人教版(新教材)高中物理選擇性必修2學(xué)案3：2 4互感和自感VIP

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE22.4互感和自感〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1、了解互感現(xiàn)象及其應(yīng)用2、能夠通過電磁感應(yīng)的有關(guān)規(guī)律分析通電自感和斷電自感現(xiàn)象3、了解自感電動勢的表達(dá)式E＝Leq\f(ΔI,Δt)，知道自感系數(shù)的決定因素4、了解自感現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化〖知識梳理〗一、互感現(xiàn)象定義：1、當(dāng)一個線圈中電流變化，在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱為互感?；ジ鞋F(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，稱為互感電動勢。2、利用互感現(xiàn)象可以把能量從一個線圈傳遞到另一個線圈，因此在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛應(yīng)用。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的?；ジ鞋F(xiàn)象的應(yīng)用與防止應(yīng)用：變壓器防止：互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間,且可發(fā)生于任何兩個相互靠近的電路之間。在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作，這時要設(shè)法減小電路間的互感。二、自感現(xiàn)象定義：1、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，叫自感現(xiàn)象。2、自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫自感電動勢。自感電動勢的作用：阻礙導(dǎo)體中原來的電流變化。注意：“阻礙”不是“阻止”，電流原來怎么變化還是怎么變，只是變化變慢了，即對電流的變化起延遲作用。實驗一：1、先合上開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器R的電阻，使同樣規(guī)格的兩個燈泡A1和A2的明亮程度相同。2、再調(diào)節(jié)變阻器R1使兩個燈泡都正常發(fā)光。3、然后斷開開關(guān)S。實驗二：1、把燈泡A和帶鐵芯的線圈L并聯(lián)在直流電路中。2、接通電路，待燈泡正常發(fā)光，斷開電路。通電自感和斷電自感:做一做用電流傳感器顯示自感對電流的影響：電流傳感器的作用相當(dāng)于一個電流表，本書就用電流表的符號表示。傳感器與計算機相結(jié)合不僅即時反映電流的迅速變化，還能在屏幕上顯示電流隨時間變化的圖像。1.按圖2.4-4甲連接電路（圖2.4-5是實物連接圖），可以看到，開關(guān)閉合時電流是逐漸增大的。為了說明這一點，可以拆掉線圈（圖2.4-4乙）再測一次，看看兩次測得的電流—時間圖像有什么不同。2.將線圈L與電阻R并聯(lián)后接到電池的兩端（電路與圖2.4-3相仿），測量通過電阻R的電流，可以看到，開關(guān)斷開前后通過電阻R的電流方向不同自感現(xiàn)象的應(yīng)用與防止應(yīng)用：日光燈的鎮(zhèn)流器，就是利用這個原理來產(chǎn)生啟動時所需要的高電壓的。再比如在無線電技術(shù)中，電感和電容組成振蕩電路，用來發(fā)射無線電波。危害：更多的時候，這么大自感電動勢會造成很大的危害。像大型電動機中的繞線組，大型變壓器的線圈等原件。他們的自感系數(shù)非常大，在切斷電路的瞬間會產(chǎn)生很高的自感電動勢，使開關(guān)附近的空氣被電離擊穿形成電弧。電弧會把開關(guān)燒壞，甚至引起火災(zāi)。防止：油浸開關(guān)：把開關(guān)放在絕緣性良好的油中防止空氣被擊穿。雙線繞法：電阻絲通常采用這樣的雙線繞法。當(dāng)電流流過電阻絲時，兩股電阻絲中的電流所產(chǎn)生的磁場相互抵消，就不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢?？键c三：自感系數(shù)(1)自感電動勢的大小：E＝Leq\f(ΔI,Δt),其中L是線圈的自感系數(shù),簡稱自感或電感。(2)單位:亨利,符號:H。常用的還有毫亨(mH)和微亨(μH)。換算關(guān)系是：1H=103mH=106μH。(3)決定線圈自感系數(shù)大小的因素:線圈的大小、形狀、圈數(shù)以及是否有鐵芯等。插入鐵芯線圈的自感系數(shù)變大什么情況下燈泡會閃亮一下再熄滅？原因：在自感系數(shù)很大的情況下，燈泡會會閃亮一下，然后熄滅或正常發(fā)光。當(dāng)自感系數(shù)很大時，在開關(guān)斷開和閉合的瞬間，自感線圈會產(chǎn)生瞬時的很高的自感電動勢，該電動勢會補充A燈或A2燈中的電流，從而使A燈或A2燈中電流突然變大，所以要閃亮一下。四、磁場的能量開關(guān)閉合時線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁場，能量儲存在磁場中，開關(guān)斷開時，線圈作用相當(dāng)于電源，把磁場中的能量轉(zhuǎn)化成電能。當(dāng)線圈剛剛接通電源的時候，自感電動勢阻礙線圈中電流的增加；當(dāng)電源斷開的時候，自感電動勢又阻礙線圈中電流的減小。線圈的自感系數(shù)越大，這個現(xiàn)象越明顯，線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性”?！嫉淅觥嚼?如圖所示電路中,L是自感系數(shù)足夠大的線圈,它的電阻可忽略不計,D1和D2是兩個完全相同的小燈泡。將開關(guān)K閉合,待燈泡亮度穩(wěn)定后,再將開關(guān)K斷開,則下列說法中正確的是()A.K閉合瞬間,兩燈同時亮,以后D1變更亮,D2變暗B.K閉合瞬間,D1先亮,D2后亮,最后兩燈亮度一樣C.K斷開時,兩燈都亮一下再慢慢熄滅D.K斷開時,D2立即熄滅,D1亮一下再慢慢熄滅例2關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象,下列說法中正確的是()A.穿過螺線管的磁通量發(fā)生變化時,螺線管內(nèi)部就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生B.只要電路的一部分做切割磁感線運動,電路中就一定有感應(yīng)電流C.線圈中磁通量變化越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大D.線圈中電流變化越快,線圈中產(chǎn)生的自感電動勢一定越大〖課堂達(dá)標(biāo)〗1.關(guān)于電磁感應(yīng),下列說法中正確的是()A.由于自感電流總是阻礙原電流的變化,所以自感電動勢的方向總與原電流的方向相反B.在自感系數(shù)一定的條件下,通過導(dǎo)體的電流引起的磁通量變化越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大C.在自感系數(shù)一定的條件下,通過導(dǎo)體的電流變化越快,產(chǎn)生的自感電動勢越大D.在自感現(xiàn)象中,電感線圈的自感系數(shù)與產(chǎn)生的自感電動勢大小有關(guān)2.關(guān)于線圈中自感電動勢的大小的說法中正確的是()A.自感系數(shù)一定時,電流變化越大,電動勢越大B.自感系數(shù)一定時,電流變化越快,電動勢越大C.通過線圈的電流為零的瞬間,電動勢為零D.通過線圈的電流為最大值的瞬間,電動勢最大3.如圖所示，兩個燈泡L1、L2的電阻相等，電感線圈L的電阻可忽略，開關(guān)S從斷開狀態(tài)突然閉合，穩(wěn)定之后再斷開，下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)之后L1立刻變亮、L2逐漸變亮，然后L1、L2逐漸變暗B．閉合開關(guān)之后L1、L2同時變亮，然后L1逐漸變亮，L2逐漸變暗C．?dāng)嚅_開關(guān)之后L1立即熄滅、L2逐漸變暗D．?dāng)嚅_開關(guān)之后L1逐漸變暗，L2閃亮一下再熄滅4.如圖所示，A、B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，線圈電阻與定值電阻R的阻值相同．關(guān)于這個電路的以下說法正確的是（）A．開關(guān)S閉合瞬間，A、B兩燈亮度相同B．開關(guān)S閉合，B燈比A燈先亮C．開關(guān)S閉合，電路達(dá)到穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S時，A、B兩燈同時熄滅D．開關(guān)S閉合，電路達(dá)到穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S時，B燈立即熄滅，A燈稍遲熄滅

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁例1.〖答案〗D〖解析〗K閉合瞬間,由于線圈的電流增加,導(dǎo)致線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電動勢從而阻礙電流的增加,所以兩燈同時亮,當(dāng)電流穩(wěn)定時,由于電阻可忽略不計,則以后D1熄滅,D2變亮,故A、B錯誤;K斷開時,D2立即熄滅,但由于線圈的電流減小,導(dǎo)致線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電動勢從而阻礙電流的減小,所以D1亮一下再慢慢熄滅,故C錯誤,D正確。例2.〖答案〗D〖解析〗穿過閉合回路的磁通量變化時,電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,穿過螺線管的磁通量發(fā)生變化時,如果電路不閉合,螺線管內(nèi)部不一定產(chǎn)生感應(yīng)電流,故A錯誤;穿過閉合回路的磁通量變化時,電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,電路的一部分做切割磁感線運動時,如果電路不閉合,電路不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,故B錯誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,感應(yīng)電動勢與磁通量的變化率成正比,與磁通量的變化量無關(guān),磁通量的變化量大,感應(yīng)電動勢不一定大,故C錯誤;由E＝Leq\f(ΔI,Δt)可知,線圈中電流變化越快,線圈中產(chǎn)生的自感電動勢一定越大,故D正確?！颊n堂達(dá)標(biāo)〗1．〖解析〗根據(jù)楞次定律,當(dāng)原電流增大時,感應(yīng)電動勢與原電流方向相反;當(dāng)原電流減小時,感應(yīng)電動勢與原電流方向相同,故A錯誤;在自感系數(shù)一定的條件下,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,則有:通過導(dǎo)體的電流的變化率越大,產(chǎn)生的自感電動勢越大,與電流大小及電流變化的大小無關(guān),故B錯誤,C正確;自感系數(shù)由線圈自身決定,與其他因素?zé)o關(guān),故D錯誤?！即鸢浮紺2．〖答案〗B〖解析〗在自感系數(shù)一定的條件下,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,則有:通過導(dǎo)體的電流的變化率越大,產(chǎn)生的自感電動勢越大,與電流大小及電流變化的大小無關(guān),故A錯誤,B正確;由公式E＝Leq\f(ΔI,Δt),通過線圈的電流為零的瞬間,電動勢最大,而電流為最大值的瞬間,電動勢最小,故C、D錯誤。3．〖答案〗B〖解析〗AB、閉合開關(guān)之后，電感線圈L由于自感現(xiàn)象，相當(dāng)于斷路，燈泡L1、L2串聯(lián)，同時變亮；電路穩(wěn)定后，電感線圈電阻為零，則燈泡L2被短路，逐漸變暗，L1逐漸變亮，故A錯誤，B正確；CD、斷開開關(guān)之后，燈泡L1立即熄滅，電感線圈L中電流要減小，產(chǎn)生自感電動勢，電流流過燈泡L2，故燈泡L2閃亮一下再熄滅，故CD錯誤。4．〖答案〗D〖解析〗A、開關(guān)閉合瞬間，L相當(dāng)于斷路，AB同時亮，A的電流大于B的，故A比B亮。故AB錯誤；C、開關(guān)S閉合，電路達(dá)到穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S時，B燈立即熄滅，L相當(dāng)于電源與A燈串聯(lián)，A燈稍遲熄滅，故C錯誤，D正確。2.4互感和自感〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1、了解互感現(xiàn)象及其應(yīng)用2、能夠通過電磁感應(yīng)的有關(guān)規(guī)律分析通電自感和斷電自感現(xiàn)象3、了解自感電動勢的表達(dá)式E＝Leq\f(ΔI,Δt)，知道自感系數(shù)的決定因素4、了解自感現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化〖知識梳理〗一、互感現(xiàn)象定義：1、當(dāng)一個線圈中電流變化，在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱為互感。互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，稱為互感電動勢。2、利用互感現(xiàn)象可以把能量從一個線圈傳遞到另一個線圈，因此在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛應(yīng)用。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的?；ジ鞋F(xiàn)象的應(yīng)用與防止應(yīng)用：變壓器防止：互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間,且可發(fā)生于任何兩個相互靠近的電路之間。在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作，這時要設(shè)法減小電路間的互感。二、自感現(xiàn)象定義：1、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，叫自感現(xiàn)象。2、自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫自感電動勢。自感電動勢的作用：阻礙導(dǎo)體中原來的電流變化。注意：“阻礙”不是“阻止”，電流原來怎么變化還是怎么變，只是變化變慢了，即對電流的變化起延遲作用。實驗一：1、先合上開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器R的電阻，使同樣規(guī)格的兩個燈泡A1和A2的明亮程度相同。2、再調(diào)節(jié)變阻器R1使兩個燈泡都正常發(fā)光。3、然后斷開開關(guān)S。實驗二：1、把燈泡A和帶鐵芯的線圈L并聯(lián)在直流電路中。2、接通電路，待燈泡正常發(fā)光，斷開電路。通電自感和斷電自感:做一做用電流傳感器顯示自感對電流的影響：電流傳感器的作用相當(dāng)于一個電流表，本書就用電流表的符號表示。傳感器與計算機相結(jié)合不僅即時反映電流的迅速變化，還能在屏幕上顯示電流隨時間變化的圖像。1.按圖2.4-4甲連接電路（圖2.4-5是實物連接圖），可以看到，開關(guān)閉合時電流是逐漸增大的。為了說明這一點，可以拆掉線圈（圖2.4-4乙）再測一次，看看兩次測得的電流—時間圖像有什么不同。2.將線圈L與電阻R并聯(lián)后接到電池的兩端（電路與圖2.4-3相仿），測量通過電阻R的電流，可以看到，開關(guān)斷開前后通過電阻R的電流方向不同自感現(xiàn)象的應(yīng)用與防止應(yīng)用：日光燈的鎮(zhèn)流器，就是利用這個原理來產(chǎn)生啟動時所需要的高電壓的。再比如在無線電技術(shù)中，電感和電容組成振蕩電路，用來發(fā)射無線電波。危害：更多的時候，這么大自感電動勢會造成很大的危害。像大型電動機中的繞線組，大型變壓器的線圈等原件。他們的自感系數(shù)非常大，在切斷電路的瞬間會產(chǎn)生很高的自感電動勢，使開關(guān)附近的空氣被電離擊穿形成電弧。電弧會把開關(guān)燒壞，甚至引起火災(zāi)。防止：油浸開關(guān)：把開關(guān)放在絕緣性良好的油中防止空氣被擊穿。雙線繞法：電阻絲通常采用這樣的雙線繞法。當(dāng)電流流過電阻絲時，兩股電阻絲中的電流所產(chǎn)生的磁場相互抵消，就不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。考點三：自感系數(shù)(1)自感電動勢的大小：E＝Leq\f(ΔI,Δt),其中L是線圈的自感系數(shù),簡稱自感或電感。(2)單位:亨利,符號:H。常用的還有毫亨(mH)和微亨(μH)。換算關(guān)系是：1H=103mH=106μH。(3)決定線圈自感系數(shù)大小的因素:線圈的大小、形狀、圈數(shù)以及是否有鐵芯等。插入鐵芯線圈的自感系數(shù)變大什么情況下燈泡會閃亮一下再熄滅？原因：在自感系數(shù)很大的情況下，燈泡會會閃亮一下，然后熄滅或正常發(fā)光。當(dāng)自感系數(shù)很大時，在開關(guān)斷開和閉合的瞬間，自感線圈會產(chǎn)生瞬時的很高的自感電動勢，該電動勢會補充A燈或A2燈中的電流，從而使A燈或A2燈中電流突然變大，所以要閃亮一下。四、磁場的能量開關(guān)閉合時線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁場，能量儲存在磁場中，開關(guān)斷開時，線圈作用相當(dāng)于電源，把磁場中的能量轉(zhuǎn)化成電能。當(dāng)線圈剛剛接通電源的時候，自感電動勢阻礙線圈中電流的增加；當(dāng)電源斷開的時候，自感電動勢又阻礙線圈中電流的減小。線圈的自感系數(shù)越大，這個現(xiàn)象越明顯，線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性”?！嫉淅觥嚼?如圖所示電路中,L是自感系數(shù)足夠大的線圈,它的電阻可忽略不計,D1和D2是兩個完全相同的小燈泡。將開關(guān)K閉合,待燈泡亮度穩(wěn)定后,再將開關(guān)K斷開,則下列說法中正確的是()A.K閉合瞬間,兩燈同時亮,以后D1變更亮,D2變暗B.K閉合瞬間,D1先亮,D2后亮,最后兩燈亮度一樣C.K斷開時,兩燈都亮一下再慢慢熄滅D.K斷開時,D2立即熄滅,D1亮一下再慢慢熄滅例2關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象,下列說法中正確的是()A.穿過螺線管的磁通量發(fā)生變化時,螺線管內(nèi)部就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生B.只要電路的一部分做切割磁感線運動,電路中就一定有感應(yīng)電流C.線圈中磁通量變化越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大D.線圈中電流變化越快,線圈中產(chǎn)生的自感電動勢一定越大〖課堂達(dá)標(biāo)〗1.關(guān)于電磁感應(yīng),下列說法中正確的是()A.由于自感電流總是阻礙原電流的變化,所以自感電動勢的方向總與原電流的方向相反B.在自感系數(shù)一定的條件下,通過導(dǎo)體的電流引起的磁通量變化越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大C.在自感系數(shù)一定的條件下,通過導(dǎo)體的電流變化越快,產(chǎn)生的自感電動勢越大D.在自感現(xiàn)象中,電感線圈的自感系數(shù)與產(chǎn)生的自感電動勢大小有關(guān)2.關(guān)于線圈中自感電動勢的大小的說法中正確的是()A.自感系數(shù)一定時,電流變化越大,電動勢越大B.自感系數(shù)一定時,電流變化越快,電動勢越大C.通過線圈的電流為零的瞬間,電動勢為零D.通過線圈的電流為最大值的瞬間,電動勢最大3.如圖所示，兩個燈泡L1、L2的電阻相等，電感線圈L的電阻可忽略，開關(guān)S從斷開狀態(tài)突然閉合，穩(wěn)定之后再斷開，下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)之后L1立刻變亮、L2逐漸變亮，然后L1、L2逐漸變暗B．閉合開關(guān)之后L1、L2同時變亮，然后L1逐漸變亮，L2逐漸變暗C．?dāng)嚅_開關(guān)之后L1立即熄滅、L2逐漸變暗D．?dāng)嚅_開關(guān)之后L1逐漸變暗，L2閃亮一下再熄滅4.如圖所示，A、B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，線圈電阻與定值電阻R的阻值相同．關(guān)于這個電路的以下說法正確的是（）A．開關(guān)S閉合瞬間，A、B兩燈亮度相同B．開關(guān)S閉合，B燈比A燈先亮C．開關(guān)S閉合，電路達(dá)到穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S時，A、B兩燈同時熄滅D．開關(guān)S閉合，電路達(dá)到穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S時，B燈立即熄滅，A燈稍遲熄滅

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁例1.〖答案〗D〖解析〗K閉合瞬間,由于線圈的電流增加,導(dǎo)致線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電動勢從而阻礙電流的增加,所以兩燈同時亮,當(dāng)電流穩(wěn)定時,由于電阻可忽略不計,則以后D1熄滅,D2變亮,故A、B錯誤;K斷開時,D2立即熄滅,但由于線圈的電流減小,導(dǎo)致線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電動勢從而阻礙電流的減小,所以D1亮一下再慢慢熄滅,故C錯誤,D正確。例2.〖答案〗D〖解析〗穿過閉合回路的磁通量變化時,電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,穿過螺線管的磁通量發(fā)生變化時,如果電路不閉合,螺線管內(nèi)部不一定產(chǎn)生感應(yīng)電流,故A錯誤;穿過閉合回路的磁通量變化時,電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,電路的一部分做切割磁感線運動時,如果電路不閉合,電路不會產(chǎn)生感應(yīng)