2019-2020学年高中物理 第四章 电磁感应 第6节 互感和自感课件 新人教版选修3-2

第6节互感和自感,学习目标1.了解互感现象及互感现象的应用。2掌握自感现象，能解释通电自感和断电自感。3了解自感系数由哪些因素决定，掌握自感系数的单位。4知道磁场具有能量。,一、互感现象1互感：两个线圈之间并没有导线相连，但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感应电动势。这种现象叫作_，这种感应电动势叫作_。,互感,互感电动势,2互感的应用：利用互感现象可以把_由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器就是利用_制成的。3互感的危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，互感现象有时会影响电路的正常工作。,能量,互感现象,二、自感现象和自感系数1自感：当一个线圈中的电流发生_时，它产生的_的磁场在它本身激发出感应电动势的电磁感应现象。这个电动势叫自感电动势。,变化,变化,2通电自感和断电自感,增大,减小,自感,自感系数,4自感系数(1)单位：_，符号_。(2)决定自感系数大小的因素：与线圈的_、_、_以及_等因素有关。,亨利,h,圈数,大小,形状,有无铁芯,三、磁场的能量1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。2线圈中电流减小时：_中的能量释放出来转化为电能。,磁场,磁场,磁场,判断下列说法的正误。1两线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象。()2在实际生活中，有的互感现象是有害的，有的互感现象可以利用。()3只有闭合的回路才能产生互感。(),自主思考,4线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关。()5线圈自感电动势的大小与自感系数l有关，反过来，l与自感电动势也有关。()6线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。()7自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反。()8一个线圈中的电流均匀增大，自感电动势也均匀增大。(),题组突破1(多选)如图461所示，水平放置的两条轨道上有可自由移动的金属棒pq、mn，当pq在外力作用下运动时，mn在磁场力作用下向右运动，则pq所做的运动可能是,考点一互感现象的分析应用,图461,a向右匀加速运动b向左匀加速运动c向右匀减速运动d向左匀减速运动,解析设pq向右运动，用右手定则和安培定则可知穿过l1的磁感线方向向上，若pq向右加速运动，则穿过l1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通过mn的感应电流方向是nm，对mn用左手定则判定可知mn向左运动，可见选项a不正确。若pq向右减速运动，则穿过l1的磁通量减少，用楞次定律判定可知通过mn的感应电流方向是mn，用左手定则判定可知mn是向右运动，可见选项c正确。同理设pq向左运动，用上述类似方法可判定选项b正确，选项d错误。答案bc,2在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在点“1”，现把它从“1”扳向“2”，如图462所示，试判断在此过程中，在电阻r上的电流方向是,图462,a先由pq，再由qpb先由qp，再由pqc始终由qpd始终由pq解析s从“1”扳开瞬间，b中磁通量减小，由楞次定律得电流qp，接触“2”的瞬间，b中磁通量增加，产生电流qp，故正确答案为c。答案c,规律总结对互感现象的三点理解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。,考点二自感现象的理解1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变慢。,(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。,2自感现象的分析思路(1)明确通过自感线圈的电流的变化情况(增大或减小)。(2)根据“增反减同”，判断自感电动势的方向。(3)阻碍结果分析：电流增大时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小。,例1如图463所示的电路中a1和a2是两个相同的小灯泡，l是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与r相同。在开关s闭合和断开时，灯泡a1和a2亮暗的顺序是,图463,a闭合时a1先达最亮，断开时a1后灭b闭合时a2先达最亮，断开时a1后灭c闭合时a1先达最亮，断开时a1先灭d闭合时a2先达最亮，断开时a2先灭,审题探究1通电时，线圈中的电流如何变化。线圈起什么作用。2断电时，线圈中的电流如何变化，线圈相当于什么。3画出等效电路。,解析当开关s闭合时，a1和a2同时亮，但由于自感现象的存在，流过线圈的电流由零变大时，电流从零开始慢慢增加，所以开始时电流几乎全部从a1通过，而该电流又将同时分路通过a2和r，所以a1先达最亮，经过一段时间电路稳定后，a1和a2达到一样亮；当开关s断开时，电源电流立即为零，因此a2立即熄灭，而对a1，由于通过线圈的电流突然减小，线圈中产生自感电动势阻碍电流的减小，使线圈l和a1组成的闭合电路中有感应电流，所以a1后灭。答案a,规律总结自感现象中线圈的作用1通电瞬间线圈相当于断路。2稳定后线圈相当于导线。3断电时线圈相当于电源。,1如图464所示，灯la、lb完全相同，带铁芯的线圈l的电阻可忽略。则,变式训练,图464,as闭合的瞬间，la、lb同时发光，接着la变暗，lb更亮，最后la熄灭bs闭合瞬间，la不亮，lb立即亮cs闭合瞬间，la、lb都不立即亮d稳定后再断开s的瞬间，lb熄灭，la比lb(原先亮度)更亮,解析s接通的瞬间，l支路中电流从无到有发生变化，因此，l中产生的自感电动势阻碍电流增加。由于有铁芯，自感系数较大，对电流的阻碍作用也就很强，所以s接通的瞬间l中的电流非常小，即干路中的电流几乎全部流过la，所以la、lb会同时亮。又由于l中电流很快稳定，感应电动势很快消失，线圈的电阻可忽略，对la起到“短路”作用，因此，la便熄灭。这里电路的总电阻比刚接通时小，由恒定电流知识可知，lb会比以前更亮。稳定后再断开s瞬间，lb熄灭，la不会比lb更亮。答案a,自感现象主要有两种情况：通电自感与断电自感。在分析过程中，要注意以下几点。1断电自感时线圈可等效为“电源”，该“电源”与其他电路元件形成回路。要特别注意对其他元件中电流方向的分析，在自感现象发生前后电流方向可能不同。,考点三自感现象中感应电流方向和大小的判断,2通电自感时，线圈中感应电流的方向与电源提供的电流方向相反，但流过线圈中的电流方向仍与电源提供的电流方向相同。断电自感时，线圈中感应电流的方向与断电前线圈中的电流方向相同。3对断电自感现象中灯泡是否“闪亮”问题的判断，关键是对电流大小的分析，若线圈l的直流电阻小于与其并联的灯泡a的电阻，其原电流大于通过灯泡a的原电流，断电后通过灯泡的电流比原来大，则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭。,4自感现象中灯泡亮度变化的问题分析通断电灯泡亮度变化问题，关键要搞清楚电路的连接情况，根据电路特点进行具体分析。,注意在比较电流的大小时，应注意线圈l的自身电阻是不是能忽略不计，不能忽略时要考虑与其他电阻的大小关系。,例2(多选)如图465所示，a和b是电阻为r的电灯，l是自感系数较大的线圈，定值电阻的阻值为r。当s1闭合、s2断开且电路稳定时，a、b的亮度相同。再闭合s2，待电路稳定后将s1断开，下列说法中正确的是,图465,ab灯立即熄灭ba灯将比原来更亮一些后再熄灭c有电流通过b灯，方向为cbdd有电流通过a灯，方向为aab,解析当电路稳定后再断开开关s1时，电源不再对电路供电，但因线圈l的自感作用，使线圈l中的电流只能逐渐减小，线圈中产生断电自感现象。在s1断开前，a、b灯的亮度相同，即通过两灯的电流相同，所以线圈l的直流电阻也为r。当闭合开关s2，待电路稳定后将s1断开，由于线圈l的自感作用，线圈l中的电流逐渐减小，但该电流不会通过b灯，所以b灯立即熄灭。故选项a正确，选项c错误。而a灯由于与线圈l组成回路，有逐渐减小的电流通过，且电流的方向为aab，故选项d正确。因线圈l中的电流与断开s1前a灯的电流相同，所以a灯不会比原来更亮一些再熄灭，而是逐渐熄灭，故选项b错误。答案ad,2在如图466所示的电路中，开关s是闭合的，此时流过线圈l的电流为i1，流过灯泡a的电流为i2，且i1i2。在t1时刻将s断开，那么流过灯泡a的电流随时间变化的图像是图中的哪一个,变式训练,图466,解析在断开s的瞬间，灯a中原来从左向右的电流i2立即消失，但灯a与线圈l组成一闭合回路，由于l的自感作用，其中的电流i1不会立即消失，而是在回路中逐渐减弱，这段时间内灯a中有从右向左的电流通过，这时通过a的电流是从i1开始减弱，因为i1i2，故正确选项为d。答案d,规律总结自感现象的分析思路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)，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)，由于自感电动势方向与原电流方向相反