高中物理 第4章 第6節(jié) 互感和自感課件 新人教版選修32.ppt

第四章電磁感應(yīng) 同步導(dǎo)學(xué)方案 課后強(qiáng)化演練 第6節(jié)互感和自感 1 互感現(xiàn)象 如圖所示電路中 兩個(gè)線(xiàn)圈之間并沒(méi)有導(dǎo)線(xiàn)相連 但當(dāng)一個(gè)線(xiàn)圈中的電流變化時(shí) 它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象 2 互感電動(dòng)勢(shì) 在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做互感電動(dòng)勢(shì) 3 對(duì)互感的三點(diǎn)理解 1 互感現(xiàn)象是一種常見(jiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 它不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線(xiàn)圈之間 而且可以發(fā)生于任何相互靠近的電路之間 2 互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)電路傳到另一個(gè)電路 變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的 3 在電力工程和電子電路中 互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作 這時(shí)要求設(shè)法減小電路間的互感 利用互感現(xiàn)象 可以把能量從一個(gè)線(xiàn)圈傳遞到另一個(gè)線(xiàn)圈 因此 互感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用 1 自感現(xiàn)象當(dāng)一個(gè)線(xiàn)圈中的電流變化時(shí) 它產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)在自身線(xiàn)圈中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象 2 自感電動(dòng)勢(shì) 1 定義 由于自身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 2 對(duì)自感電動(dòng)勢(shì)的理解 產(chǎn)生原因 通過(guò)線(xiàn)圈的電流發(fā)生變化 導(dǎo)致穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量發(fā)生變化 因而在原線(xiàn)圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 自感電動(dòng)勢(shì)的方向 當(dāng)原電流增大時(shí) 自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相反 當(dāng)原電流減小時(shí) 自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相同 自感電動(dòng)勢(shì)的作用 阻礙原電流的變化 起到推遲電流變化的作用 3 通電自感和斷電自感 1 通電自感和斷電自感的比較 2 自感現(xiàn)象中 燈泡亮度變化的問(wèn)題分析通斷電燈泡亮度變化問(wèn)題 關(guān)鍵要搞清楚電路的連接情況 根據(jù)電路特點(diǎn)進(jìn)行具體分析 有的同學(xué)誤認(rèn)為線(xiàn)圈對(duì)變化電流的阻礙作用與對(duì)穩(wěn)定電流的阻礙作用相同辨析 1 兩種阻礙作用產(chǎn)生的原因不同線(xiàn)圈對(duì)穩(wěn)定電流的阻礙作用 是由繞制線(xiàn)圈的導(dǎo)線(xiàn)的電阻決定的 對(duì)穩(wěn)定電流阻礙作用產(chǎn)生的原因 是金屬對(duì)定向運(yùn)動(dòng)電子的阻礙作用 具體可用金屬導(dǎo)電理論理解 線(xiàn)圈對(duì)變化電流的阻礙作用 是由線(xiàn)圈的自感現(xiàn)象引起的 當(dāng)通過(guò)線(xiàn)圈中的電流變化時(shí) 穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量發(fā)生變化 產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) 阻礙電流的變化 線(xiàn)圈對(duì)變化電流的阻礙作用越大 電流變化得越慢 總之 穩(wěn)態(tài)電阻決定了電流所能達(dá)到的穩(wěn)定值 對(duì)變化電流的阻礙作用決定了要達(dá)到穩(wěn)定值所需的時(shí)間 這種阻礙作用并沒(méi)有將電能轉(zhuǎn)化成熱能 1 自感電動(dòng)勢(shì)阻礙自身電流的變化 但不能阻止 且自感電動(dòng)勢(shì)阻礙自身電流變化的結(jié)果 會(huì)對(duì)其他電路元件的電流產(chǎn)生影響 2 自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟自身電流變化的快慢有關(guān) 電流變化越快 自感電動(dòng)勢(shì)越大 3 電流減小時(shí) 自感線(xiàn)圈中電流大小一定小于原先所通電流大小 自感電動(dòng)勢(shì)可能大于原電源電動(dòng)勢(shì) 1 大小 線(xiàn)圈的長(zhǎng)度越長(zhǎng) 線(xiàn)圈的橫截面積越大 單位長(zhǎng)度上的匝數(shù)越多 線(xiàn)圈的自感系數(shù)就越大 線(xiàn)圈有鐵芯比無(wú)鐵芯時(shí)自感系數(shù)大得多 2 單位 亨利 符號(hào)h 1h 103mh 106 h 3 物理意義 表征線(xiàn)圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)本領(lǐng)大小的物理量 數(shù)值上等于通過(guò)線(xiàn)圈的電流在1s內(nèi)改變1a時(shí)產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的大小 自感系數(shù)是表示線(xiàn)圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)本領(lǐng)大小的物理量 自感系數(shù)只與其本身因素有關(guān) 與其他因素?zé)o關(guān) 1 自感現(xiàn)象中的磁場(chǎng)能量 1 線(xiàn)圈中電流從無(wú)到有時(shí) 磁場(chǎng)從無(wú)到有 電源的能量輸送給磁場(chǎng) 儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中 2 線(xiàn)圈中電流減小時(shí) 磁場(chǎng)中的能量釋放出來(lái)轉(zhuǎn)化為電能 2 電的 慣性 自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙線(xiàn)圈中電流變化的 慣性 圖甲 乙電路中 電阻r和電感線(xiàn)圈l的電阻都很小 接通s 使電路達(dá)到穩(wěn)定 燈泡a發(fā)光 則 a 在電路甲中 斷開(kāi)s a將漸漸變暗b 在電路甲中 斷開(kāi)s a將先變得更亮 然后漸漸變暗c 在電路乙中 斷開(kāi)s a將漸漸變暗d 在電路乙中 斷開(kāi)s a將先變得更亮 然后漸漸變暗 解析 甲圖中 電燈a與電感線(xiàn)圈l在同一個(gè)支路中 流過(guò)的電流相同 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)s時(shí) 線(xiàn)圈l中的自感電動(dòng)勢(shì)要維持原電流不變 所以 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間 電燈a的電流不變 以后電流漸漸變小 因此 電燈漸漸變暗 乙圖中 電燈a所在支路的電流比電感線(xiàn)圈所在支路的電流要小 因?yàn)殡姼芯€(xiàn)圈的電阻很小 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)s時(shí)電感線(xiàn)圈的自感電動(dòng)勢(shì)要阻礙電流的變小 電感線(xiàn)圈相當(dāng)于一個(gè)電源給燈a供電 因此在這一短暫的時(shí)間內(nèi) 反向流過(guò)a的電流是從il開(kāi)始逐漸變小的 所以電燈要先亮一下 然后漸漸變暗 故選項(xiàng)a d正確 答案 ad 方法總結(jié) 自感問(wèn)題的求解自感現(xiàn)象是由于通電導(dǎo)體 線(xiàn)圈 自身電流發(fā)生變化時(shí) 該電流磁場(chǎng)發(fā)生變化 因而線(xiàn)圈內(nèi)磁通量發(fā)生變化 導(dǎo)致的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 因此 自感現(xiàn)象只是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一種特例 它仍遵循電磁感應(yīng)定律 分析自感現(xiàn)象除弄清這一點(diǎn)之外 還必須抓住以下三點(diǎn) 1 自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原來(lái)電流的變化 當(dāng)原來(lái)電流增大時(shí) 自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原來(lái)電流方向相反 當(dāng)原來(lái)電流減小時(shí) 自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原來(lái)電流方向相同 2 阻礙 不是 阻止 阻礙 電流變化的實(shí)質(zhì)是使電流不發(fā)生 突變 使其變化過(guò)程有所延緩 3 當(dāng)電路接通瞬間 自感線(xiàn)圈相當(dāng)于斷路 當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí) 相當(dāng)于電阻 如果線(xiàn)圈沒(méi)有電阻 相當(dāng)于導(dǎo)線(xiàn) 短路 當(dāng)電路斷開(kāi)瞬間 自感線(xiàn)圈相當(dāng)于電源 a 有阻礙電流的作用 最后電流由i0減小到零b 有阻礙電流的作用 最后電流總小于i0c 有阻礙電流增大的作用 因而電流將保持i0不變d 有阻礙電流增大的作用 但電流最后還是增大到2i0 解析 電鍵s由斷開(kāi)到閉合 回路的電流要增大 因而在l上要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) 根據(jù)楞次定律 自感電動(dòng)勢(shì)總是要阻礙引起它的電流的變化 這就是說(shuō)由于電流增加引起的自感電動(dòng)勢(shì) 因此要阻礙原電流的增加 但阻礙不是阻止 電流仍要增大 而達(dá)到穩(wěn)定后其電流為2i0 選項(xiàng)d正確 答案 d 在如圖所示的電路中 s閉合時(shí)流過(guò)電感線(xiàn)圈的電流是2a 流過(guò)燈泡的電流是1a 將s突然斷開(kāi) 則s斷開(kāi)前后 能正確反映流過(guò)燈泡的電流i隨時(shí)間t變化的圖線(xiàn)是圖中的 分析 解答此題應(yīng)把握以下兩點(diǎn) 1 s斷開(kāi)瞬間 線(xiàn)圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙電流減小 使得線(xiàn)圈中電流逐漸減小 2 s斷開(kāi)瞬間 燈泡中電流大小始終等于線(xiàn)圈中電流大小 解析 s斷開(kāi)后 答案 d 方法總結(jié) 1 本題易誤選a項(xiàng) 認(rèn)為由于自感現(xiàn)象阻礙燈泡中電流的變化 使燈泡中電流由1a逐漸減小為零 實(shí)際上 自感電動(dòng)勢(shì)的效果是使線(xiàn)圈l上的電流逐漸減小 2 本題的第二個(gè)易錯(cuò)選的是b項(xiàng) 原因是沒(méi)有注意到斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后通過(guò)燈泡的電流要反向 如圖所示的電路中 電源的電動(dòng)勢(shì)為e 內(nèi)阻為r 電感l(wèi)的電阻不計(jì) 電阻r的阻值大于燈泡d的阻值 在t 0時(shí)刻閉合開(kāi)關(guān)s 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后 在t t1時(shí)刻斷開(kāi)s 如下圖所示 表示a b兩點(diǎn)間電壓uab隨時(shí)間t變化的圖象中 正確的是 電路穩(wěn)定后 由于r的阻值大于燈泡d的阻值 所以流過(guò)l支路的電流小于流過(guò)燈泡d的電流 當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí) 由于電感l(wèi)的自感作用 流過(guò)燈泡d的電流立即與l電流相等 與燈泡原來(lái)的電流方向相反且逐漸減小 即uab反向減小 選項(xiàng)b正確 答案 b 1 2010 海南高考 下列說(shuō)法正確的是 a 當(dāng)線(xiàn)圈中電流不變時(shí) 線(xiàn)圈中沒(méi)有自感電動(dòng)勢(shì)b 當(dāng)線(xiàn)圈中電流反向時(shí) 線(xiàn)圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線(xiàn)圈中原電流的方向相反c 當(dāng)線(xiàn)圈中電流增大時(shí) 線(xiàn)圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線(xiàn)圈中電流的方向相反d 當(dāng)線(xiàn)圈中電流減小時(shí) 線(xiàn)圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線(xiàn)圈中電流的方向相反 解析 由法拉第電磁感應(yīng)定律可知 當(dāng)線(xiàn)圈中電流不變時(shí) 不產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) a對(duì) 當(dāng)線(xiàn)圈中電流反向時(shí) 相當(dāng)于電流減小 線(xiàn)圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線(xiàn)圈中原電流的方向相同 b錯(cuò) 當(dāng)線(xiàn)圈中電流增大時(shí) 自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增大 線(xiàn)圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線(xiàn)圈中電流的方向相反 c對(duì) 當(dāng)線(xiàn)圈中電流減小時(shí) 自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小 線(xiàn)圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線(xiàn)圈中電流的方向相同 d錯(cuò) 答案 ac 2 關(guān)于線(xiàn)圈的自感系數(shù) 下面說(shuō)法正確的是 a 線(xiàn)圈的自感系數(shù)越大 自感電動(dòng)勢(shì)一定越大b 線(xiàn)圈中的電流等于零時(shí) 自感系數(shù)也等于零c 線(xiàn)圈中電流變化越快 自感系數(shù)越大d 線(xiàn)圈的自感系數(shù)由線(xiàn)圈本身的因素及有無(wú)鐵芯決定 解析 線(xiàn)圈的自感系數(shù)是由線(xiàn)圈本身的因素及有無(wú)鐵芯決定的 與有無(wú)電流 電流變化情況都沒(méi)有關(guān)系 故b c錯(cuò)誤 d正確 自感電動(dòng)勢(shì)的大小除了與自感系數(shù)有關(guān) 還與電流的變化率有關(guān) 故a錯(cuò)誤 答案 d 3 如圖所示的電路中 a1和a2是完全相同的燈泡 線(xiàn)圈l的電阻可以忽略 下列說(shuō)法正確的是 a 合上開(kāi)關(guān)s接通電路時(shí) a2先亮 a1后亮 最后一樣亮b 合上開(kāi)關(guān)s接通電路時(shí) a1和a2一樣亮 c 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)s切斷電路時(shí) a2立刻熄滅 a1過(guò)一會(huì)才熄滅d 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)s切斷電路時(shí) a1和a2都要過(guò)一會(huì)才熄滅 解析 閉合開(kāi)關(guān) l中電流從無(wú)到有 l將阻礙這一變化 使l中電流不能迅速增大 而無(wú)線(xiàn)圈