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

教学教法分析 课前自主导学 当堂双基达标 课后知能检测 教学方案设计 课堂互动探究 6互感和自感 课标要求1 通过实验 了解自感现象 2 举例说明自感现象在生活和生产中的应用 课标解读1 通过实验 了解互感现象和自感现象 以及对它们的利用和防止 2 能够通过电磁感应的有关规律分析通电 断电时自感现象的成因 以及磁场的能量转化问题 4 认识互感和自感是电磁感应现象的特例 感悟特殊现象中有它的普遍规律 而普遍规律中又包含了特殊现象的辩证唯物主义观点 教学地位本节知识属于电磁感应规律的应用 在高考中被考查到的几率不高 题目难度不大 题型一般为选择题 新课导入建议行驶在大街上的无轨电车 车顶上拖着两条长长的 辫子 电弓 当道路不平车身颠簸时 电弓有可能瞬间脱离电网线 这时在电弓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 学习本节知识后 就能解决这个问题了 教学流程设计 1 基本知识 1 互感现象 定义两个相互靠近的线圈 当一个线圈中的电流 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的现象 产生的电动势叫作 变化 互感电动势 应用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈 收音机的 就是利用互感现象制成的 危害互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间 在电力工程中和电子电路中 有时会影响电路正常工作 变压器 磁性天线 2 自感现象 定义当一个线圈中的电流 时 它所产生的 的磁场在它本身激发出感应电动势的现象 产生的电动势叫作 变化 变化 自感电动势 通电自感和断电自感 较慢地亮起来 阻碍 逐渐变暗 阻碍 2 思考判断 1 互感现象只能发生于绕在同一铁芯的两个线圈之间 而不可能产生于相互靠近的电路之间 2 互感现象和自感现象均属于电磁感应现象 3 自感现象中感应电流的方向一定与引起自感的原电流的方向相反 3 探究交流自感电动势的作用是什么 方向如何 提示 作用 总是阻碍导体中原电流的变化 方向 当原来的电流增大时 自感电动势与原来电流方向相反 当原来的电流减小时 自感电动势与原来电流方向相同 1 基本知识 1 自感系数 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 符号 决定线圈自感系数大小的因素线圈的 以及是否有 等 亨利 h 大小 形状 圈数 铁芯 2 磁场的能量 线圈中电流从无到有时 磁场从无到有 电源的能量输送给 储存在 中 线圈中电流减小时 中的能量释放出来转化为电能 线圈 磁场 线圈 2 思考判断 1 线圈的自感系数大 其电阻一定大 2 在断开电路时 与线圈并联的灯泡会亮一下后再逐渐熄灭 说明能量不再守恒了 3 自感系数越大 自感电动势就越大 3 探究交流在演示断电自感时 开关断开后小灯泡并不立即熄灭 这一现象是否违背了能量守恒定律 小灯泡消耗的电能是从何处获得的 提示 线圈中有电流时 线圈就具有了磁场能 断开开关后 线圈相当于电源 线圈中所储存的磁场能转化为电能 给灯泡提供能量 这一现象并不违背能量守恒定律 问题导思 1 互感现象中能量是怎样转化的 2 电感线圈在电路中的作用是什么 3 自感电动势怎样产生 如何确定它的方向 1 对互感现象的理解 1 互感现象是一种常见的电磁感应现象 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 2 互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路 变压器就是利用互感现象制成的 3 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 2 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 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 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 自感电动势的方向与原电流方向相同 即 增反减同 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 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 多选 2014 湖南浏阳高二检测 如图4 6 1所示的电路中 是自感系数很大的线圈 但其自身的电阻几乎为零 la lb是两个相同的灯泡 下列说法中正确的是 a 开关s由断开变为闭合 la lb同时发光 之后亮度不变b 开关s由断开变为闭合 la立即发光 之后又逐渐熄灭 c 开关s由闭合变为断开的瞬间 la lb同时熄灭d 开关s由闭合变为断开的瞬间 la再次发光 之后又逐渐熄灭 审题指导 解答本题应把握以下两点 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的作用 解析 s闭合的瞬间 通过l的电流从无到有发生变化 从而产生阻碍作用 la有电流通过而发光 电流稳定后过l的电流恒定时无阻碍作用 la被l短路两端无电压而熄灭 所以a错b正确 开关s断开的瞬间 通过l的电流减小而产生感应电动势 或说阻碍电流的减小 从而有电流通过la再次发光 故c错 d正确 答案 bd 1 2014 贵阳一中高二检测 如图4 6 2所示 r为定值电阻 电感l的值很大 电源内阻不可不计 a b是完全相同的两只灯泡 当开关s闭合时 下列判断正确的是 a 灯a比灯b先亮 然后灯a熄灭b 灯b比灯a先亮 然后灯b逐渐变暗c 灯a与灯b一起亮 而后灯a熄灭d 灯a与灯b一起亮 而后灯b熄灭 解析 开关s闭合时 b灯立即亮 a灯由于电感l的自感作用 将逐渐变亮 由于总电流逐渐变大 路端电压变小 b灯逐渐变暗 选项b符合要求 答案 b 问题导思 1 通电瞬时 断电瞬时 电路稳定时自感线圈在电路中各起什么作用 2 断电自感现象中 为什么有时候灯泡逐渐熄灭 有时候灯泡闪亮后再逐渐熄灭 1 明确通过自感线圈的电流的变化情况 增大还是减小 2 判断自感电动势方向 电流增强时 如通电时 自感电动势方向与电流方向相反 电流减小时 如断电时 自感电动势方向与电流方向相同 3 分析线圈中电流变化情况 电流增强时 如通电时 由于自感电动势方向与原电流方向相反 阻碍原电流增加 电流逐渐增大 电流减小时 如断电时 由于自感电动势方向与原电流方向相同 阻碍原电流减小 线圈中电流方向不变 电流逐渐减小 4 明确电路中元件与自感线圈的连接方式 若元件与自感线圈串联 元件中的电流与线圈中电流有相同的变化规律 若元件与自感线圈并联 元件上的电压与线圈上的电压有相同的变化规律 若元件与自感线圈构成临时回路 元件成为自感线圈的临时外电路 元件中的电流大小与线圈中电流大小有相同的变化规律 5 分析阻碍的结果 具体见下表 多选 如图4 6 3所示的电路中 三个相同的灯泡a b c和电感l1 l2与直流电源连接 电感的电阻忽略不计 开关s从闭合状态突然断开时 下列判断正确的有 a a先变亮 然后逐渐变暗b b先变亮 然后逐渐变暗c c先变亮 然后逐渐变暗d b c都逐渐变暗 解析 s断开前 灯泡a b c中的电流相同 均为i l1中的电流i1 2i l2中的电流i2 i 当s断开后 电源被撤除 剩下灯泡与线圈形成新的闭合回路 灯泡b c中的电流由i逐渐减小 两灯逐渐变暗 灯泡a里的电流先由i增至2i 然后逐渐减小 所以灯泡a先变亮后变暗 a d两项正确 答案 ad 2 多选 2014 辽原高二检测 如图4 6 4所示的电路中 两个相同的电流表 零刻点在刻度盘的中央 当电流从 接线柱流入时 指针向右摆 当电流从 接线柱流入时 指针向左摆 在电路接通且稳定时再断开开关的瞬间 下列说法正确的是 a g1指针向右摆 g2指针向左摆b g1指针向左摆 g2指针向右摆c 两指针都向右摆d 两指针都向左摆 解析 电路接通且稳定时 两支路均有自左至右的电流 当开关断开的瞬间 l将产生自左至右的自感电流以阻碍原电流变化 且此时l所在支路只能与r所在支路串联形成回路 则自感电流自右至左流经r所在支路 故选a 答案 a 多选 2014 重庆一中高二检测 如图4 6 5甲 乙电路中 电阻r和电感线圈l的电阻都很小 接通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 规范解答 甲图中 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中的自感电动势要维持原电流不变 所以 开关断开的瞬间 电灯a的电流不变 以后电流渐渐变小 因此 电灯渐渐变暗 乙图中 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 电感线圈相当于一个电源给灯a供电 因此在这一短暂的时间内 反向流过a的电流是从il开始逐渐变小的 所以电灯要先亮一下 然后渐渐变暗 故选项a d正确 答案 ad 在开关断开时 电感线圈的自感电动势要阻碍原电流的减小 此时电感线圈在电路中相当于一个电源 表现为两个方面 一是自感电动势所对应的电流方向与原电流方向一致 二是在断电瞬间 自感电动势所对应的电流大小与原电流的大小相等 以后电流开始缓慢减小到零 断开开关后 灯泡是否瞬间变得更亮 取决于当初两支路中电流大小关系 1 2014 大庆一中高二检测 通过一个线圈的电流在均匀增大时 则这个线圈的 a 自感系数也将均匀增大b 自感电动势也将均匀增大c 磁通量保持不变d 自感系数和自感电动势不变 解析 线圈的磁通量与电流大小有关 电流增大 磁通量增大 故c项错误 自感系数由线圈本身决定 与电流大小无关 a项错误 自感电动势el l 与自感系数和电流变化率有关 对于给定的线圈 l一定 已知电流均匀增大 说明电流变化率恒定 故自感电动势不变 b项错误 d项正确 答案 d 2 关于线圈的自感系数 自感电动势的下列说法中正确的是 a 线圈中电流变化越大 线圈自感系数越大b 对于某一线圈 自感电动势正比于电流的变化量c 一个线圈的电流均匀增大 这个线圈的自感系数 自感电动势都不变d 自感电动势总与原电流方向相反 解析 线圈的自感系数l只由线圈本身的因素决定 选项a错误 由e自 l知 e自与成正比 与 i无直接关系 选项b错误 c正确 e自方向在电流增大时与原电流方向相反 在电流减小时与原电流方向相同 选项d错误 答案 c 3 2014 辽宁省实验中学高二检测 如图4 6 6所示是测定自感系数很大的线圈l的直流电阻的电路 l两端并联一只电压表 用来测量自感线圈的直流电压 在测量完毕后 将电路拆除时应 a 先断开s2b 先断开s1c 先拆除电流表d 先拆除电阻r 解析 只要不断开s1 线圈l与电压表就会组成闭合回路 在断开s2时 线圈l会因此产生感应电流 电流的方向与原来方向相同 这时流过电压表的电流方向与原来电流方向相反 电压表中的指针将反向转动 损坏电压表 所以必须先拆下电压表 即断开s1 答案 b 4 2014 吉林市一中高二检测 如图4 6 7所示 l为自感系数较大的线圈 电路稳定后小灯泡正常发光 当断开开关s的瞬间会有 a 灯a立即熄灭b 灯a慢慢熄灭c 灯a突然闪亮一下再慢慢熄灭d 灯a突然闪亮一下再突然熄灭 解析 当开关s断开时 由于通过自感线圈的电流从有变到零 线圈将产生自感电动势 但由于线圈l与灯a串联 在s断开后 不能形成闭合回路 因此灯a在开关断开后 电源供给的电流为零 灯就立即熄灭 答案 a 5 如图4 6 8所示 l是自感系数较大的一个线圈 电源的电动势为e 6v 开关s已闭合 当s断开时 在l中出现的自感电动势e 100v 求此时a b两点间的电势差 解析 当s断开后 线圈中出现的自感电动势阻碍原电流的减小 因此电动势方向与线圈中原电流方向相同 即l的右端电势高于左端电势 由于s断开时 a b两点间断路 相当于电阻很大 所以整个回路中由电动势造成的电势差集中在a b两点间 b a e e 6 100 v 106v 即a点的电势比b点低106v 答案 106v 备课资源 1 多选 2014 北京海淀期末 如图教4 6 1所示 电路中的a b是两个完全相同的灯泡 l是一个自感系数很大 电阻可忽略的自感线圈 c是电容很大的电容器 当开关s断开与闭合时 a b灯泡发光情况是 a s刚闭合后 a灯亮一下又逐渐变暗 b灯逐渐变亮b s刚闭合后 b灯亮一下又逐渐变暗 a灯逐渐变亮c s闭合足够长时间后 a灯泡和b灯泡一样亮d s闭合足够长时间后再断开 a b灯逐渐熄灭 解析 s刚闭合后 a灯亮一下又逐渐变暗 b灯逐渐变亮 选项a正确b错误 s闭合足够长时间后 a灯泡熄灭 b灯泡亮 s闭合足够长时间后再断开 电容器c通过灯泡b放电 b灯逐渐熄灭 由于l产生自感电动势 与a灯构成闭合电路 a灯逐渐熄灭 选项c错误 d正确 答案 ad 2 在制作精密电阻时 为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象 采用双线并绕的方法 如图教4 6 2所示 其道理是 a 当电路中的电流变化时 两股导线产生的自感电动势相互抵消b 当电路中的电流变化时 两股导线产生的感应电流相互抵消c 当电路中的电流变化时 两股导线中原电流的磁通量相互抵消d 以上说法都不对