【同步】高中物理教科版(2019)选择性必修2：第2章4.自感课件

第二章4.自感基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目录索引

学以致用·随堂检测全达标学习目标1.了解自感现象的概念,能解释自感现象。(物理观念)2.能应用楞次定律判断自感电动势的方向,知道自感电动势的大小符合法拉第电磁感应定律。(科学思维)3.通过实验观察通电自感和断电自感现象,并能解释其工作原理。(科学探究)基础落实·必备知识全过关一、自感现象(1)自感现象:由于导体线圈本身的

发生变化而引起的电磁感应现象。

(2)自感电动势:在

中产生的电动势叫作自感电动势。

大小与电流的变化快慢有关

电流自感现象二、自感系数1.自感系数(1)定义:描述通电线圈自身特性的物理量,又称自感或电感。(2)物理意义:表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量。(3)大小的决定因素:与线圈的形状、直径、匝数以及有无

等因素有关。

与电流的变化无关(4)单位:国际单位是亨利,简称亨,符号是

。

2.自感电动势表达式

与电流的变化率成正比

铁芯H三、自感现象的应用——日光灯1.组成灯管、启动器、镇流器、导线和开关。2.镇流器的作用日光灯启动时,提供瞬时

;日光灯启动后,

。

高压降压限流情境链接如图所示,两个线圈A、B之间并没有导线相连,线圈A与手机的音频输出端连接,线圈B与扩音器的输入端连接。把线圈A插入线圈B时就能在扩音器上听见由手机输出的声音,这是为什么?提示

线圈A中电流随音频信号而变化;当线圈A插入线圈B后,线圈A中变化的电流使线圈B产生电磁感应,线圈B的感生电流与线圈A中的电流有关,与线圈B相连的扩音器将线圈B的电流放大还原出声音信号。教材拓展阅读教材P49“讨论交流”后回答:断电自感现象中,在断开开关后,灯泡仍然亮一会儿,是否违背能量守恒定律?提示

不违背。断电时,储存在线圈内的磁场能转化为电能,用以维持回路保持一定时间的电流,直到电流为零时,磁场能全部转化为电能并通过灯泡(或电阻)转化为内能,可见自感现象遵循能量守恒定律。易错辨析(1)自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。(

)(2)线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反。(

)(3)线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关。(

)(4)日光灯正常发光后,启动器就不起作用了。(

)(5)镇流器只起升压作用。(

)√×√√×重难探究·能力素养全提升探究点一自感现象的理解导学探究如图所示,无轨电车在行驶过程中,由于车身颠簸,车顶上的集电弓瞬间脱离电网线,这时可以观察到有电火花闪烁。你知道产生电火花的原因吗?提示

集电弓脱离电网线的瞬间电流减小,由于自感产生的自感电动势很大,在集电弓与电网线的空隙处产生电火花。知识归纳1.通电自感和断电自感的比较

电路图

器材要求A1、A2同规格,R=RL,L较大L很大(有铁芯)通电时在S闭合瞬间,灯A2立即亮起来,灯A1逐渐变亮,最终一样亮灯A立即亮,然后逐渐变暗达到稳定断电时回路电流减小,灯泡逐渐变暗,A1电流方向不变,A2电流反向①若I2≤I1,灯泡逐渐变暗;②若I2>I1,灯泡闪亮后逐渐变暗两种情况下,灯泡中电流方向均改变总结自感电动势总是阻碍原电流的变化2.对通电自感和断电自感问题的三点理解(1)通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且与原电流方向相反。(2)断电时线圈产生的自感电动势与原来线圈中的电流方向相同,且在与线圈串联的回路中,线圈相当于电源,它提供的电流大小从原来的值逐渐变小。(3)自感电动势只是延缓了电流的变化,但它不能阻止原电流的变化,更不能使原电流反向。3.自感现象的“三种状态”“一个特点”(1)三种状态。①线圈通电瞬间可把线圈看成断路;②断电时自感线圈相当于电源;③电流稳定后,自感线圈相当于导体电阻,理想线圈电阻为零,相当于短路。(2)一个特点。在发生自感现象时,电流不发生“突变”。特别提示

分析自感问题的三个技巧

应用体验【例1】

(2023江苏南通高二期末)如图所示,两个完全相同的灯泡L1、L2的阻值与定值电阻R的阻值相等,线圈的自感系数很大,且直流电阻忽略不计。闭合开关瞬间L1、L2均发光,待电路稳定后再断开开关,则(

)A.闭合开关瞬间,L1、L2的亮度相同B.闭合开关后,L1、L2都逐渐变暗C.断开开关瞬间,定值电阻R中电流方向与断开前相同D.断开开关后,L1由不亮突然闪亮后熄灭D解析

闭合开关,由于线圈的自感作用,线圈中的电流由零逐渐增大,所以与线圈并联的L1上的电流逐渐减小,所以L1逐渐变暗;电路稳定后L1被短路,因此与线圈串联的L2电流逐渐增大,L2逐渐变亮,A、B错误;断开开关,L2立刻熄灭,而由于线圈的自感作用,线圈电流不能突变,因此与线圈构成回路的L1由不亮突然闪亮后熄灭,C错误,D正确。对点演练1(2023河北邯郸高二期末)两个相同的灯泡D1、D2和自感线圈L、电容器C、开关S、直流电源连接成如图所示的电路。已知自感线圈L的自感系数较大且直流电阻为零,电容器C的电容较大,下列判断正确的是(

)A.开关S闭合稳定后,灯泡D1一直亮着B.通过自感线圈L的电流越大,线圈的自感电动势越大C.去掉电容器C,开关S闭合待稳定后再断开的瞬间,灯泡D1和D2均逐渐熄灭D.开关S闭合待稳定后再断开的瞬间,灯泡D1突然亮一下,然后熄灭,灯泡D2逐渐熄灭D解析

开关S闭合稳定后,灯泡D1被短路,所以最后熄灭,A错误;通过自感线圈L的电流越大,电流变化率越小,线圈的自感电动势越小,B错误;去掉电容器,开关S闭合待稳定后再断开的瞬间,灯泡D1闪亮一下逐渐熄灭,灯泡D2立即熄灭,C错误;开关S闭合待稳定后再断开的瞬间,由于线圈的自感现象,线圈与灯泡D1构成回路,所以灯泡D1闪亮一下,然后熄灭,灯泡D2由于电容器放电,逐渐熄灭,D正确。探究点二自感系数的理解导学探究1.自感电动势的大小跟什么因素有关?2.如图所示,为什么电路板上电感线圈尺寸大小和匝数不一样?提示自感电动势的大小跟其他感应电动势的大小一样,跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关。而在自感现象中,穿过线圈的磁通量是由电流引起的,故自感电动势的大小跟导体中电流变化的快慢有关。提示不同的电感线圈阻碍电流变化的能力不同。

知识归纳自感系数

应用体验【例2】

关于线圈的自感系数,下列说法正确的是(

)A.线圈的自感系数越大,自感电动势一定越大B.线圈中电流等于零时,自感系数也等于零C.线圈中电流变化越快,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D解析

自感系数是线圈本身的固有属性,只取决于线圈长短、粗细、匝数、有无铁芯等因素,而与电流变化快慢等外部因素无关。自感电动势的大小与线圈自感系数及电流变化率有关。A、B、C错误,D正确。对点演练2如图所示,闭合电路中的螺线管可自由伸缩,螺线管有一定的长度,灯泡具有一定的亮度。若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内,则将看到(

)A.灯泡变暗

B.灯泡变亮C.螺线管缩短

D.螺线管长度不变A解析

当软铁棒插入螺线管中时,使螺线管的自感系数增大,穿过螺线管的磁通量增加,故产生反向的自感电动势,使总电流减小,灯泡变暗,每匝线圈间同向电流吸引力减小,螺线管变长,故A正确,B、C、D错误。学以致用·随堂检测全达标1231.(断电自感)(多选)(2023广东广州高二期末)在如图甲、乙所示的电路中,自感线圈L的阻值很小,接通S,使电路达到稳定,灯泡A发光,下列说法正确的是(

)A.在电路甲中,断开S后,A将逐渐变暗B.在电路甲中,断开S后,A将先变得更亮,然后才逐渐变暗C.在电路乙中,断开S后,A将逐渐变暗D.在电路乙中,断开S后,A将先变得更亮,然后才逐渐变暗AD123解析

图甲所示电路中,A和线圈L串联,电流相同,断开S时,线圈上产生自感电动势,阻碍原电流的减小,通过R、A形成回路,A逐渐变暗,故A正确,B错误;图乙所示电路中,电阻R和A串联,A的电阻大于线圈L的电阻,电流则小于线圈L中的电流,断开S时,电源不给灯供电,而线圈L产生自感电动势阻碍电流的减小,通过R、A形成回路,A中电流比原来大,A将先变得更亮,然后逐渐变暗,故C错误,D正确。1232.(通、断电自感)(2023江苏苏州高二期末)如图所示的电路中,A、B、C是三个相同的灯泡,L是自感线圈,其电阻与灯泡电阻相等,开关S先闭合然后再断开,则(

)A.S闭合后,A立即亮而B、C慢慢亮B.S闭合后,B、C立即亮而A慢慢亮C.S断开后,B、C先变亮然后逐渐变暗D.S断开后,A先变亮然后逐渐变暗B解析

S闭合后,B、C立即亮,由于灯泡A与自感线圈串联,线圈会阻碍电流的增大,所以A慢慢变亮,A错误,B正确;S断开后,由于线圈阻碍电流的减小,所以A慢慢变暗,因为线圈电阻与灯泡电阻相等,所以在开关闭合时通过灯泡B、C和A的电流大小相等,所以当开关断开后线圈与A、B、C构成闭合回路,此时B、C不会先变亮,而是逐渐变暗,C、D错误。1231233.(含二极管的自感问题)如图所示,电源的电动势为E、内阻为r,D1、D2为两个相同的灯泡,线圈L的直流电阻不计,与灯泡D1连接的是一只理想二极管D。下列说法正确的是(

)A.闭合开关S,稳定后D1、D2亮度相同B.闭合开关S的瞬间,D2比D1先亮C.断开开关S的瞬间,D1闪亮一下再逐渐熄灭,D2会立刻熄灭D.断开开关S的瞬间,a点的电势比b点高D解析

闭