而达到稳定后其电流为2i0 选项d正确 答案 d反思若电路中的电流发生变化 线圈中的自感电动势的作用总是阻碍电流的变化 但不是阻止电流的变化 变式训练1 如图所示 l是自感系数较大的线圈 在滑动变阻器的滑片p从a端迅速滑向b端的过程中 经过ab中点c时通过线圈的电流为i1 p从b端迅速滑向a端的过程中 经过c点时通过线圈的电流为i2 p固定在c点不动 达到稳定时通过线圈的电流为i0 则 a i1 i2 i0b i1 i0 i2c i1 i2 i0d i1 i0 i2解析 当滑动片从a端迅速滑到b端时 总电阻减小 总电流变大 l产生自感电动势阻碍电流增大 故i1比p稳定在c点的电流i0小 当p从b端迅速滑向a端时 总电流减小 l自感电动势阻碍电流减小 自感电流方向与原电流方向相同 故i2大于p稳定在c点时的电流i0 选项d正确 答案 d 探究一 探究二 探究一 探究二 探究二自感现象的分析问题导引 如图所示 在s闭合状态下 l1 l2都能发光 现突然断开s 则l1会突然亮一下再熄灭吗 l2的情况呢 探究一 探究二 提示在s接通状态下 l1与线圈l串联 通过它们的电流相等 断开s后这个电流减小 所以l1中电流不会比原来大 因此l1一定不会突然亮一下 而是逐渐变暗到熄灭 对于l2 在s接通状态下 l2中的电流i2与线圈l中的电流i1在题给条件下不能确定哪个大 s断开后 l l1 l2构成闭合回路 感应电流在此回路流动 若在s断开前 i1i2 则s断开后 l2会突然亮一下后再熄灭 探究一 探究二 名师精讲1 分析思路 1 明确通过自感线圈的电流怎样变化 是增大还是减小 2 判断自感电动势方向 电流增强时 如通电 自感电动势方向与电流方向相反 电流减小时 如断电 自感电动势与电流方向相同 3 分析阻碍的结果 电流增强时 如通电 由于自感电动势方向与原电流方向相反 阻碍电流增加 电流逐渐增大 电流减小时 如断电 由于自感电动势方向与原电流方向相同 阻碍电流减小 探究一 探究二 探究一 探究二 特别提醒电流减小时 如断电 由自感电动势产生的自感电流与原电流方向相同 其电流大小一定小于产生自感电动势的线圈中原先所通电流的大小 探究一 探究二 例题2 多选 如图所示 电路甲 乙中电阻r和自感线圈l的电阻都很小 接通开关s 使电路达到稳定 灯泡a发光 则 a 在电路甲中 断开s a将渐渐变暗b 在电路甲中 断开s a将先变得更亮 然后渐渐变暗c 在电路乙中 断开s a将渐渐变暗d 在电路乙中 断开s a将先变得更亮 然后渐渐变暗 探究一 探究二 解析 题图甲中 灯泡a与线圈l在同一支路 通过它们的电流相同 ia il 断开开关s时 a l r组成回路 由于自感作用 回路中电流由il逐渐减小 灯泡a不会闪亮 将逐渐变暗 故选项a正确 题图乙中 电路稳定时 通过上支路的电流il ia 因l的电阻很小 断开开关s时 由于l的自感作用 回路中的自感电流在il的基础上减小 电流反向通过灯泡a的瞬间 灯泡a中电流变大 然后逐渐变小 所以灯泡a先变得更亮 然后逐渐变暗 故选项d正确 答案 ad反思开关处于断开和闭合状态时通过灯泡的电流大小的变化情况是决定灯泡亮度如何变化的依据 探究一 探究二 变式训练2 如图所示 电感线圈l的自感系数足够大 其直流电阻忽略不计 la lb是两个相同的灯泡 且在下列实验中不会烧毁 电阻r2阻值约为r1阻值的两倍 则 a 闭合开关s时 la lb同时达到最亮 且lb更亮一些b 闭合开关s时 la lb均慢慢亮起来 且la更亮一些c 断开开关s时 la慢慢熄灭 lb马上熄灭d 断开开关s时 la慢慢熄灭 lb闪亮后才慢慢熄灭 探究一 探究二 解析 由于线圈l的自感系数足够大 闭合开关s时产生很强的阻碍作用 纯电阻r2无自感 因此la慢慢亮起来 lb随即达到稳定亮度 选项a b错误 当电路稳定时 将线圈l等效为导线 则有il ia ib 断开开关s时 由于自感线圈l电流不变且与lb r2形成闭合回路 因此有i b ib 因此断开开关s时 la慢慢熄灭 lb闪亮后再慢慢熄灭 选项c错误 选项d正确 答案 d 12345 1 关于线圈的自感系数 下列说法正确的是 a 线圈的自感系数越大 自感电动势一定越大b 线圈中电流等于零时 自感系数也等于零c 线圈中电流变化越快 自感系数越大d 线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定解析 自感电动势的大小还与电流变化的快慢有关 选项a错误 线圈的自感系数与线圈的形状 横截面积 长短 匝数及有无铁芯等因素有关 选项d正确 答案 d 2 关于自感现象 下列说法正确的是 a 感应电流一定和原电流方向相反b 线圈中产生的自感电动势较大时 其自感系数一定较大c 对于同一线圈 当电流变化较快时 线圈中的自感系数较大d 对于同一线圈 当电流变化较快时 线圈中的自感电动势也较大解析 自感现象中感应电动势的方向遵从楞次定律 当原电流减小时 自感电流与原电流方向相同 当原电流增大时 自感电流与原电流方向相反 所以选项a错误 自感电动势的大小e自 所以自感电动势大不一定是由自感系数大引起的 有可能是电流的变化率很大引起的 所以选项b错误 线圈自感系数的大小由线圈本身决定 与线圈中有无电流以及电流变化的快慢无关 所以选项c错误 由e自 知 对于同一线圈 自感系数l确定 当电流变化较快时 线圈中产生的自感电动势也越大 所以选项d正确 答案 d 12345 12345 3 多选 如图所示的电路中 l1和l2是完全相同的灯泡 线圈l的电阻可以忽略 下列说法正确的是 a 合上开关s接通电路时 l2先亮 l1后亮 最后一样亮b 合上开关s接通电路时 l1和l2一样亮c 断开开关s切断电路时 l2立刻熄灭 l1过一会儿才熄灭d 断开开关s切断电路时 l1和l2都要过一会儿才熄灭解析 闭合开关 l中电流从无到有 l将阻碍这一变化 使l1中电流不能迅速增大 而无线圈的电路 电流能瞬时达到稳定值 故l1灯后亮 l2先亮 最后两灯电流相等 一样亮 切断电路时 l中自感电流与自身原来电流方向相同 自感电流通过l1 l2 使l1 l2过一会儿熄灭 故选项a d正确 答案 ad 12345 4 如图所示 l为电阻很小的线圈 g1和g2为内阻不计 零点在表盘中央的电流计 r1为电阻很小的定值电阻 当开关s处于闭合状态时 两表的指针皆偏向右方 那么 当开关s断开时 a g1和g2的指针都立即回到零点b g1的指针立即回到零点 而g2的指针缓慢地回到零点c g1的指针缓慢地回到零点 而g2的指针先立即偏向左方 然后缓慢地回到零点d g1的指针立即偏向左方 然后缓慢地回到零点 而g2的指针缓慢地回到零点解析 s断开后 自感电流的方向与g2原电流方向相同 与g1原电流方向相反 所以g1的指针立即偏向左方 然