高中物理 第4章 电磁感应 6 互感和自感课件 新人教版选修32.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 2 电磁感应 第四章 第六节互感和自感 第四章 变压器 电动机等器材都有很大的线圈 当电路中的开关断开时 在开关中的金属片之间会产生火花放电 你知道这是为什么吗 1 互感互不相连的并相互靠近的两个线圈 当一个线圈的电流变化时 它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生 这种现象叫做互感 如图所示 互感现象 感应电动势 2 互感电动势互感现象中的电动势叫 3 互感的应用和危害 1 互感现象可以把能量由一个电路传递到另 变压器就是利用互感现象制成的 2 在电力工程和电子电路中 有时会影响电路的正常工作 这时要求设法减小电路间的互感 互感电动势 一个电路 互感现象 自感现象 1 概念由于导体 发生变化而产生的电磁感应现象 叫做自感现象 2 自感电动势由于 而产生的感应电动势 3 通电自感和断电自感 本身的电流 自感 亮起来 增加 变暗 减小 1 概念自感电动势与导体中电流的变化率成正比 比例恒量即为 简称自感或电感 2 决定因素自感系数l与线圈的形状 长短 及 有关 线圈的横截面积越大 线圈越长 匝数越密 其自感系数l就 如果线圈内有铁芯 则自感系数l会比没有铁芯时 自感系数 自感系数 匝数 有无铁芯 越大 大的多 3 单位亨利 符号h 1h mh h 4 物理意义表征线圈产生自感电动势 的物理量 数值上等于通过线圈的电流在1秒内改变1安时产生的自感电动势的大小 103 106 本领大小 1 自感现象中的磁场能量 1 线圈中电流从无到有 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 2 电的 惯性 自感电动势有阻碍线圈中 的 惯性 磁场的能量 磁场 磁场 磁场 电流变化 一 对自感现象的理解1 自感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 2 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 即 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 原电流仍在变化 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 3 对电感线圈阻碍作用的理解 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化 使得通过电感线圈的电流不能突变 若电路中的电流是稳定的 电感线圈相当于一段导线 其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的 4 自感电动势的大小根据已知条件不同 自感电动势的大小可以有以下两种算法 答案 由于车身颠簸 可使车弓瞬间离开电网 由于自感现象 电车内部的电动机的线圈会产生一个较大的瞬时自感电动势 由于这个电动势较大 使车弓与电网之间的空气电离 产生放电现象 二 两种电路的自感比较 特别提醒 电流减小时 自感线圈中电流大小一定小于原先所通电流大小 自感电动势可能大于原电源电动势 a 电源的内阻较大b 小灯泡电阻偏大c 线圈电阻偏大d 线圈的自感系数较大答案 c解析 在断电自感中 小灯泡是否闪亮取决于流过线圈l的电流要大于流过灯泡的电流 本实验未出现小灯泡闪亮的原因 最有可能是线圈电阻偏大 c正确 三 磁场的能量自感现象中的能量转化仍然遵循能量守恒定律 其能量转化过程是这样的 闭合开关时 电源克服自感的阻碍作用做功 把电能储存在线圈中 此时 电能变成了磁场能 断开开关时 储存在线圈中的磁场能释放出来转化成小灯泡的电能 该电能又通过发光 发热 转变成了光能和内能 自感实验告诉我们 磁场具有能量 磁场能够储存能量 对互感现象的分析 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 延时将变长 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 b中电流的磁场继续吸引d而起到延时的作用 所以选项b正确 选项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 所以选项c正确 选项d错误 答案 bc a 当电路中电流变化时 两股导线中产生的自感电动势互相抵消b 当电路中电流变化时 两股导线中产生的感应电流互相抵消 c 当电路中电流变化时 两股导线中产生的磁通量互相抵消d 以上说法均不正确答案 c解析 由于采用双线并绕的方法 当电流通过时 两股导线中的电流方向是相反的 不管电流怎样变化 任何时刻两股电流总是等大反向的 所产生的磁通量也是等大反向的 故总磁通量等于零 在该线圈中不会产生电磁感应现象 因此消除了自感 选项a b错误 只有c正确 对自感现象的分析 a 在电路 a 中 断开s d将渐渐变暗b 在电路 a 中 断开s d将先变得更亮 然后渐渐变暗c 在电路 b 中 断开s d将渐渐变暗d 在电路 b 中 断开s d将先变得更亮 然后渐渐变暗 解析 在电路 a 中自感线圈l与灯泡d串联 d与l电流相等 断开s时产生自感电动势将使d与l中的电流值从稳定状态逐渐减小 d将渐渐变暗 而不是立即熄灭 在电路 b 中 l与d并联 稳定时l中电流比d中电流大 断开s的瞬间 l中电流从稳定值逐渐减小 故s断开瞬间 通过灯泡d的电流变大 d将先变得更亮 然后渐渐变暗 故选项ad正确 答案 ad a 刚闭合开关s的瞬间 通过d1 d2的电流大小相等b 刚闭合开关s的瞬间 通过d1 d2的电流大小不相等 c 闭合开关s待电路达到稳定 d1熄灭 d2比原来更亮d 闭合开关s待电路达到稳定 再将s断开瞬间 d2立即熄灭 d1闪亮一下再熄灭答案 acd解析 a s闭合瞬间 由于自感线圈相当于断路 所以两灯是串联 电流相等 故a正确b错误 c 闭合开关s待电路达到稳定时 d1被短路 d2比开关s刚闭合时更亮 c正确 d s闭合稳定后再断开开关 d2立即熄灭 但由于线圈的自感作用 l相当于电源 与d1组成回路 d1要闪亮一下再熄灭 故d正确 互感 自感现象的应用 1 增加开灯的盏数 能否切断电源 2 双手分别接触火线和零线 能否切断电源 3 单手接触相线 脚与地接触而触电 能否切断电源 解析 1 不能 因a处线圈是采用的双线绕法 增加开灯的盏数只会使电路中电流增大 但a中两线中电流始终大小相等方向相反 磁通量相互抵消 b中磁通量不发生改变 不能产生感应电流 故不能推动j切断电源 2 不能 理由同 1 3 能 因为有电流通过人体而流入地下 使a中零线与火线的电流不同从而产生磁场 b中磁通量发生改变 b中产生感应电流 从而推动j切断电源 点评 本例是互感现象的具体实际应用 通过对本题的研究 深刻理解互感现象 a 启动器两脚a b与启动器座接触不良b 电容器c被烧断c 电容器c被击穿而短路d 镇流器自感系数l太大 答案 c解析 日光灯的点亮需要一个瞬时高压加在灯管两端 这要靠启动器来完成 日光灯的灯管中间不亮 说明未提供瞬时高压 即启动器出现了故障 又因灯管两端亮 说明电路是通的 选项c正确 易错点 对自感现象理解不深导致错误 a la lb会突然亮一下再熄灭b la会突然亮一下再熄灭 lb突然熄灭c la lb同时熄灭d lb先熄灭