4[1]6《互感和自感》学案全集3(人教版选修3-2).docx

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1、4.6互感和自感【知能准备】一、 自感现象1、自感电动势总要阻碍导体中，当导体中的电流在增大时，自感电动势与原电流方向，当导体中的电流在减小时，自感电动势与电流方向。注意：“阻碍不是“阻止，电流还是在变化的。2、线圈的自感系数与线圈的、 等因素有关。线圈越粗、越长、匝数越密，它的自感系数就越。除此之外，线圈参加铁芯后，其自感系数就会。3、自感系数的单位： ，有1mH = H,1H =H。4、感电动势的大小：与线圈中的电流强度的变化率成正比。二、自感现象的应用1、 有利应用：a、日光灯的镇流器；b、电磁波的发射。2、 有害防止：a、拉闸产生的电弧；b、双线绕法制造精密电阻。3、 日光灯原理学生阅

2、读课本1日光灯构造：。2日光灯工作原理：。三、互感现象、互感器1、互感现象现象应用了原理。2、互感器有 ，。【同步导学】一、疑难分析1、 自感电动势的方向自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，当原来电流增大时，自感电动势的方向与原来电流方向相反；当原来电流在减小时，自感电动势将与原来电流方向相同，简称“增反减同。2、 对自感要搞清楚通电自感和断电自感两个根本问题，学生感觉比较困难的是断电自感，特别模糊的是断电自感中“小灯泡在熄灭之前是否要闪光一下的问题。如下列图，原来电路闭合处于稳定状态，L与A并联，其电流分别为IL和IA，方向都是从左向右，在断开S的瞬时，灯A中原来的从左向右的电流IA立即

3、消失。但是灯A与线圈L组成一闭合电路，由于L的自感作用，其中的电流IL不会立即消失，而是在回路中逐渐减弱，维持短暂的时间，这个时间内灯A中有从右向左的电流通过。这时通过A的电流从IL开始减弱，如果RL线圈L的直流电阻IA，那么在灯A熄灭之前要闪亮一下；如果RLRA，原来的电流ILIA，那么灯A逐渐熄灭不再闪亮一下。3、 电磁感应是互感器工作的根底，要让学生在复习电磁感应的根底上理解互感现象，这里的关键是明白原线圈和副线圈有共同的铁芯，穿过它们的磁通量和磁通量变化率都是相同的，因而，其中的感应电动势之比只与匝数有关，这样，原、副线圈的匝数不同，就可以改变电压了，同样也可以改变电流，在测高压电线上

4、的电压和电流时，我们就可以将它们降到平安电压和电流的范围进行测量，从而推算出高压电压和电流的大小。4、自感现象作为一种特例，同样符合普遍的电磁感应原理由法拉第电磁感应定律，自感电动势的大小正比于线圈中磁通量的变化率，而线圈中磁通量的变化率又正比于电流的变化率，即引入比例系数L，写成等式后为式中L就称为自感系数二.全面正确理解“自感现象(一)“自感现象是一种特殊的电磁感应现象一般的电磁感应现象是由于通过闭合线圈的磁通量发生变化而产生的当穿过闭合线圈的磁通量没有发生变化时，线圈中无电流存在但在能产生自感现象的电路里，当穿过线圈的磁通量没有发生变化时，线圈中也可能有电流存在，电流主要是由外界电源供给

5、的它可能是直流电源，也可能是交流电源，如高中课本中演示线圈的自感现象时用的就是直流电，而演示日光灯线路的自感现象时，用的就是交流电电流的磁效应不同于电流的其它效应，如热效应、化学效应，它是电流的根本效应，即只要有电流存在，在它的周围必有磁场存在电流强度增大，磁场增强当由于某种原因，如开关的闭合、电路中电阻增大或减小、电源电动势的升高或降低等因素如图1、图2所示使通过线圈的电流发生变化时，线圈中的磁场必发生变化，穿过线圈本身的磁通量也发生变化这种由于通过线圈的电流的变化，引起线圈自身磁通量的变化，而在线圈中产生的电动势叫自感电动势自感电动势大小的计算，同样符合法拉第电磁感应定律(二)自感现象在任

6、何有电流变化的电路中都存在如图1所示的电路中，开关闭合的瞬间，电阻和灯泡串联的电路中也有自感现象，不过十分微弱，不易觉察罢了这是因为如前所述，电流的磁效应是电流的根本效应，任何回路中电流发生变化时，都要引起通过该回路磁通量的变化，从而在回路中产生自感电动势(三)自感电动势总是阻碍电流的变化楞次定律告诉我们，穿过闭合线圈的磁通量发生变化时，感应电流的磁场总是阻碍这个磁通量的变化但感应电流是由感应电动势产生的，而在自感现象中，穿过线圈磁通量的变化是因电流的变化引起的因而我们可以说：自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化阻碍不等于阻止，图1中开关闭合的瞬间，自感电动势的方向和电流的方向相反，A端为正，B

7、端为负，自感电动势虽阻碍电流的增大，但由于UABEAB，电流还是在增大，只是增大的速度变慢；在开关翻开的一瞬间，A端为负，B端为正，自感电动势的方向和电流的方向相同，自感电动势阻碍电流的减小，但电流还是在减小，只是减小的速度放慢值得注意的是在图2的电路中，开关翻开时，线圈中的电流方向和原电流的方向相同，流过灯泡的电流方向和原电流的方向相反，电流方向由B到A(四)自感现象的实质是能量守恒和转化现象在电流增大的过程中，自感电动势阻碍电流增大，电流克服自感电动势做功，电能转化为磁场能线圈可以看成是磁场能集中的地方，磁场能的大小和线圈中电流强度的平方成正比，和线圈的自感系数成正比当电流稳定到达最大值时

8、，磁场能到达最大值，自感电动势为零在电流增大的过程中，线圈和灯泡串联组成的电路里电源供给的电能转化为三局部：一局部转化为线圈的磁场能，一局部转化线圈的热能，一局部转化为灯泡的热能，并使其发光在线圈电感很大的条件下，开关闭合的瞬间，由于线圈得到较多的磁场能，和线圈串联的灯泡得到的电能较少，因而和线圈串联的灯泡不能立刻亮而是慢慢亮起来：灯泡和电阻串联的电路在开关闭合的瞬间；虽也有自感存在，但极其微弱，电能转化为磁场能的局部极小，电源供给的能量大局部使灯泡发热发光，一局部使电阻发热，因而在开关闭合的瞬间，灯泡立即发光在图2所示的电路中，开关翻开的瞬间，线圈内的磁场能开始释放，并变为电能供给由线圈和灯

9、泡组成的闭合回路，使灯泡发热发光因而在开关翻开的瞬间，灯泡不是立刻熄灭，在电感很大、线圈的电阻同灯丝的电阻相比又很小的条件下，使灯泡的亮度会突然增大再慢慢熄灭自感电动势的大小和线圈的自感系数成正比，和电流的变化率成正比，和电流本身的强度大小无关电路中的电流很大，但自感电动势可能为零；电路中某时刻电流为零，但自感电动势可能很大自感系数是线圈固有的性质，线圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积越大，它的自感系数就越大，有铁芯的线圈比没有铁芯的线圈自感系数大注：电流的热效应、化学效应都不是电流的根本效应只有当电流通过有电阻的导体时，才能产生热效应，而通过超导体时，就不产生热效应；电流通过酸碱盐等导电溶

10、液时，才能产生化学效应，通过金属导线就不产生化学效应但在任何有电流通过的地方，在它的周围都有磁场存在，所以说，电流的磁效应是电流的根本效应二、典型例题【例题1】SL如下列图电路中，L为带铁芯的电感线圈，直流电阻不计，以下说法中正确的选项是 A、 合上S时，灯泡立即变亮；B、 合上S时，灯泡慢慢变亮；C、 断开S时，灯泡立即熄灭 ；D、 断开S时，灯泡慢慢熄灭。思路点拨：合上S时，电感线圈产生一自感电动势阻碍原电流的增大，故灯泡慢慢变亮；断开S时，电感、灯泡不能构成回路，故灯泡立即熄灭。答案：BCSLAB【变式训练6-1】如下列图，A、B是两个完全相同的灯泡，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻忽

11、略不计。当电键S闭合，等到灯泡亮度稳定后，以下说法正确的选项是 A、电键S断开时，A立即熄灭，而B会亮一下后才熄灭；B、电键S断开时，B立即熄灭，而A会亮一下后才熄灭；C、电键S闭合时，A、B同时亮，然后A熄灭；D、电键S闭合时，A、B同时亮，然后B逐渐变暗，直到不亮，A更亮。SLRA1A2+【例2】如下列图，L是一个带铁芯的电感线圈，R为纯电阻，两条支路的直流电阻值相等。A1和A2是完全相同的两个双偏电流表，当电流从+接线柱流入电流表时，指针向右偏，反之向左偏。那么在开关S合上到电路稳定前，电流表A1的偏角电流表A2的偏角，A1指针向偏，A2指针向偏。等电路稳定后，再断开开关S，在断开S后短

12、时间内，电流表A1的偏角电流表A2的偏角，A1指针向偏，A2指针向偏。填“左、“右“大于、“等于、“小于思路点拨：此题关键是根据自感电动势阻碍原电流的变化，即“增反减同判断电流流向。答案：小于；右；右；等于；右；左。【变式训练6-2】图中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为内阻不计、零点在表盘中央的电流计，当开关S处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右方，那么，当开关S断开时，将出现下面哪种现象 A、G1和G2的指针都立即回到零点B、G1的指针立即回到零点，而G2的指针缓慢地回到零点C、G1的指针缓慢地回到零点，而G2的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点D、G1的指针立即偏向左方，然后缓慢地回到

13、零点，而G2的指针缓慢地回到零点【例3高考题】、如下列图的日光灯工作电路(1)开关S刚合上前，启动器D的静触片和动触片是_(填接通的、断开的)(2)开关S刚合上时，220V电压加在_使_而发出辉光(3)日光灯启动瞬间，灯管两端电压_220V(填大于、等于、小于)(4)日光灯正常发光时，启动器D的静触片和动触片_(填接通、断开)思路点拨：此题需要了解日光灯的工作过程，可以先阅读课本再完成此题。答案：1断开；2启动器D的两极之间；使氖气导电；3大于；4断开【变式训练6-3】如以下列图所示的四个日光灯的接线图中，S1为起动器，S2为电键，L为镇流器，能使日光灯正常发光的是 解析：日光灯电路的元器件的

14、相关位置不能变，总电键与镇流器必须接在火线上，必须有电流通过灯管中的灯丝，但也可用电键手动代替起动器.故应选A、C选项.n1n2n4n3【例4】图中的甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，以下说法中正确的选项是 A、 线圈匝数n1 n4B、 线圈匝数n1 n2 ,n3 i2，在t1时刻将 S断开，那么流过灯泡的电流随时间变化的图象是哪一个 6.如下列图电路中，L为自感系数很大的电感线圈，N为试电笔中的氖管启辉电压约70 V，电源电动势约为10 V.直流电使氖管启辉时辉光只产生在负极周围，那么 A.S接通时，氖管不会亮B.S接通时启辉，辉光在a端C.S接通后迅速切断时启辉，辉光在a端D.条件同

15、C，辉光在b端7如图中，L是个自感系数很大的有铁芯的线圈在用电压表测它两端的电压时，如果要切断电路翻开开关S，必须先拆下电压表，而不能在电压表与L并联时翻开S为什么 综合能力题8、如下列图，由电源(内阻不能忽略)、电键K、定值电阻R、自感线圈L组成电路电键K接通的瞬间a，b之间电势差为U1，接通稳定后a，b之间电势差为U2，电键K断开瞬间a，b之间电势差为U3，以下判断正确的选项是 A、U1=U3U2B、U1U3U2C、U3U1U2D、U1U2U39、在图所示电路中, 电池电动势=6V, 内阻r=0, A、B灯都标明“6V 0.3A, R=20. 电感线圈的直流电阻. 求开关S闭合和断开的极短

16、时间内, 通过A、B灯电流的变化情况。名题荟萃10、(97全国)如下列图的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，以下说法中正确的选项是 A、 合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B、 合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮C、 断开开关S切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会儿才熄灭D、 断开开关S切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭11、(2022年广东)钳形电流表的外形和结构如下列图，图中电缆绕1匝，电流表读数为1.2A，如果用同一电缆绕了3匝，那么 A、这种电流表能测直流电流，此时的读数为2.4AB、这种电流表能测交流电流，此时的读数为0.4AC、这种电流表能测交流电流，此时的读数为3.6AD、这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，此时的读数为3.6A【综合评价答案】1、D 2、D 3、AB 4、C 5.D 6.AD 8、B9、S闭：, B灯较亮； S断：降到0, 故A灯立即熄灭，B灯逐渐熄灭。10、AD11、C