（浙江新高考专用）2019-2020学年高中物理 第四章 电磁感应现象 6 互感和自感课件 新人教版

第四章电磁感应6互感和自感知识内容选考要求课时要求互感和自感b1.了解互感现象及其应用.2.知道自感现象及产生原因.3.知道自感系数的决定因素，知道自感系数的单位.4.理解自感电动势的作用，会解释自感现象.5.了解自感现象的利、弊以及对它的利用和防止.NEIRONGSUOYIN内容索引自主预习预习新知夯实基础重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关课时对点练注重双击强化落实自主预习一、互感现象1.互感和互感电动势：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的时，它所产生的会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫互感，这种感应电动势叫做.2.应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到，如变压器就是利用制成的.3.危害：互感现象能发生在任何两个的电路之间.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.电流变化变化的磁场互感电动势另一个线圈互感现象相互靠近二、自感现象当一个线圈中的电流时，它产生的的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在它激发出感应电动势，这种现象称为自感.由于自感而产生的感应电动势叫做.变化本身自感电动势变化三、自感电动势与自感系数1.自感电动势：E＝____，其中是；L是，简称自感或电感.单位：，符号：.2.自感系数与线圈的、、，以及是否有等因素有关.LΔIΔtΔIΔt电流的变化率自感系数亨利H大小形状圈数铁芯四、自感现象中磁场的能量1.线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给，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1.判断下列说法的正误.(1)两个线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象.()(2)自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反.()(3)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关.()(4)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势.()即学即用×√××2.如图1所示，电路中电源内阻不能忽略，L的自感系数很大，其直流电阻忽略不计，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，A灯______变亮，B灯_____变亮.当S断开时，A灯_____熄灭，B灯_____熄灭.(均选填“立即”或“缓慢”)图1缓慢立即缓慢缓慢重点探究一、互感现象1.当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场就发生变化，变化的磁场在周围空间产生感生电场，在感生电场的作用下，另一个线圈中的自由电荷定向运动，于是产生感应电动势.2.一个线圈中电流变化越快(电流的变化率越大)，另一个线圈中产生的感应电动势越大.例1目前无线电力传输已经比较成熟，如图2所示为一种非接触式电源供应系统.这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力，两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置.利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电.下列说法正确的是A.若A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势B.只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势C.A中电流越大，B中感应电动势越大D.A中电流变化越快，B中感应电动势越大√√图2解析根据感应电流产生的条件，若A线圈中输入恒定的电流，则A产生恒定的磁场，B中的磁通量不发生变化，B线圈中不会产生感应电动势，故A错误；若A线圈中输入变化的电流，根据法拉第电磁感应定律E＝nΔΦΔt可得，B线圈中会产生感应电动势，故B正确；A线圈中电流变化越快，A线圈中电流产生的磁场变化越快，B线圈中感应电动势越大，故C错误，D正确.二、通电自感现象1.认识通电时的自感现象如图3所示，先闭合S，调节R2使A1、A2的亮度相同，再调节R1，使A1、A2都正常发光，然后断开S.再次闭合S.图3现象：灯泡A2立即发光，灯泡A1逐渐亮起来.原因：电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，为了阻碍磁通量的增加，感应电流产生的磁场与原来电流产生的磁场方向相反，则线圈中感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍了L中电流的增加，即推迟了电流达到稳定值的时间.2.对通电自感的理解(1)通电瞬间自感线圈处相当于断路.(2)当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流的方向相反，阻碍电流的增大，使电流从零逐渐增大到稳定值，但不能阻止电流的增大.(3)电流稳定时自感线圈相当于导体(若直流电阻为零，则相当于导线).例2如图4所示，电路中电源的内阻不能忽略，电阻R的阻值和线圈L的自感系数都很大，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，下列说法正确的是(线圈L的直流电阻较小)A.A比B先亮，然后A灭B.B比A先亮，然后B逐渐变暗C.A、B一起亮，然后A灭D.A、B一起亮，然后B灭√图4解析S闭合时，由于与A灯串联的线圈L的自感系数很大，故在线圈上产生很大的自感电动势，阻碍电流的增大，所以B比A先亮，稳定后，流过B灯支路的电流变小，所以B灯逐渐变暗，故B正确.现象：灯泡A闪亮一下再熄灭解释：自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡的电阻，在开关断开后自感线圈中产生的感应电流比开关断开前流过灯泡的电流大，灯泡就会闪亮一下再熄灭.而当线圈电阻大于或等于灯泡的电阻时，灯泡就会缓慢变暗直至熄灭.三、断电自感现象图51.认识断电时的自感现象如图5所示，L为自感系数较大的线圈，其直流电阻比灯泡的电阻小，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关.2.对断电自感的理解(1)当线圈中的电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同；(2)断电自感中，由于自感电动势的作用，线圈中电流从原值逐渐减小.若断开开关瞬间通过灯泡的电流大于断开开关前的电流，灯泡会闪亮一下再熄灭；若断开开关瞬间通过灯泡的电流小于或等于断开开关前的电流，灯泡不会闪亮一下，而是逐渐变暗直至熄灭.(3)自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化，但不能阻止线圈中电流的变化.例3(2017·嘉兴市高二检测)如图6所示电路中，L是一电阻可忽略不计的电感线圈，a、b为L的左右两端点，A、B、C为完全相同的三个灯泡，原来开关K是闭合的，三个灯泡均在发光.某时刻将开关K打开，则下列说法正确的是A.a点电势高于b点，A灯变亮后缓慢熄灭B.b点电势高于a点，B、C灯变亮后缓慢熄灭C.a点电势高于b点，B、C灯变亮后缓慢熄灭D.b点电势高于a点，B、C灯不会变亮只是缓慢熄灭图6√解析开关闭合稳定时，流过灯泡A的电流大于流过灯泡B、C的电流，开关由闭合到断开瞬间，灯泡B、C原来的电流瞬间消失，而线圈产生自感电动势阻碍灯泡A的电流减小，并与灯泡B、C组成回路，b点电势高于a点，原来两支路电流不相等，则开关断开瞬间，电流都从原来灯泡A的电流值开始减小，所以A灯不会变亮只是缓慢熄灭，而流过灯泡B、C的电流比原来大，故灯泡B、C变亮后缓慢熄灭.[学科素养]通过例2和例3，进一步加深对通电自感现象和断电自感现象的理解，知道通电、断电瞬间，自感线圈中的感应电动势阻碍原电流的变化，但阻止不了原电流的变化，且原电流不能发生突变.运用电磁感应知识解释自感现象，这很好地体现了“科学思维”的学科素养.四、自感现象中的图象问题图7例4如图7所示的电路中，开关S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2A，流过灯泡的电流是1A，现将开关S突然断开，开关S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是√解析开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为1A.开关S断开瞬间，自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的自感电动势，使线圈中的电流从原来的2A逐渐减小，方向不变，且与灯泡D构成回路，通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同，也应该是从2A逐渐减小到零，但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反，D对.提示要注意断电前后，无线圈的支路电流方向是否变化.达标检测1.(对自感电动势的理解)关于线圈中自感电动势的大小，下列说法中正确的是A.电感一定时，电流变化越大，自感电动势越大B.电感一定时，电流变化越快，自感电动势越大C.通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零D.通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大√1234解析电感一定时，电流变化越快，ΔIΔt越大，由E＝LΔIΔt知，自感电动势越大，A错，B对；线圈中电流为零时，电流的变化率不一定为零，自感电动势不一定为零，故C错；当通过线圈的电流最大时，若电流的变化率为零，自感电动势为零，故D错.2.(对互感现象的理解)(多选)如图8所示，是一种延时装置的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放.则A.由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用B.由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用C.如果断开B线圈的开关S2，无延时作用D.如果断开B线圈的开关S2，延时将变化图81234√√1234解析线圈A中的磁场随开关S1的闭合而产生，随S1的断开而消失.当S1闭合时，线圈A中的磁场穿过线圈B，当S2闭合，S1断开时，线圈A在线圈B中的磁场变弱，线圈B中有感应电流，能够继续吸引D而起到延时的作用，所以B正确，A错误；若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，所以C正确，D错误.3.(对自感现象的理解)如图9所示，自感线圈电阻可忽略，闭合开关S，电路稳定后，同样规格的两个小灯泡A1、A2都正常发光，然后断开开关.图91234(1)再次闭合开关时，两个灯泡的亮度变化情况为_____________________________.A2立刻亮起来，A1缓慢亮起来(2)闭合开关使两个灯泡正常发光后，再断开开关，A2灯泡______(填“马上”或“延迟”)熄灭，流过A2灯泡的电流方向为_____(填“向左”或“向右”).延迟向左4.(自感现象的图象问题)(多选)(2018·温州十五校联合体高二第一学期期末)如图10所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源.t＝0时刻，闭合开关S，经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S.I1、I2分别表示通过灯泡D1和D2的电流，规定图中箭头所示的方向为电流正方向，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是图101234√√课时对点练考点一互感现象的理解与应用1.在无线电仪器中，常需要在距离较近处安装两个线圈，并要求当一个线圈中电流有变化时，对另一个线圈中电流的影响尽量小.如图所示两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是1234567891011121314√A.闭合开关S的瞬间，电流表G中有a→b的感应电流B.闭合开关S的瞬间，电流表G中有b→a的感应电流C.闭合开关S后，在增大滑动变阻器R的过程中，电流表G中有a→b的感应电流D.闭合开关S后，在增大滑动变阻器R的过程中，电流表G中有b→a的感应电流2.1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路，如图1所示.通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件.关于该实验，下列说法正确的是12345678910111213√14图11234567891011121314解析闭合开关S的瞬间，通过B线圈的磁通量不发生变化，B线圈中不产生感应电流，选项A、B错误；在增大滑动变阻器R的过程中，A线圈中通过的是逐渐减弱的电流，即线圈B处于逐渐减弱的磁场中，由安培定则和楞次定律可判断，电流表中的感应电流方向为b→a，故选项C错误，选项D正确.考点二自感现象的分析3.如图2所示是研究自感实验的实物电路，L1、L2是两个规格相同的小灯泡，L为自感线圈，闭合开关S，调节滑动变阻器R，使两个灯泡的亮度相同，然后断开开关S，则A.闭合开关S，L1、L2都逐渐变亮B.闭合开关S，L2立刻变亮，L1逐渐变亮C.闭合开关S稳定后，L仍有自感电动势D.闭合开关S稳定后，断开S，L没有自感电动势√12345678910111213图2141234567891011121314解析L1与线圈相连，闭合开关后线圈发生自感现象，L1逐渐变亮，L2与滑动变阻器相连，闭合开关后，L2立刻变亮，选项A错误，B正确；自感现象在开