人教版物理选修3-2 第4章第6节 互感和自感

人教版物理选修3-2 第4章第6节 互感和自感

第4章 第六节 互感和自感 课标定位 学习目标：1.知道什么是互感现象和自感现象． 2．知道互感现象和自感现象的利和弊，以及对它 们的利用和防止． 3．了解自感系数和自感电动势公式，知道自感系 数的意义和决定因素及单位． 重点难点：1.自感现象的应用． 2．自感现象及自感系数、自感电动势的理解． 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第 六 节 　 互 感 和 自 感 课前自主学案 课前自主学案 一、互感现象 1．互感：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的 电流_____时，它所产生的变化的磁场会在另一个 线圈中产生_____________的现象． 2．互感电动势：_____现象中产生的电动势． 3．互感的应用：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”. 变化 感应电动势 互感 电能 二、自感现象 1．自感：当一个线圈中的电流_____时，在本身 激发出___________的现象． 2．自感电动势：由于_____电流变化而产生的电 动势. 3．自感电动势对电流的作用：电流增加时，感应 电动势_____电流的增加，自感电动势与原电流方 向_____；电流减小时，自感电动势_____电流的 减小，自感电动势与原电流方向_____． 变化 感应电动势 自身 阻碍 相反 阻碍 相同 亨利 H 匝数 大小 形状 四、磁场的能量 自感现象中，线圈中电流从无到有，磁场从无到有 时，电源把能量输送给_____，储存在_____中，电 流减小时，磁场中的能量释放出来转换为电能. 线圈 磁场 核心要点突破 一、对自感电动势的理解及自感现象的分析思路 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． 2．对电感线圈阻碍作用的理解 (1)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． (2)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． 3．自感现象的分析思路 (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 感电动势方向与原电流方向相反；电流减小时(如 断电)，自感电动势与原电流方向相同． (3)分析电流变化情况，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，阻碍减小，线圈中电流 方向不变，电流逐渐减小． 即时应用(即时突破，小试牛刀) 1．(2010年高考海南卷)下列说法正确的是(　　) A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势 B．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方 向与线圈中原电流的方向相反 C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方 向与线圈中电流的方向相反 D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方 向与线圈中电流的方向相反 解析：选AC.由法拉第电磁感应定律可知，当线圈 中的电流不变时，不产生自感电动势，A对；当线 圈中的电流反向时，相当于电流减小，线圈中自感 电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，B错； 当线圈中的电流增大时，自感电动势阻碍电流的增 大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向 相反，所以选项C正确，同理可知选项D错误. 二、通、断电自感中，灯泡亮度变化的分析 1.在通电自感中，并联的两个灯泡不同时亮起 如图4－6－1所示的电路，两灯泡规 格相同，接通开关后调节电阻R，使 两个灯泡亮度相同，然后断开电路， 再次接通的瞬间． 图4－6－1 条件 现象 原因 S闭合的 瞬间 A2先亮 由于A2支路为纯电阻不 产生自感现象 A1逐渐亮起 由于L的自感作用阻碍 A1支路电流增大 2.在断电自感中，灯泡的亮度变化 自感电动势(的方向)总是要阻碍引起自感的电流的 变化，就好像感应电流的磁场总是要阻碍引起感应 电流的磁通量的变化一样．自感电动势阻碍的对象 是“电流的变化”，而不是电流本身． 图4－6－2 (1)如果R>r，就有I1>I2，灯泡会先更亮一下才熄灭. (2)如果R＝r，灯泡会由原亮度渐渐熄灭． (3)如果RI2′，断开S后，通过灯泡的 电流在I1′的基础上变小，所以乙图中灯泡会突然 亮一下，然后渐渐变暗． 图4－6－7　　　　图4－6－8 【答案】　AD 【误区警示】　断电自感中最容易判断失误的就是 一看是断电自感，便错误地认为灯泡会突然变亮． 实际上，在断电自感现象中，灯泡是否突然变亮， 取决于通过它的电流是否突然变大，要根据题意， 分析电路中电流的大小． 变式训练2　在图4－6－9所示电路中，L为电阻很 小的线圈，G1和G2为零点在表盘中央的相同的电 流表．当开关S闭合时，电流表G1指针偏向右方， 那么当开关S断开时，将出现的现象是(　　) 图4－6－9 A．G1和G2指针都立即回到零点 B．G1指针立即回到零点，而G2指针缓慢地回到 零点 C．G1指针缓慢回到零点，而G2指针先立即偏向 左方，然后缓慢地回到零点 D．G1指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点, 而G2指针缓慢地回到零点 解析：选D.电流表指针的偏转方向与电流的流向有 关．根据题意，电流自右向左时，指针向右偏．那 么，电流自左向右时，指针应向左偏．当开关S断 开瞬间，G1中电流立即消失，而L由于自感作用， 电流不能立即消失，电流沿L、G2、G1的方向在由 它们组成的闭合回路中继续维持一个短暂时间，即 G2中的电流按原方向自右向左逐渐减为零，而G1 中的电流和原方向相反，变为自左向右，和G2中的 电流同时减为零；也就是G1指针先立即偏向左方， 然后缓慢地回到零点，而G2指针缓慢地回到零点， 故D项正确． (2010年高考江苏卷)如图4－6－10所示的电 路中，电源的电动势为E，内阻为 r，电感L的电阻不计，电阻R的阻 值大于灯泡D的阻值．在t＝0时刻 闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S. 下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象 中，正确的是(　　) 自感现象中的图象问题 图4－6－10 图4－6－11 【自主解答】　闭合开关S后，灯泡D直接发光，电 感L的电流逐渐增大，电路中的总电流也将逐渐增 大，电源内电压增大，则路端电压UAB逐渐减小； 断开开关S后，灯泡D中原来的电流突然消失，电感 L中的电流通过灯泡形成的闭合回路逐渐减小，所 以灯泡D中电流将反向，并逐渐减小为零，即UAB 反向逐渐减小为零，所以选项B正确． 【答案】　B 【规律总结】　通电时，线圈中的电流逐渐增大 到稳定值，断电时，线圈中的电流方向不变，电 流逐渐减小． 变式训练3　在如图4－6－12所示的电路中，S闭 合时流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流 是1 A，将S突然断开，则S断开前后，能正确反映 流过灯泡的电流I随时间t变化的图线是图4－6－13 中的(　　) 图4－6－12 图4－6－13 解析：选D.S断开后，线圈产生自感电动势与灯泡 构成回路，自感线圈中电流由2 A逐渐减小为零， 灯泡电流反向并由2 A逐渐减小为零，故D对．