2020版高中物理人教选修3-2课件：4.6 互感和自感

1、6互感和自感 1.1.互感现象互感现象: : (1)(1)定义定义: :两个线圈之间并没有导线相连两个线圈之间并没有导线相连, ,但当一个线圈但当一个线圈 中的电流变化时中的电流变化时, ,它所产生的变化的磁场会在另一个线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。这种现象叫作互感圈中产生感应电动势。这种现象叫作互感, ,这种感应电这种感应电 动势叫作动势叫作_。 互感电动势互感电动势 (2)(2)应用应用: :利用互感现象可以把利用互感现象可以把_由一个线圈传递由一个线圈传递 到另一个线圈。到另一个线圈。_就是利用互感现象制成的。就是利用互感现象制成的。 能量能量 变压器变压器 2

2、.2.自感现象自感现象: : (1)(1)自感现象自感现象: :由于由于_发生变化而产生的发生变化而产生的 电磁感应现象。电磁感应现象。 (2)(2)自感电动势自感电动势: :在在_现象中产生的感应电动势。现象中产生的感应电动势。 (3)(3)特点特点: :自感电动势总是自感电动势总是_导体中原来电流的导体中原来电流的 _的。的。 导体自身电流导体自身电流 自感自感 阻碍阻碍 变化变化 具体而言具体而言: : 如果导体中原来的电流是增大的如果导体中原来的电流是增大的, ,自感电动势就要自感电动势就要 阻碍原来电流的增大。阻碍原来电流的增大。 如果导体中原来的电流是减小的如果导体中原来的电流是减

3、小的, ,自感电动势就要自感电动势就要 阻碍原来电流的减小。阻碍原来电流的减小。 3.3.自感系数自感系数: : (1)(1)理论分析表明理论分析表明:E=:E= 。 (2)L(2)L称为线圈的自感系数称为线圈的自感系数, ,简称自感或简称自感或_。L L的大的大 小跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯有关。小跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯有关。 (3)(3)单位单位:_:_。常用单位有毫亨。常用单位有毫亨(mH(mH) ) 微亨微亨(H(H) ) I L t 电感电感 亨利亨利(H)(H) 4.4.磁场中的能量磁场中的能量: : 开关闭合时线圈中有电流开关闭合时线圈中有电流, ,电流产生磁

4、场电流产生磁场, ,能量储存在能量储存在 磁场中磁场中, ,开关断开时开关断开时, ,线圈作用相当于电源线圈作用相当于电源, ,把磁场中把磁场中 的能量转化成的能量转化成_。 其他形式的能量其他形式的能量 通电自感通电自感断电自感断电自感 电路图电路图 器材器材 要求要求 A A1 1、A A2 2同规同规 格格,R=R,R=RL L,L,L较大较大 L L很大很大( (有铁有铁 芯芯),R),RL LR RA A 5.5.两种现象图表比较两种现象图表比较: : 通电自感通电自感断电自感断电自感 现象现象 在在S S闭合瞬间闭合瞬间,A,A2 2灯灯 立即亮起来立即亮起来,A,A1 1灯逐灯逐

5、 渐变亮渐变亮, ,最终一样亮最终一样亮 在开关在开关S S断开时断开时, ,灯灯A A 突然闪亮一下后再渐突然闪亮一下后再渐 渐熄灭渐熄灭( (当抽掉铁芯当抽掉铁芯 后后, ,重做实验重做实验, ,断开开断开开 关关S S时时, ,会看到灯会看到灯A A马马 上熄灭上熄灭) ) 通电自感通电自感断电自感断电自感 原因原因 由于开关闭合时由于开关闭合时, ,流过流过 电感线圈的电流迅速增电感线圈的电流迅速增 大大, ,使线圈产生自感电使线圈产生自感电 动势动势, ,阻碍电流的增大阻碍电流的增大, , 使流过使流过A A1 1灯的电流比流灯的电流比流 过过A A2 2灯的电流增加得慢灯的电流增加

6、得慢 断开开关断开开关S S时时, ,流过线圈流过线圈L L 的电流减小的电流减小, ,产生自感电产生自感电 动势动势, ,阻碍电流的减小阻碍电流的减小, , 使电流继续存在一段时使电流继续存在一段时 间间; ;在在S S断开后断开后, ,通过通过L L的的 电流反向通过电灯电流反向通过电灯A,A,且且 由于由于R RL LR RA A, ,使得流过使得流过A A灯灯 的电流在开关断开瞬间的电流在开关断开瞬间 突然增大突然增大, ,从而使从而使A A灯的灯的 发光功率突然变大发光功率突然变大 通电自感通电自感断电自感断电自感 能量能量 转化转化 情况情况 电能转化为磁场能电能转化为磁场能磁场能

7、转化为电能磁场能转化为电能 主题一电磁感应现象的发现主题一电磁感应现象的发现 【问题探究问题探究】 如图是法拉第实验线圈。在实验中如图是法拉第实验线圈。在实验中, ,两个线圈并没有用两个线圈并没有用 导线连接。导线连接。 (1)(1)当其中一个线圈中有电流时当其中一个线圈中有电流时, ,另一个线圈中是否会另一个线圈中是否会 产生感应电流产生感应电流? ? 提示提示: :不一定。当线圈中的电流为恒定电流时不一定。当线圈中的电流为恒定电流时, ,在其周在其周 围空间产生的磁场不变围空间产生的磁场不变, ,则在另一个线圈中就不会产则在另一个线圈中就不会产 生感应电流。只有当线圈中的电流变化时生感应电

8、流。只有当线圈中的电流变化时, ,在其周围在其周围 空间产生变化的磁场空间产生变化的磁场, ,此时会在另一个线圈中产生感此时会在另一个线圈中产生感 应电流。应电流。 (2)(2)当一个线圈中的电流变化时当一个线圈中的电流变化时, ,在另一个线圈中为什在另一个线圈中为什 么会产生感应电动势呢么会产生感应电动势呢? ? 提示提示: :当一个线圈中的电流变化时当一个线圈中的电流变化时, ,穿过两个线圈的磁穿过两个线圈的磁 通量都会变化。通量都会变化。 【探究总结【探究总结】 对互感现象的理解对互感现象的理解 (1)(1)互感现象是一种常见的电磁感应现象互感现象是一种常见的电磁感应现象, ,它不仅发生

9、它不仅发生 于绕在同一铁芯上的两个线圈之间于绕在同一铁芯上的两个线圈之间, ,而且可以发生于而且可以发生于 任何相互靠近的电路之间。任何相互靠近的电路之间。 (2)(2)互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路。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。变压器就是利用互感现象制成的。 (3)(3)在电力工程和电子电路中在电力工程和电子电路中, ,互感现象有时会影响电互感现象有时会影响电 路的正常工作路的正常工作, ,这时要求设法减小电路间的互感。这时要求设法减小电路间的互感。 【典例示范【典例示范】 ( (多选多选) )如图所示如图所示, ,一电子以初速度一

10、电子以初速度v v沿与金属极板沿与金属极板MNMN平平 行方向飞入行方向飞入MNMN极板间极板间, ,若突然发现电子向若突然发现电子向M M板偏转板偏转, ,则则 可能是可能是 ( () ) A.A.电键电键S S闭合瞬间闭合瞬间 B.B.电键电键S S由闭合到断开瞬间由闭合到断开瞬间 C.C.电键电键S S是闭合的是闭合的, ,变阻器滑片变阻器滑片P P向左迅速滑动向左迅速滑动 D.D.电键电键S S是闭合的是闭合的, ,变阻器滑片变阻器滑片P P向右迅速滑动向右迅速滑动 【解析【解析】选选A A、C C。闭合开关、断开开关或移动滑动变。闭合开关、断开开关或移动滑动变 阻器的滑片使得电流发生

11、变化阻器的滑片使得电流发生变化, ,穿过右边线圈的磁通穿过右边线圈的磁通 量发生变化产生感应电流量发生变化产生感应电流, ,由楞次定律确定感应电流由楞次定律确定感应电流 的方向的方向, ,知道知道M M、N N两板哪板电势高从而得出结论。两板哪板电势高从而得出结论。 【探究训练【探究训练】 1.1.在无线电仪器中在无线电仪器中, ,常需要在距离较近处安装两个线常需要在距离较近处安装两个线 圈圈, ,并要求当一个线圈中有电流变化时并要求当一个线圈中有电流变化时, ,另一个线圈中另一个线圈中 的电流所受的影响尽量小。则下图中两个线圈的相对的电流所受的影响尽量小。则下图中两个线圈的相对 安装位置最符

12、合该要求的是安装位置最符合该要求的是( () ) 【解析【解析】选选D D。两个相距较近的线圈。两个相距较近的线圈, ,当其中的一个线当其中的一个线 圈中电流发生变化时圈中电流发生变化时, ,就在该线圈周围空间产生变化就在该线圈周围空间产生变化 的磁场。这个变化的磁场会在另一个线圈中产生感应的磁场。这个变化的磁场会在另一个线圈中产生感应 电流电流, ,即发生互感现象即发生互感现象, ,要使这种影响尽量小要使这种影响尽量小, ,应采用应采用D D 所示的安装位置才符合要求。因为通电线圈产生的磁所示的安装位置才符合要求。因为通电线圈产生的磁 场分布与条形磁铁的类似场分布与条形磁铁的类似, ,采用采

13、用D D所示的安装位置时所示的安装位置时, ,变变 化的磁场产生的磁感线穿过另一线圈最少化的磁场产生的磁感线穿过另一线圈最少, ,故故D D正确。正确。 2.2.如图甲所示如图甲所示,A,A、B B两绝缘金属环套在同一铁芯上两绝缘金属环套在同一铁芯上,A,A 环中电流环中电流i iA A随时间随时间t t的变化规律如图乙所示的变化规律如图乙所示, ,下列说法下列说法 中正确的是中正确的是( () ) A.tA.t1 1时刻时刻, ,两环作用力最大两环作用力最大 B.tB.t2 2和和t t3 3时刻时刻, ,两环相互吸引两环相互吸引 C.tC.t2 2时刻两环相互吸引时刻两环相互吸引,t,t3

14、 3时刻两环相互排斥时刻两环相互排斥 D.tD.t3 3和和t t4 4时刻时刻, ,两环相互吸引两环相互吸引 【解析【解析】选选B B。t t1 1时刻感应电流为零时刻感应电流为零, ,故两环作用力为故两环作用力为 零零,A,A错误错误;t;t2 2和和t t3 3时刻时刻A A环中电流在减小环中电流在减小, ,则则B B环中产生环中产生 与与A A环同方向的电流环同方向的电流, ,相互吸引相互吸引,B,B正确正确,C,C错误错误;t;t4 4时刻时刻A A 中电流为零中电流为零, ,两环无相互作用两环无相互作用,D,D错误。错误。 【补偿训练【补偿训练】 如图所示如图所示, ,四个线圈在同

15、一平面内四个线圈在同一平面内, ,当当I I减小时减小时,a,a、 b b、c c线圈中的感应电流方向为线圈中的感应电流方向为( () ) A.A.均为顺时针方向均为顺时针方向 B.B.均为逆时针方向均为逆时针方向 C.aC.a线圈中为逆时针方向线圈中为逆时针方向,b,b、c c线圈中为顺时针方向线圈中为顺时针方向 D.bD.b线圈中为顺时针方向线圈中为顺时针方向,a,a、c c线圈中为逆时针方向线圈中为逆时针方向 【解析【解析】选选C C。当。当I I减小时减小时, ,根据安培定则根据安培定则,I,I产生的磁产生的磁 场在线圈内部是向外的且减弱场在线圈内部是向外的且减弱, ,在线圈外部是向里

16、的在线圈外部是向里的 且减弱且减弱, ,所以所以a a线圈中的磁通量是向外且减小线圈中的磁通量是向外且减小, ,由楞次由楞次 定律可知定律可知,a,a中感应电流的磁场向外中感应电流的磁场向外, ,再根据安培定则再根据安培定则 可判断可判断a a中感应电流的方向为逆时针中感应电流的方向为逆时针; ;同理同理,b,b、c c线圈线圈 中的磁通量是向里且减小中的磁通量是向里且减小, ,由楞次定律可知由楞次定律可知,b,b、c c中感中感 应电流的磁场向里应电流的磁场向里, ,再根据安培定则可判断再根据安培定则可判断b b、c c中感中感 应电流的方向为顺时针。故应电流的方向为顺时针。故C C对对,A

17、,A、B B、D D错。错。 主题二自感现象主题二自感现象 【问题探究【问题探究】 探究点探究点1 1通电自感通电自感 如图所示为演示通电自感的电路。两个灯泡如图所示为演示通电自感的电路。两个灯泡A A1 1、A A2 2规规 格相同格相同, ,实验前先闭合开关实验前先闭合开关S,S,调节电阻调节电阻R,R,使两个灯的使两个灯的 亮度相同亮度相同, ,再调节可变电阻再调节可变电阻R R1 1, ,使它们都正常发光使它们都正常发光, ,然然 后断开开关后断开开关S S。进行实验并思考以下问题。进行实验并思考以下问题: : (1)(1)重新接通电路。在闭合开关时重新接通电路。在闭合开关时, ,观察

18、到两个灯泡的观察到两个灯泡的 发光情况是怎样的发光情况是怎样的? ? 两灯泡的发光情况是两灯泡的发光情况是_。 A A2 2正常发光正常发光,A,A1 1比比A A2 2亮得晚亮得晚 (2)(2)发生这种现象的原因是什么。发生这种现象的原因是什么。 提示提示: :电路接通时电路接通时, ,电流由零开始增加电流由零开始增加, ,穿过穿过L L的磁通量的磁通量 随之增加随之增加, ,在在L L中产生自感电动势阻碍磁通量中产生自感电动势阻碍磁通量( (电流电流) )的的 增加增加, ,推迟了电流达到正常值的时间推迟了电流达到正常值的时间, ,所以所以A A1 1灯比灯比A A2 2灯灯 晚亮。晚亮。

19、 (3)(3)本实验中感应电流的方向与原电流的方向有什么本实验中感应电流的方向与原电流的方向有什么 关系关系? ?产生的感应电动势在电路中起什么作用产生的感应电动势在电路中起什么作用? ? 提示提示: :感应电流的方向与原电流的方向相反感应电流的方向与原电流的方向相反, ,产生的感产生的感 应电动势在电路中起阻碍电流增加的作用。应电动势在电路中起阻碍电流增加的作用。 探究点探究点2 2断电自感断电自感 如图所示为演示断电自感的电路如图所示为演示断电自感的电路, ,先闭合开关使灯泡先闭合开关使灯泡 发光发光, ,然后断开开关。通过实验思考回答以下问题然后断开开关。通过实验思考回答以下问题: :

20、(1)(1)为什么灯泡为什么灯泡A A不立即熄灭不立即熄灭? ? 提示提示: :电源断开时电源断开时,A,A中由电源提供的电流瞬间变为零中由电源提供的电流瞬间变为零, , 而通过线圈而通过线圈L L的电流减小的电流减小, ,线圈中会产生自感电动势线圈中会产生自感电动势, , 且线圈且线圈L L与灯与灯A A构成闭合回路构成闭合回路, ,线圈线圈L L对对A A进行供电进行供电, ,所以所以 灯不会立即熄灭。灯不会立即熄灭。 (2)L(2)L中感应电流的方向与原电流的方向有什么关系中感应电流的方向与原电流的方向有什么关系? ? 产生的感应电动势在电路中起什么作用产生的感应电动势在电路中起什么作用

21、? ? L L中感应电流的方向与原电流的方向中感应电流的方向与原电流的方向_,_,产生的感产生的感 应电动势在电路中起应电动势在电路中起_作用。作用。 相同相同 阻碍电流减小的阻碍电流减小的 (3)(3)开关断开后开关断开后, ,通过灯泡的感应电流与原来通过它的通过灯泡的感应电流与原来通过它的 电流方向有什么关系电流方向有什么关系? ? 提示提示: :原来通过原来通过A A灯的电流方向从左向右灯的电流方向从左向右, ,开关断开后开关断开后, , 通过灯泡的感应电流从右向左通过灯泡的感应电流从右向左, ,所以通过灯泡的感应所以通过灯泡的感应 电流与原来通过它的电流方向相反。电流与原来通过它的电流

22、方向相反。 【探究总结【探究总结】 1.1.对自感现象的理解对自感现象的理解: : (1)(1)对自感现象的理解对自感现象的理解: : 自感现象是一种电磁感应现象自感现象是一种电磁感应现象, ,遵守法拉第电磁感应遵守法拉第电磁感应 定律和楞次定律。定律和楞次定律。 (2)(2)对自感电动势的理解对自感电动势的理解: : 产生原因产生原因: : 通过线圈的电流发生变化通过线圈的电流发生变化, ,导致穿过线圈的磁通量发导致穿过线圈的磁通量发 生变化生变化, ,因而在原线圈上产生感应电动势。因而在原线圈上产生感应电动势。 自感电动势的方向自感电动势的方向: : 当原电流增大时当原电流增大时, ,自感

23、电动势的方向与原电流方向相自感电动势的方向与原电流方向相 反反; ;当原电流减小时当原电流减小时, ,自感电动势方向与原电流方向相自感电动势方向与原电流方向相 同同( (即即: :增反减同增反减同) )。 自感电动势的作用自感电动势的作用: : 阻碍原电流的变化阻碍原电流的变化, ,而不是阻止而不是阻止, ,原电流仍在变化原电流仍在变化, ,只只 是使原电流的变化时间变长是使原电流的变化时间变长, ,即总是起着推迟电流变即总是起着推迟电流变 化的作用。化的作用。 (3)(3)对电感线圈阻碍作用的理解对电感线圈阻碍作用的理解: : 若电路中的电流正在改变若电路中的电流正在改变, ,电感线圈会产生

24、自感电电感线圈会产生自感电 动势阻碍电路中电流的变化动势阻碍电路中电流的变化, ,使得通过电感线圈的电使得通过电感线圈的电 流不能突变。流不能突变。 若电路中的电流是稳定的若电路中的电流是稳定的, ,电感线圈相当于一段导电感线圈相当于一段导 线线, ,其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的。其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的。 2.2.对通电自感和断电自感问题的三点理解对通电自感和断电自感问题的三点理解: : (1)(1)通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且 与原电流方向相反。与原电流方向相反。 (2)(2)断电时线圈产生的自感电动势与原

25、来线圈中的电断电时线圈产生的自感电动势与原来线圈中的电 流方向相同流方向相同, ,且在与线圈串联的回路中且在与线圈串联的回路中, ,线圈相当于电线圈相当于电 源源, ,它提供的电流大小从原来的它提供的电流大小从原来的I IL L逐渐变小。逐渐变小。 (3)(3)自感电动势只是延缓了电流的变化自感电动势只是延缓了电流的变化, ,但它不能阻止但它不能阻止 原电流的变化原电流的变化, ,更不能使原电流反向。更不能使原电流反向。 与线圈串联的灯泡与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡与线圈并联的灯泡 电路图电路图 通电时通电时 电流逐渐增大电流逐渐增大, ,灯灯 泡逐渐变亮泡逐渐变亮 电流立刻变大电流立刻变

26、大, ,灯泡变灯泡变 亮亮, ,然后逐渐变暗然后逐渐变暗 3.3.通电自感与断电自感比较通电自感与断电自感比较: : 与线圈串联的灯泡与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡与线圈并联的灯泡 断电时断电时 电流逐渐减小电流逐渐减小 灯泡逐渐变暗灯泡逐渐变暗 电流方向不变电流方向不变 电路中稳态电流为电路中稳态电流为I I1 1、 I I2 2 若若I I2 2II1 1, ,灯泡逐渐变灯泡逐渐变 暗暗 若若I I2 2II1 1, ,灯泡闪亮后灯泡闪亮后 逐渐变暗逐渐变暗 两种情况灯泡中电流方两种情况灯泡中电流方 向均改变向均改变 【典例示范【典例示范】 ( (多选多选) )如图如图, ,电灯的灯丝电

27、阻为电灯的灯丝电阻为2 ,2 ,电池电动势为电池电动势为 2 V,2 V,内阻不计内阻不计, ,线圈匝数足够多线圈匝数足够多, ,其直流电阻为其直流电阻为3 ,3 , 先合上电键先合上电键K,K,过一段时间突然断开过一段时间突然断开K,K,则下列说法中错则下列说法中错 误的是误的是( () ) A.A.电灯立即熄灭电灯立即熄灭 B.B.电灯立即先暗再熄灭电灯立即先暗再熄灭 C.C.电灯会突然比原来亮一下再熄灭电灯会突然比原来亮一下再熄灭, ,且电灯中电流方且电灯中电流方 向与向与K K断开前方向相同断开前方向相同 D.D.电灯会突然比原来亮一下再熄灭电灯会突然比原来亮一下再熄灭, ,且电灯中电

28、流方且电灯中电流方 向与向与K K断开前方向相反断开前方向相反 【解析【解析】选选A A、C C、D D。突然断开。突然断开K,K,线圈将产生自感现线圈将产生自感现 象象, ,且与电灯构成一闭合回路且与电灯构成一闭合回路, ,此时通过电灯的电流向此时通过电灯的电流向 上上, ,与断开前的电流方向相反与断开前的电流方向相反; ;因线圈直流电阻比灯泡因线圈直流电阻比灯泡 大大, ,断开前通过线圈时电流小于通过灯泡的电流断开前通过线圈时电流小于通过灯泡的电流, ,即电即电 灯会突然比原来暗一下再熄灭灯会突然比原来暗一下再熄灭,B,B正确正确,A,A、C C、D D错误。错误。 【探究训练【探究训练】

29、 1.1.如图所示如图所示, ,电源的电动势为电源的电动势为E,E,内阻内阻r r不能忽略。不能忽略。A A、B B 是两个相同的小灯泡是两个相同的小灯泡,L,L是一个自感系数相当大的线圈。是一个自感系数相当大的线圈。 关于这个电路的以下说法正确的是关于这个电路的以下说法正确的是 ( () ) A.A.由开关闭合到电路中电流稳定的时间内由开关闭合到电路中电流稳定的时间内,A,A灯立刻亮灯立刻亮, , 而后逐渐变暗而后逐渐变暗, ,最后亮度稳定最后亮度稳定 B.B.由开关闭合到电路中电流稳定的时间内由开关闭合到电路中电流稳定的时间内,B,B灯立刻亮灯立刻亮, , 而后逐渐变暗而后逐渐变暗, ,最

30、后亮度稳定最后亮度稳定 C.C.开关由闭合到断开瞬间开关由闭合到断开瞬间,A,A灯闪亮一下再熄灭灯闪亮一下再熄灭 D.D.开关由闭合到断开瞬间开关由闭合到断开瞬间, ,电流自左向右通过电流自左向右通过A A灯灯 【解析【解析】选选A A。由开关闭合到电路中电流稳定的时间。由开关闭合到电路中电流稳定的时间 内内,A,A灯立刻亮灯立刻亮, ,而后逐渐变暗而后逐渐变暗( (电源有内阻电源有内阻),),最后亮度最后亮度 稳定稳定;B;B灯逐渐变亮灯逐渐变亮, ,最后亮度稳定最后亮度稳定, ,选项选项A A正确正确,B,B错误错误; ; 开关由闭合到断开瞬间开关由闭合到断开瞬间, ,电流自右向左通过电流

31、自右向左通过A A灯灯, ,因为因为 电流稳定时电流稳定时L L中的电流小于中的电流小于A A灯电流灯电流, ,故故A A灯不闪亮就慢灯不闪亮就慢 慢熄灭慢熄灭, ,选项选项C C、D D错误。错误。 2.(2.(多选多选) )如图所示如图所示, ,自感线圈自感线圈L L的电阻很小的电阻很小, ,接通接通S S使电使电 路达到稳定路达到稳定, ,灯泡灯泡A A发光发光, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( () ) A.A.在电路甲中在电路甲中, ,断开断开S,AS,A将渐渐变暗将渐渐变暗 B.B.在电路甲中在电路甲中, ,断开断开S,AS,A将先变得更亮将先变得更亮, ,然后渐渐变暗然后渐

32、渐变暗 C.C.在电路乙中在电路乙中, ,断开断开S,AS,A将渐渐变暗将渐渐变暗 D.D.在电路乙中在电路乙中, ,断开断开S,AS,A将先变得更亮将先变得更亮, ,然后渐渐变暗然后渐渐变暗 【解析【解析】选选A A、D D。题图甲中。题图甲中, ,灯泡灯泡A A与电感线圈与电感线圈L L在同在同 一个支路中一个支路中, ,流过的电流相同流过的电流相同, ,断开开关断开开关S S时时, ,线圈线圈L L中中 产生的自感电动势使得支路中的电流瞬间不变产生的自感电动势使得支路中的电流瞬间不变, ,以后以后 渐渐变小渐渐变小,A,A正确正确,B,B错误。题图乙中错误。题图乙中, ,灯泡灯泡A A所

33、在支路的所在支路的 电流比电感线圈所在支路的电流要小电流比电感线圈所在支路的电流要小( (因为电感线圈因为电感线圈 的电阻很小的电阻很小),),断开开关断开开关S S时时, ,电感线圈的自感电动势要电感线圈的自感电动势要 阻碍电流变小阻碍电流变小, ,此瞬间电感线圈中的电流不变此瞬间电感线圈中的电流不变, ,电感线电感线 圈相当于一个电源给灯圈相当于一个电源给灯A A供电供电, ,因此反向流过因此反向流过A A的电流的电流 瞬间要变大瞬间要变大, ,然后逐渐变小然后逐渐变小, ,所以灯泡要先更亮一下所以灯泡要先更亮一下, , 然后渐渐变暗然后渐渐变暗,C,C错误错误,D,D正确。正确。 主题三

34、磁场的能量及自感的图象主题三磁场的能量及自感的图象 【问题探究】【问题探究】 如图所示如图所示, ,一个自感系数很大的线圈与某一灯泡、一个自感系数很大的线圈与某一灯泡、 电源、电阻、开关组成电路。试分析下列问题电源、电阻、开关组成电路。试分析下列问题: : (1)(1)当开关闭合时当开关闭合时, ,灯泡亮度有什么变化灯泡亮度有什么变化? ? 提示提示: :当开关闭合时当开关闭合时, ,灯泡立即变亮灯泡立即变亮, ,至于后来的变化至于后来的变化 情况情况, ,应分情况讨论应分情况讨论: :若若R RL L=0,=0,电路稳定后灯泡电路稳定后灯泡L LA A因被因被 线圈短路而熄灭线圈短路而熄灭,

35、 ,即逐渐熄灭即逐渐熄灭; ;若若R RL L0,L0,LA A不熄灭。不熄灭。 (2)(2)在在(1)(1)中中, ,当开关断开时当开关断开时, ,说明能使灯泡更亮的条件说明能使灯泡更亮的条件 是什么是什么, ,以及能量是如何转化的。以及能量是如何转化的。 提示提示: :当电流通过线圈时当电流通过线圈时, ,把电能转化为磁场能储存在把电能转化为磁场能储存在 线圈内线圈内, ,线圈的磁场能与通过它的电流线圈的磁场能与通过它的电流I I、线圈的自感、线圈的自感 系数系数L L有关有关,I,I、L L数值越大数值越大, ,储存的磁场能越大储存的磁场能越大, ,在在 RRL L 条件下条件下, ,当

36、开关断开时当开关断开时, ,灯泡比原来更亮后逐渐熄灭灯泡比原来更亮后逐渐熄灭, ,其其 磁场能转化为灯泡的光能和内能。磁场能转化为灯泡的光能和内能。 A L R (3)(3)如何理解线圈能够体现电的如何理解线圈能够体现电的“惯性惯性”? ?电的电的“惯惯 性性”大小与什么有关大小与什么有关? ? 提示提示: :当线圈通电瞬间和断电瞬间当线圈通电瞬间和断电瞬间, ,自感电动势都要阻自感电动势都要阻 碍线圈中电流的变化碍线圈中电流的变化, ,使线圈中的电流不能立即增大使线圈中的电流不能立即增大 到最大值或不能立即减小为零到最大值或不能立即减小为零, ,因此可以借用力学中因此可以借用力学中 的术语的

37、术语, ,说线圈能够体现电的说线圈能够体现电的“惯性惯性”。线圈的自感。线圈的自感 系数越大系数越大, ,这个现象越明显这个现象越明显, ,可见可见, ,电的电的“惯性惯性”大小大小 决定于线圈的自感系数。决定于线圈的自感系数。 【探究总结【探究总结】 1.1.对磁场的能量的两点理解对磁场的能量的两点理解: : (1)(1)线圈能储存一定的磁场能线圈能储存一定的磁场能, ,该能量又会通过电路转该能量又会通过电路转 化成其他形式的能。化成其他形式的能。 (2)(2)线圈的磁场能与通过线圈的电流线圈的磁场能与通过线圈的电流I I和线圈的自感系和线圈的自感系 数数L L有关有关,I,I、L L数值越

38、大数值越大, ,磁场能越大。磁场能越大。 2.2.自感现象的图象问题的解题方法自感现象的图象问题的解题方法: : (1)(1)明确研究对象及所研究的问题。明确研究对象及所研究的问题。 (2)(2)分析所研究对象在电路中的位置分析所研究对象在电路中的位置, ,与电源、线圈等与电源、线圈等 的关系及其电流、电压在某一段时间内的大小、方向的关系及其电流、电压在某一段时间内的大小、方向 和变化情况。和变化情况。 (3)(3)看是否规定正方向看是否规定正方向, ,若没有说明若没有说明, ,可只考虑其数值。可只考虑其数值。 (4)(4)结合题意和已知条件结合题意和已知条件, ,利用自感知识和电路知识等利用

39、自感知识和电路知识等 进行分析和计算进行分析和计算, ,从而确定出不同时间内某物理量随从而确定出不同时间内某物理量随 时间的变化规律。时间的变化规律。 【典例示范【典例示范】 图中图中L L是绕在铁芯上的线圈是绕在铁芯上的线圈, ,它与电阻它与电阻R R、R R0 0、电键和、电键和 电池电池E E可构成闭合回路可构成闭合回路, ,线圈上的箭头表示线圈中电流线圈上的箭头表示线圈中电流 的正方向的正方向, ,当电流的流向与箭头所示的方向相同时当电流的流向与箭头所示的方向相同时, ,该该 电流为正电流为正, ,否则为负。电键否则为负。电键K K1 1和和K K2 2都处在断开状态。都处在断开状态。

40、 设在设在t=0t=0时刻时刻, ,接通电键接通电键K K1 1, ,经过一段时间经过一段时间, ,在在t=tt=t1 1时刻时刻, , 再接通电键再接通电键K K2 2, ,则能较正确地表示则能较正确地表示L L中的电流中的电流I I随时间随时间t t 变化的图线是下面给出的四个图中的哪个图变化的图线是下面给出的四个图中的哪个图( () ) 【解析【解析】选选A A。在。在t=0t=0时刻时刻, ,接通电键接通电键K K1 1, ,通过线圈的电通过线圈的电 流从无到有增大流从无到有增大, ,线圈中产生自感电动势线圈中产生自感电动势, ,阻碍电流增阻碍电流增 大大, ,使得线圈中电流只能逐渐增大使得线圈中电流只能逐渐增大, ,而方向不变而方向不变, ,仍为仍为 正方向。当电流稳定后正方向。当电流稳定后, ,线圈中不产生自感电动势线圈中不产生自感电动势, ,电电 流一定。在流一定。在