高中物理 第2章 楞次定律和自感現(xiàn)象 第2節(jié) 自感課件 魯科版選修3-2

第2節(jié)自感 記 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1知道什么是自感現(xiàn)象并理解自感電動勢的作用2知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理量，知道它的單位3通過分析理解在自感現(xiàn)象中能量形式的轉(zhuǎn)化情況，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)電磁振蕩打下基礎(chǔ) 學(xué) 基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué) 由導(dǎo)體_變化，所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象一、自感現(xiàn)象自身的電流 1定義：由導(dǎo)體_變化所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢2作用：總是_導(dǎo)體自身電流的_3方向：當(dāng)原來電流增大時，自感電動勢與原電流方向_，阻礙電流增大當(dāng)原來電流減小時，自感電動勢與原電流方向_，阻礙電流減小4大小：與_成正比二、自感電動勢自身電流阻礙變化相反相同電流變化率 1自感系數(shù)L簡稱自感或電感自感系數(shù)是表示導(dǎo)體本身特性的物理量，自感系數(shù)越大，對電流變化的阻礙作用就越強三、自感系數(shù) 2決定自感系數(shù)L大小的因素線圈的自感系數(shù)跟線圈的_、_、_、_等因素有關(guān)線圈的橫截面積越大，匝數(shù)越多，越密，線圈越長，它的自感系數(shù)_，將_插入線圈，也會使線圈的自感系數(shù)大大增加3單位：自感系數(shù)的單位是_，簡稱_，符號是H .常用的較小單位還有_ (mH )和_ (H ).1 H_mH ,1 H_H .形狀橫截面積長短匝數(shù)越大鐵芯亨利亨毫亨微亨103 106 悟 名師指點 1自感電動勢產(chǎn)生的原因通過線圈的電流發(fā)生變化，導(dǎo)致穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，因而在原線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢2自感電動勢的作用阻礙原電流的變化，而不是阻止，電流仍在變化，只是使原電流的變化時間變長，即總是起著推遲電流變化的作用3自感電動勢的方向當(dāng)原電流增大時，自感電動勢方向與原電流方向相反；當(dāng)原電流減小時，自感電動勢方向與原電流方向相同一、對自感電動勢的進(jìn)一步理解 1下列關(guān)于自感現(xiàn)象的說法中，正確的是()A自感現(xiàn)象是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象B線圈中自感電動勢的方向總與引起自感的原電流的方向相反C線圈中自感電動勢的大小與穿過線圈的磁通量變化的快慢有關(guān)D加鐵芯后線圈的自感系數(shù)比沒加鐵芯時要大答案：ACD 在處理通、斷電燈泡亮度變化問題時，不能一味套用結(jié)論，如通電時逐漸變亮，斷電時逐漸變暗，或閃亮一下逐漸變暗，要具體問題具體分析，關(guān)鍵要搞清楚電路連接情況.二、通電自感和斷電自感的理解 與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡斷電時電流逐漸減小燈泡逐漸變暗電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2若I2I1，逐漸變暗若I2I1，燈泡閃亮后逐漸變暗，兩種情況燈泡電流方向均改變 解析：本題考查了對通電自感和斷電自感現(xiàn)象的理解，通電瞬間，L中有自感電動勢產(chǎn)生，與L在同一支路的燈泡L1要逐漸變亮，而L2和電源構(gòu)成回路則立即亮，穩(wěn)定后L1與L2并聯(lián)，兩燈一樣亮斷開開關(guān)瞬間，L中有自感電動勢，相當(dāng)于電源，與L1，L2構(gòu)成回路，所以兩燈都要過一會才熄滅故正確答案為A、D答案：AD 1自感現(xiàn)象的四個要點要點一：線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的原因是通過線圈本身的電流變化引起穿過自身的磁通量變化要點二：自感電流總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化，當(dāng)自感電流是由于原電流的增強引起的(如通電)，自感電流的方向與原電流方向相反；當(dāng)自感電流是由于原電流的減小引起時(如斷電)，自感電流的方向與原電流方向相同三、對自感現(xiàn)象的理解 2自感現(xiàn)象的三個狀態(tài)理想線圈(無直流電阻的線圈)的三個狀態(tài)分別是指線圈通電瞬間、通電穩(wěn)定狀態(tài)和斷電瞬間在通電開始的瞬間應(yīng)把理想線圈看成斷開，通電穩(wěn)定時可把理想線圈看成導(dǎo)線或被短路來分析問題，斷電時理想線圈可視為一瞬間電流源(由于自感電動勢)，它可以使閉合電路產(chǎn)生電流 3關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說法正確的是()A感應(yīng)電流一定和原電流方向相反B線圈中產(chǎn)生的自感電動勢較大時，其自感系數(shù)一定較大C對于同一線圈，當(dāng)電流變化較快時，線圈中的自感系數(shù)較大D對于同一線圈，當(dāng)電流變化較快時，線圈中的自感電動勢也較大 答案：D 講 典例精析 如圖所示(a)、(b)中，自感線圈L的電阻很小，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，下列說法正確的是() 對自感現(xiàn)象的分析 A在電路(a)中，斷開S，A將逐漸變暗B在電路(a)中，斷開S，A將先變得更亮，然后逐漸變暗C在電路(b)中，斷開S，A將逐漸變暗D在電路(b)中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗思路點撥：(1)判斷S閉合時A、L中電流的方向及大小(2)明確S斷開時由于自感電動勢，L中電流變化情況(3)由L中電流變化情況，根據(jù)A、L的連接關(guān)系，確定燈泡中電流的變化情況 解析：(a)圖中，電燈A與電感線圈L在同一個支路中，流過的電流相同，斷開開關(guān)S時，線圈L中的自感電動勢的作用使得支路中的電流瞬間不變，以后漸漸變小，A正確，B錯誤(b)圖中，電燈A所在支路的電流比電感線圈所在支路的電流要小(因為電感線圈的電阻很小)，斷開開關(guān)S時，電感線圈的自感電動勢要阻礙電流變小，此瞬間電感線圈中的電流不變，電感線圈相當(dāng)于一個電源給燈A供電因此反向流過A的電流瞬間要變大，然后逐漸變小，所以燈泡要先更亮一下，然后漸漸變暗答案：AD (1)自感現(xiàn)象的分析思路：明確通過自感線圈的電流怎樣變化(是增大還是減小)判斷自感電動勢方向，電流增強時(如通電)，自感電動勢方向與電流方向相反；電流減小時(如斷電)，自感電動勢與電流方向相同分析電流變化情況，電流增強時(如通電)，由于自感電動勢方向與原電流方向相反，阻礙增加，電流逐漸增大；電流減小時(如斷電)，由于自感電動勢方向與原電流方向相同，阻礙減小，線圈中電流方向不變，電流逐漸減小 (2)在電路斷開時，自感線圈的自感電動勢阻礙原電流的減小，此時自感線圈在電路中相當(dāng)于一個電源，表現(xiàn)為兩個方面：一是自感電動勢所對應(yīng)的電流方向與原電流方向一致；二是在斷電瞬間，自感電動勢所對應(yīng)的電流大小與原電流的大小相等，以后在此電流基礎(chǔ)上開始緩慢減小到零 解析：S接通的瞬間，L支路中電流從無到有發(fā)生變化，因此，L中產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流增加由于有鐵芯，自感系數(shù)較大，對電流的阻礙作用也就很強，所以S接通的瞬間L中的電流非常小，即干路中的電流幾乎全部流過LA所以LA、LB會同時亮又由于L中電流很快穩(wěn)定，感應(yīng)電動勢很快消失，L的阻值很快就變得很小，對LA起到“短路”作用，因此，LA便熄滅這里電路的總電阻比剛接通時小，由恒定電流知識可知，L B會比以前更亮斷開S時，通過LA的電流是在原電路中電流的基礎(chǔ)上減小的，LA亮度不可能超過LB原來亮度答案：A 自感電路中電流大小變化的判斷 在進(jìn)行分析計算時，要注意：(1)自感線圈的直流電阻為零，那么電路穩(wěn)定時可認(rèn)為線圈短路；(2)在電流由零增大的瞬間可認(rèn)為線圈斷路；(3)在線圈中產(chǎn)生自感電動勢，自感電動勢阻礙電流的變化，但“阻礙”不是“阻止”，“阻礙”實質(zhì)上是“延緩” 解析：待電路穩(wěn)定后將S1斷開，自感系數(shù)較大的線圈L產(chǎn)生自感電動勢，與電燈A構(gòu)成閉合電路，有電流通過A燈，方向為ba，S2閉合將B燈和電阻R短路，B燈立即熄滅故只有D正確答案：D 辨 易錯疑難 自 感 現(xiàn) 象 中 的 圖 象 問 題 思路點撥：審題時要注意以下兩點：(1)結(jié)合題目敘述及Ut圖象將過程分為兩個階段(2)弄清電壓UAB的意義，即反映的是燈泡D兩端的電壓 解析：開關(guān)閉合時，由于線圈的自感阻礙作用，可看做電阻，線圈電阻逐漸減小，并聯(lián)電路電阻逐漸減小，路端電壓UAB逐漸減?。婚_關(guān)閉合后再斷開時，線圈的感應(yīng)電流與原電流方向相同，形成回路，燈泡中的電流方向與原來相反，并逐漸減小到零，路端電壓UAB逐漸減小到零，UAB為負(fù)值A(chǔ)圖象開關(guān)閉合時，UAB增大，不符合題意，錯誤；B圖象電壓UAB的變化規(guī)律符合題意，正確；C圖象的電壓UAB先增大后減小，且方向不變，錯誤；D圖象在兩過程中電壓U AB始終為正，不正確答案：B 解決此類問題關(guān)鍵要明確自感線圈的作用，是使其自身的電流不能突變，而是漸變的過程 解析：閉合開關(guān)S后，調(diào)整R，使兩個燈泡L1、L2發(fā)光的亮度一樣，電流為I，說明RLR.若t時刻再閉合S，流過電感線圈L和燈泡L1的電流迅速增大，使電感線圈L產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了流過L1的電流i1增大，直至到達(dá)電流為I，故A錯誤，B正確；而對于t時刻再閉合S，流過燈泡L2的電流i2立即達(dá)到電流為I，故C、D錯誤答案：B 練 隨堂演練 1關(guān)于某一線圈的自感系數(shù)，下列說法中正確的是() A線圈中電流變化越大，線圈的自感系數(shù)越大B線圈中電流變化得越快，線圈的自感系數(shù)越大C若線圈中通入恒定電流，線圈自感系數(shù)為零D不管電流如何變化，線圈的自感系數(shù)不變 解析：自感系數(shù)只與線圈本身有關(guān)，而與其他因素?zé)o關(guān)自感系數(shù)是由線圈的本身性質(zhì)(線圈的長度、面積、單位長度上的匝數(shù))和是否插入鐵芯決定的線圈的橫截面積越大，線圈越長，單位長度上的匝數(shù)越多，它的自感系數(shù)就越大，有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯的大得多自感系數(shù)與通入的電流、電流改變量、電流變化率等無關(guān)故正確答案為D答案：D 2一個線圈的電流在均勻增大，則這個線圈的()A自感系數(shù)也將均勻增大B自感電動勢也將均勻增大C磁通量的變化率也將均勻增大D自感系數(shù)、自感電動勢都不變解析：自感系數(shù)是描述線圈本身特征的物理量，不隨電流而變，電流均勻變化，則磁通量的變化率和自感電動勢均不變，故D選項正確答案：D 解析：由于采用了雙線繞法，兩根平行導(dǎo)線中的電流反向，它們的磁場相互抵消不論導(dǎo)線中的電流如何變化，線圈中的磁通量始終為零，所以，消除了自感現(xiàn)象的影響答案：C 4如圖所示的電路中A1和A2是兩個相同的小燈泡，L是一個自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈，其阻值與R相同在開關(guān)S接通和斷開時，燈泡A1和A2亮暗的順序是()A接通時A1先達(dá)到最亮，斷開時A1后滅B接通時A 2先達(dá)到最亮，斷開時A1后滅C接通時A1先達(dá)到最亮，斷開時A2先滅D接通時A2先達(dá)到最亮，斷開時A2先滅 解析：當(dāng)開關(guān)S接通時，A1和A2同時亮，但由于自感現(xiàn)象的存在，流過線圈的電流由零變大時，線圈上產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的增大，使通過線圈的電流從零開始慢慢增加，所以開始時電流幾乎全部從A1通過，而該電流又將同時分路通過A2和R，所以A1先達(dá)最亮，經(jīng)過一段時間電路穩(wěn)定后，A1和A2達(dá)到一樣亮；當(dāng)開關(guān)S斷開時，電源電流立即為零，因此A2立即熄滅，而對A1，由于通過線圈的電流突然減小，線圈中產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減小，使線圈L和A 1組成的閉合電路中有感應(yīng)電流，所以A1后滅答案：A 謝謝觀看！