人教版高中物理 2.2 自感课件 鲁科选修32.ppt

第2节自感2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一212-31.自感现象自感现象(1)定义定义:由导体本身的电流变化所产生的电磁感应的现象叫做自感现象。由导体本身的电流变化所产生的电磁感应的现象叫做自感现象。(2)通电自感和断电自感。通电自感和断电自感。2021/8/9 星期一312-32.自感电动势自感电动势(1)由导体自身电流变化所产生的感应电动势叫做自感电动势。由导体自身电流变化所产生的感应电动势叫做自感电动势。(2)自感电动势总是要阻碍导体自身的电流发生变化。自感电动势总是要阻碍导体自身的电流发生变化。3.自感系数自感系数(1)自感电动势的大小。自感电动势的大小。E=,其中其中L是自感系数是自感系数,简称自感或电感。简称自感或电感。单位单位:亨利亨利,符号符号:H。(2)决定线圈自感系数大小的因素决定线圈自感系数大小的因素:线圈的大小、形状、匝数线圈的大小、形状、匝数,以及是否有铁芯以及是否有铁芯等。等。2021/8/9 星期一412-3练一练(多选)下列关于自感的说法中正确的是()A.自感是由于导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象B.自感电动势的大小跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关C.自感电流的方向总是与原电流的方向相反D.对不同的线圈,电流变化快慢相同时,产生的自感电动势可能不同解析:由自感的定义知选项A正确;在自感现象中产生的感应电动势的大小与穿过线圈的磁通量的变化快慢有关,选项B正确;根据楞次定律,自感电流的方向也可能与原电流方向相同;自感电动势与线圈的自感系数有关,不同的线圈的自感系数可能不同,当电流变化快慢相同时,产生的自感电动势可能不同,选项D正确。答案:ABD2021/8/9 星期一5探究一探究二探究一对自感现象的理解探究一对自感现象的理解问题导引问题导引如图所示如图所示,无轨电车在行驶过程中无轨电车在行驶过程中,由于车身颠簸由于车身颠簸,使车顶上的集电弓瞬间脱离电网线使车顶上的集电弓瞬间脱离电网线,这时可以观察到这时可以观察到有电火花闪现。试分析产生电火花的原因。有电火花闪现。试分析产生电火花的原因。提示集电弓脱离电网线的瞬间电流减小提示集电弓脱离电网线的瞬间电流减小,所以产生的自感电动势很大所以产生的自感电动势很大,在电弓与在电弓与电网线的空隙产生电火花。电网线的空隙产生电火花。2021/8/9 星期一6探究一探究二名师精讲1.对自感电动势的理解(1)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。(2)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,自感电动势方向与原电流方向相同。(增反减同)(3)自感电动势的作用:阻碍原电流的变化,而不是阻止,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。2021/8/9 星期一7探究一探究二2.对电感线圈阻碍作用的理解对电感线圈阻碍作用的理解(1)若电路中的电流正在改变若电路中的电流正在改变,电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化化,使得通过电感线圈的电流不能突变。使得通过电感线圈的电流不能突变。(2)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线电感线圈相当于一段导线,其阻碍作用是由绕制线其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的。圈的导线的电阻引起的。特别提醒特别提醒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定律和楞次定律。遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律。2021/8/9 星期一8探究一探究二例题1如图所示,线圈L和电池的内阻不计,两个电阻的阻值都是R,开关S原来是断开的,电流I0=,今合上开关S将一电阻短路,于是线圈有自感电动势产生,则这个电动势()A.有阻碍电流的作用,最后电流由I0减小到零B.有阻碍电流的作用,最后电流总小于I0C.有阻碍电流增大的作用,因而电流将保持I0不变D.有阻碍电流增大的作用,但电流最后还是增大到2I02021/8/9 星期一9探究一探究二解析:S由断开到闭合,回路中的电流要增大,因而在L上要产生自感电动势,根据楞次定律,自感电动势总是要阻碍引起它的电流的变化,即电流增加引起的自感电动势要阻碍原电流的增加,而阻碍不是阻止,电流仍要增大,而达到稳定后其电流为2I0。选项D正确。答案:D反思若电路中的电流发生变化,线圈中的自感电动势的作用总是阻碍电流的变化,但不是阻止电流的变化。2021/8/9 星期一10 变式训练1 如图所示,L是自感系数较大的线圈,在滑动变阻器的滑片P从A端迅速滑向B端的过程中,经过AB中点C时通过线圈的电流为I1;P从B端迅速滑向A端的过程中,经过C点时通过线圈的电流为I2;P固定在C点不动,达到稳定时通过线圈的电流为I0,则()A.I1=I2=I0B.I1I0I2C.I1=I2I0D.I1I0I2解析:当滑动片从A端迅速滑到B端时,总电阻减小,总电流变大,L产生自感电动势阻碍电流增大,故I1比P稳定在C点的电流I0小;当P从B端迅速滑向A端时,总电流减小,L自感电动势阻碍电流减小,自感电流方向与原电流方向相同,故I2大于P稳定在C点时的电流I0。选项D正确。答案:D探究一探究二2021/8/9 星期一11探究一探究二探究二自感现象的分析探究二自感现象的分析问题导引问题导引如图所示,在S闭合状态下,L1、L2都能发光。现突然断开S,则L1会突然亮一下再熄灭吗?L2的情况呢?2021/8/9 星期一12探究一探究二提示在提示在S接通状态下接通状态下,L1与线圈与线圈L串联串联,通过它们的电流相等通过它们的电流相等,断开断开S后这个电流减后这个电流减小小,所以所以L1中电流不会比原来大中电流不会比原来大,因此因此L1一定不会突然亮一下一定不会突然亮一下,而是逐渐变暗到熄而是逐渐变暗到熄灭灭;对于对于L2,在在S接通状态下接通状态下,L2中的电流中的电流I2与线圈与线圈L中的电流中的电流I1在题给条件下不能在题给条件下不能确定哪个大。确定哪个大。S断开后断开后,L、L1、L2构成闭合回路构成闭合回路,感应电流在此回路流动。若在感应电流在此回路流动。若在S断开前断开前,I1I2,则则S断开后断开后,L2会突然亮一下后再熄灭。会突然亮一下后再熄灭。2021/8/9 星期一13探究一探究二名师精讲1.分析思路(1)明确通过自感线圈的电流怎样变化(是增大还是减小)。(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),自感电动势与电流方向相同。(3)分析阻碍的结果: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,阻碍电流增加,电流逐渐增大;电流减小时(如断电),由于自感电动势方向与原电流方向相同,阻碍电流减小。2021/8/9 星期一14探究一探究二2021/8/9 星期一15探究一探究二特别提醒电流减小时(如断电)由自感电动势产生的自感电流与原电流方向相同,其电流大小一定小于产生自感电动势的线圈中原先所通电流的大小。2021/8/9 星期一16探究一探究二例题2(多选)如图所示,电路甲、乙中电阻R和自感线圈L的电阻都很小。接通开关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2021/8/9 星期一17探究一探究二解析:题图甲中,灯泡a与线圈L在同一支路,通过它们的电流相同,Ia=IL;断开开关S时,a、L、R组成回路,由于自感作用,回路中电流由IL逐渐减小,灯泡a不会闪亮,将逐渐变暗,故选项A正确;题图乙中,电路稳定时,通过上支路的电流ILIa(因L的电阻很小);断开开关S时,由于L的自感作用,回路中的自感电流在IL的基础上减小,电流反向通过灯泡a的瞬间,灯泡a中电流变大,然后逐渐变小,所以灯泡a先变得更亮,然后逐渐变暗,故选项D正确。答案:AD反思开关处于断开和闭合状态时通过灯泡的电流大小的变化情况是决定灯泡亮度如何变化的依据。2021/8/9 星期一18探究一探究二 变式训练2 如图所示,电感线圈L的自感系数足够大,其直流电阻忽略不计,LA、LB是两个相同的灯泡,且在下列实验中不会烧毁,电阻R2阻值约为R1阻值的两倍,则()A.闭合开关S时,LA、LB同时达到最亮,且LB更亮一些B.闭合开关S时,LA、LB均慢慢亮起来,且LA更亮一些C.断开开关S时,LA慢慢熄灭,LB马上熄灭D.断开开关S时,LA慢慢熄灭,LB闪亮后才慢慢熄灭2021/8/9 星期一19探究一探究二解析:由于线圈L的自感系数足够大,闭合开关S时产生很强的阻碍作用,纯电阻R2无自感,因此LA慢慢亮起来,LB随即达到稳定亮度,选项A、B错误;当电路稳定时,将线圈L等效为导线,则有IL=IAIB,断开开关S时,由于自感线圈L电流不变且与LB、R2形成闭合回路,因此有IBIB,因此断开开关S时,LA慢慢熄灭,LB闪亮后再慢慢熄灭,选项C错误,选项D正确。答案:D2021/8/9 星期一201 2 3 4 51.关于线圈的自感系数关于线圈的自感系数,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.线圈的自感系数越大线圈的自感系数越大,自感电动势一定越大自感电动势一定越大B.线圈中电流等于零时线圈中电流等于零时,自感系数也等于零自感系数也等于零C.线圈中电流变化越快线圈中电流变化越快,自感系数越大自感系数越大D.线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定解析解析:自感电动势的大小还与电流变化的快慢有关自感电动势的大小还与电流变化的快慢有关,选项选项A错误错误;线圈的自感系数与线圈的自感系数与线圈的形状、横截面积、长短、匝数及有无铁芯等因素有关。选项线圈的形状、横截面积、长短、匝数及有无铁芯等因素有关。选项D正确。正确。答案答案:D2021/8/9 星期一212.关于自感现象关于自感现象,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.感应电流一定和原电流方向相反感应电流一定和原电流方向相反B.线圈中产生的自感电动势较大时线圈中产生的自感电动势较大时,其自感系数一定较大其自感系数一定较大C.对于同一线圈对于同一线圈,当电流变化较快时当电流变化较快时,线圈中的自感系数较大线圈中的自感系数较大D.对于同一线圈对于同一线圈,当电流变化较快时当电流变化较快时,线圈中的自感电动势也较大线圈中的自感电动势也较大解析解析:自感现象中感应电动势的方向遵从楞次定律。当原电流减小时自感现象中感应电动势的方向遵从楞次定律。当原电流减小时,自感电流与自感电流与原电流方向相同原电流方向相同;当原电流增大时当原电流增大时,自感电流与原电流方向相反自感电流与原电流方向相反,所以选项所以选项A错误错误;自感电动势的大小自感电动势的大小E自自=,所以自感电动势大不一定是由自感系数大引起的所以自感电动势大不一定是由自感系数大引起的,有有可能是电流的变化率很大引起的可能是电流的变化率很大引起的,所以选项所以选项B错误错误;线圈自感系数的大小由线圈本线圈自感系数的大小由线圈本身决定身决定,与线圈中有无电流以及电流变化的快慢无关与线圈中有无电流以及电流变化的快慢无关,所以选项所以选项C错误错误;由由E自自=知知,对于同一线圈对于同一线圈,自感系数自感系数L确定确定,当电流变化较快时当电流变化较快时,线圈中产生的自感电动势也线圈中产生的自感电动势也越大越大,所以选项所以选项D正确。正确。答案答案:D1 2 3 4 52021/8/9 星期一221 2 3 4 53.(多选多选)如图所示的电路中如图所示的电路中,L1和和L2是完全相同的灯泡是完全相同的灯泡,线圈线圈L的电阻可以忽略。的电阻可以忽略。下列说法正确的是下列说法正确的是()A.合上开关合上开关S接通电路时接通电路时,L2先亮先亮,L1后亮后亮,最后一样亮最后一样亮B.合上开关合上开关S接通电路时接通电路时,L1和和L2一样亮一样亮C.断开开关断开开关S切断电路时切断电路时,L2立刻熄灭立刻熄灭,L1过一会儿才熄灭过一会儿才熄灭D.断开开关断开开关S切断电路时切断电路时,L1和和L2都要过一会儿才熄灭都要过一会儿才熄灭解析解析:闭合开关闭合开关,L中电流从无到有中电流从无到有,L将阻碍这一变化将阻碍这一变化,使使L1中电流不能迅速增大。中电流不能迅速增大。而无线圈的电路而无线圈的电路,电流能瞬时达到稳定值电流能瞬时达到稳定值,故故L1灯后亮灯后亮,L2先亮先亮,最后两灯电流相等最后两灯电流相等,一样亮一样亮;切断电路时切断电路时,L中自感电流与自身原来电流方向相同中自感电流与自身原来电流方向相同,自感电流通过自感电流通过L1、L2,使使L1、L2过一会儿熄灭过一会儿熄灭,故选项故选项A、D正确。正确。答案答案:AD2021/8/9 星期一231 2 3 4 54.如图所示如图所示,L为电阻很小的线圈为电阻很小的线圈,G1和和G2为内阻不计、零点在表盘中央的电流计为内阻不计、零点在表盘中央的电流计,R1为电阻很小的定值电阻。当开关为电阻很小的定值电阻。当开关S处于闭合状态时处于闭合状态时,两表的指针皆偏向右方。两表的指针皆偏向右方。那么那么,当开关当开关S断开时断开时()A.G1和和G2的指针都立即回到零点的指针都立即回到零点B.G1的指针立即回到零点的指针立即回到零点,而而G2的指针缓慢地回到零点的指针缓慢地回到零点C.G1的指针缓慢地回到零点的指针缓慢地回到零点,而而G2的指针先立即偏向左方的指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点然后缓慢地回到零点D.G1的指针立即偏向左方的指针立即偏向左方,然后缓慢地回到零点然后缓慢地回到零点,而而G2的指针缓慢地回到零点的指针缓慢地回到零点解析解析:S断开后断开后,自感电流的方向与自感电流的方向与G2原电流方向相同原电流方向相同,与与G1原电流方向相反原电流方向相反,所以所以G1的指针立即偏向左方的指针立即偏向左方,然后缓慢回到零点然后缓慢回到零点,G2的指针缓慢回到零点的指针缓慢回到零点,故选项故选项D正正确。确。答案答案:D2021/8/9 星期一241 2 3 4 55.(多选多选)某线圈通有如图所示的电流某线圈通有如图所示的电流,则线圈中自感电动势改变方向的时刻有则线圈中自感电动势改变方向的时刻有()A.第1 s末 B.第2 s末C.第3 s末 D.第4 s末解析:在图象中01 s时间内原电流正方向减小,所以自感电动势的方向是正方向,在12 s时间内原电流负方向增加,所以自感电动势与其反方向相反,即沿正方向;同理分析23 s、34 s时间内自感电动势的方向,可得选项B、D符合题意。答案:BD2021/8/9 星期一252021/8/9 星期一26