高二物理人教版选修3-2课件：第四章 8 互感和自感

1、第四章电磁感应学案8 互感和自感目标定位1.了解互感现象及其应用.2.能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象.3.了解自感电动势的表达式E ，知道自感系数的决定因素.4.了解自感现象中的能量转化.知识探究自我检测一、互感现象 问题设计如图1所示电路中，两个线圈之间并没有导线相连，为什么闭合开关时，电流表指针会发生偏转呢？知识探究答案虽然两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，所以电流表指针发生了偏转.图1要点提炼1.定义：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电

2、动势，这种现象叫互感.2.作用：利用互感现象可以把 由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器、收音机的磁性天线.3.危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，电力工程和电子电路中，有时会影响电路正常工作.能量二、自感现象 问题设计1.通电自感：如图2所示，开关S闭合的时候两个灯泡的发光情况有什么不同？图2答案灯泡A2立即正常发光，灯泡A1逐渐亮起来.2.断电自感：如图3所示，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关.图3(1)开关断开前后，流过灯泡的电流方向有何关系？答案S闭合时，灯泡A中电流向左，S断开瞬间，灯泡A中电流方向向右，所以开关S断开前后，流过灯泡的电流方向相反.(2)在断开过程中，

3、有时灯泡闪亮一下再熄灭，有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭，请分析上述两种现象的原因是什么？答案在电源断开后灯泡又闪亮一下的原因是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比原线圈中的电流大.要想使灯泡闪亮一下再熄灭，就必须使自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡的电阻.而当线圈电阻大于灯泡电阻时，灯泡只会延迟一段时间再熄灭.要点提炼1.定义：当一个线圈中的电流自身发生变化时，它产生的 (填“变化”或“不变”)的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在本身激发出感应电动势的电磁感应现象.2.公式：E ，其中L是自感系数，简称自感或电感，单位： .符号： .1 mH H；1 H H变化亨利H1031063.

4、决定因素：与线圈的大小、形状、 ，以及是否有 等因素有关，与E、I、t等无关.4.对通电自感和断电自感现象的分析自感电动势总是 线圈中电流的变化，但不能 线圈中电流的变化.(1)通电瞬间自感电动势 电流的增加，与线圈串联的灯泡在通电后会逐渐变亮，直到稳定.通电瞬间自感线圈处相当于断路，电流稳定时自感线圈相当于导线.匝数铁芯阻碍阻止阻碍(2)以图3电路为例，断电时自感线圈处相当于电源，若断电前，自感线圈电流大小IL 灯泡的电流IA则灯会闪亮一下再熄灭；若断电前自感线圈中的电流IL 灯泡中的电流IA则不会出现闪亮，而是逐渐熄灭.要注意断电前后通过灯泡的电流方向是否变化.大于小于或等于典例精析一、互

5、感现象的理解与应用例1如图4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 ()图4A.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B正确，A错误；

6、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.答案BC二、自感现象的分析例2如图5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阻值约等于R1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闪亮后才慢慢熄灭图5解析由于灯泡LA与线圈L串联，灯泡LB与电阻R2串联，当S闭合的瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以L

7、B先亮，A、B错误；由于LA所在的支路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即LA更亮一些，；当S断开的瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从线圈中电流开始减小，即从IA减小，故LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭，C错误、D正确.答案D针对训练如图6所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，LA是一灯泡，下列说法正确的是 ()A.开关S接通瞬间，无电流通过灯泡B.开关S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡C.开关S断开瞬间，无电流通过灯泡D.开关S接通瞬间，灯泡中有从a到b的电流，而在开关S 断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流图6解析开关S接通瞬间，灯泡中的电流从a到b，A错误；线圈由于自感作

8、用，通过它的电流逐渐增加，开关S接通后，电路稳定时，纯电感线圈对电流无阻碍作用，将灯泡短路，灯泡中无电流通过，B正确；开关S断开的瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，线圈与灯泡形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流，C错误，D正确.答案BD三、自感现象的图象问题例3如图7所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，现将S突然断开，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()图7解析开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为1 A.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感应电动势

9、，使线圈中的电流从原来的2 A逐渐减小，方向不变，且同灯泡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2 A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.答案D课堂要点小结1.(对互感现象的理解与应用)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有电流变化时，对另一个线圈中的电流的影响尽量小.则图中两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是()自我检测解析互相垂直的线圈由于产生的磁场互相垂直，因而影响较小，D正确.D2.(对自感现象的理解)关于自感现象，下列说法正确的是()A.感应电流一定和原来的电流方向相反B.对于同一线圈，当电流变化越大时，线

10、圈产生的自感电动势 也越大C.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也 越大解析当电流增大时，感应电流的方向与原来的电流相反，当电流减小时，感应电流的方向与原来的电流相同，故选项A错误；自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项B错误，D正确；自感系数只取决于线圈本身的因素，与电流变化情况无关.故选项C错误.答案D3.(自感现象的分析)如图8所示电路中， 、 是两只相同的电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等.下面判断正确的是()图8A.开关S接通的瞬间，电流表 的读数大于 的读数B.开关S接通的瞬间，电流表 的读数小于 的读数C.开关S接通，电路稳定后再断开的瞬间，电流表 的读 数大于 的读数D.开关S接通，电路稳定后再断开的瞬间，电流表 的 读数等于 的读数答案BD4.如图9所示的电路中，L是一自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2、D3是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源.在t0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S.规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过D1和D2的电流，则下列图中能定性描述电流随时间t变化关