人教版 (2019)选择性必修 第二册4 互感和自感图文课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册4 互感和自感图文课件ppt，共55页。PPT课件主要包含了互感和自感，目标体系构建，思维脉络，课前预习反馈，感应电动势，知识点1，互感现象，互感电动势，一个线圈，知识点2等内容，欢迎下载使用。
【学习目标】1．了解互感现象及互感现象的应用。2．了解自感现象，认识自感电动势的作用。3．知道自感系数的意义和决定因素。会分析自感现象中电流的变化。
1．互感互不相连的并相互靠近的两个线圈，当一个线圈的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生____________，这种现象叫做互感。2．互感电动势互感现象中的电动势叫____________。
3．互感的应用和危害(1)互感现象可以把能量由一个线圈传递到另__________。变压器就是利用互感现象制成的。(2)在电力工程和电子电路中，__________有时会影响电路的正常工作，这时要求设法减小电路间的互感。
1．自感现象一个线圈中的电流______时，它所产生的______的磁场在它本身激发出感应电动势的现象，产生的电动势叫作____________。
2．通电自感和断电自感
3.自感系数(1)自感电动势的大小：E＝_____，其中L是线圈的自感系数，简称自感或电感。(2)单位：______，符号：___。常用的还有毫亨(mH)和微亨(μH)。换算关系是：1H＝________mH＝________μH。(3)决定线圈自感系数大小的因素：线圈的大小、形状、______以及是否有______等。
1．自感现象中的磁场能量(1)线圈中电流从无到有，磁场从无到有，电源把能量输送给______，储存在______中。(2)线圈中电流减小时，______中的能量释放出来转化为电能。2．电的“惯性”自感电动势有阻碍线圈中__________的“惯性”。
『判一判』(1)当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势。(　　) (2)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。(　　)(3)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方向相反。(　　)
(4)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方向相反。(　　)(5)互感现象是电磁感应的应用。(　　)(6)线圈的自感系数的大小与线圈中通入电流的大小有关。(　　)
『选一选』某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L，小灯泡 A ，开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是(　　)
A．电源的内阻较大B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大D．线圈的自感系数较大
解析：在断电自感中，小灯泡是否闪亮取决于流过线圈L的电流要大于流过灯泡的电流，本实验未出现小灯泡闪亮的原因，最有可能是线圈电阻偏大，C正确。
『想一想』无轨电车在行驶的过程中，由于车身颠簸，有可能使车顶上的电弓瞬间脱离电网线，这时可以看到电火花闪现。请说说电火花产生的原因是什么？解析：电弓脱离电网线的瞬间电流减小，所产生的自感电动势很大，在电弓与电网线的空隙产生电火花。
在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？提示：互感现象。
1．互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生在绕在同一铁芯上的两个线圈之间，还可以发生在任何两个相互靠近的电路之间。2．利用互感现象可以把能量由一个电路传递到另一个电路。下一章将要学习的变压器就是利用互感现象制成的。3．在电路工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电路间的互感。4．处理方法：可利用楞次定律、安培定则及左手定则分析某个线圈中感应电流的方向及受力方向，还可从能量角度分析。
如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是(　　)A．t1时刻，两环作用力最大B．t2和t3时刻，两环相互吸引C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥D．t3和t4时刻，两环相互吸引
思路引导：(1)A环中电流变化时，会在B环中产生感应电流。(2)根据两环中电流的流动方向，判断两环的受力情况。解析：t1时刻B中感应电流为零，故两环作用力为零，A错误；t2和t3时刻A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，故相互吸引，B正确，C错误；t4时刻A中电流为零，两环无相互作用，D错误。
1．在无线电仪器中，常需要在距离较近的地方安装两个线圈，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影响尽量小，则下图中两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是(　　)解析：某一个线圈的磁场通过另一个线圈的磁场的变化率越小，影响则越小，欲使两线圈由于互感的影响尽量小，应放置成D选项的情形，这样线圈内的磁场是垂直的关系，故D选项正确。
如图所示，李辉在断开正在工作的电动机开关时，会产生电火花，这是为什么？提示：电动机中的线圈匝数很多，当电路开关断开时会产生很大的自感电动势，使得开关中的金属片之间产生电火花。
1．自感现象自感现象是一种电磁感应现象，遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律。2．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(即：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，原电流仍在变化，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。3．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。
如图所示，多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽略不计，两个电阻的阻值都是R，开关S原来打开，电流为I0，今合上开关将一电阻短路，于是线圈中有自感电动势产生，此电动势(　　)A．有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零B．有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0C．有阻碍电流增大的作用，因而电流I0保持不变D．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2I0
思路引导：解决该题需考虑以下两个问题。(1)线圈中产生的电动势能阻止电流的增大吗？(2)电路稳定时，还有自感电动势吗？如何计算电路中的电流？
2．(多选)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，这时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．螺线管伸长解析：当软铁棒插入螺线管中，穿过螺线管的磁通量增加，故产生反向的自感电动势，所以电流减小，灯泡变暗，每匝线圈间同向电流作用力减小，故螺线管伸长。
如图所示，让几位同学“串联”在电路中，L是自感系数较大的多匝线圈，电源只需1节干电池即可。闭合开关S前，学生的体验——“无感觉”；闭合开关S后，学生的体验——“无感觉”；断开开关S瞬间，同学突然受到电击——“迅速收回双手”。这是为什么呢？
提示：断开开关S，线圈中电流迅速变小，线圈中产生很大的自感电动势以阻碍电路中原电流的减小，所以人会受到电击。
(1)分清两种演示电路，演示通电自感时，线圈和灯泡串联，演示断电自感时，线圈和灯泡并联。(2)分清两种自感现象，一是灯泡缓慢变亮，二是灯泡闪亮一下再逐渐熄灭。要弄清缓慢变亮和闪亮一下的原因。
(多选)(2020·北京师大附中高二下学期期中)如右图甲、乙中，电阻R和自感线圈L的电阻值相等，接通S，使电路达到稳定状态，灯泡D发光，则(　　)A．在电路甲中，断开S，D将渐渐变暗B．在电路甲中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗C．在电路乙中，断开S，D将渐渐变暗D．在电路乙中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗
思路引导：深入理解自感现象的产生机理，是处理问题的基础。解析：在电路(a)中自感线圈L与灯泡D串联，D与L电流相等，断开S时产生自感电动势将使D与L中的电流值从稳定状态逐渐减小，D将渐渐变暗，而不是立即熄灭。在电路(b)中，L与D并联，稳定时L中电流比D中电流大，断开S的瞬间，L中电流从稳定值逐渐减小，故S断开瞬间，通过灯泡D的电流变大，D将先变得更亮，然后渐渐变暗，故选项AD正确。
3．(2021·山东师大附中学分认定)如图所示，灯泡A、B与固定电阻的阻值均为R，L是自感系数很大的线圈。当S1闭合，S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法中正确的是(　　)A．B灯立即熄灭B．A灯将比原来更亮一下后再熄灭C．有电流通过B灯，方向为c→dD．有电流通过A灯，方向为a→b
解析：S1闭合、S2断开且电路稳定时两灯亮度相同，说明L的直流电阻亦为R，闭合S2后，L与A灯并联，R与B灯并联，它们的电流均相等。当S1断开后，L将阻碍自身电流的减小，即该电流还会维持一段时间，在这段时间里，因S2闭合，电流不可能经过B灯和R，只能通过A灯形成b→A→a→L→c→b的电流，所以 A正确C、D错误；由于自感形成的电流是在L原来电流的基础上逐渐减小的，并没有超过A灯原来电流，故A灯虽推迟一会熄灭，但不会比原来更亮，故B错误。
1．电感和电阻对电流的阻碍作用比较
2.自感现象的“三种状态”“一个特点”(1)三种状态①线圈通电瞬间可把自感线圈看成断路。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，理想线圈的电阻为0，相当于短路。(2)一个特点在发生自感现象时，线圈中电流不发生“突变”。
如图所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在测量完毕后，将电路拆开时应(　　)A．先断开开关S1　B．先断开开关S2C．先拆去电流表D．先拆去电阻R
解析：该电路实际上就是伏安法测电感线圈的直流电阻电路，在实验完毕后，由于线圈的自感现象，若电路拆去的先后顺序不对，可能会烧坏电表。当S1、S2闭合，电路稳定时，线圈中的电流由a→b， 表右端为“＋”，左端为“－”，指针正向偏转，若先断开S1，或先拆 表，或先拆去电阻R，则在此瞬间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，相当于给 表加了一个反向电压，使指针反偏。由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压较大，可能会损坏 表。而先断开S2，由于电压表内阻很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏其他器件，故应先断开S2。
1．(2021·北京市通州区高二下学期段考)如图所示为演示自感现象的电路图，L是电感线圈，且电阻不为零。实验时，断开开关S瞬间，下列说法正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A．灯A立即熄灭B．线圈L中电流增大C．线圈L中电流方向与原来相反D．灯A中电流方向向左
解析：开关S闭合稳定状态后，当开关断开后灯泡中原电流立即完全消失，而线圈由于自感作用阻碍其自身电流的减小，故线圈与灯泡组成回路，其电流IL逐渐减小，方向不变，灯泡中由原来的电流I变为电流IL，逐渐熄灭，流过灯泡的电流的方向向左；故D正确，A、B、C错误。
2．(2021·北京四中顺义分校高二下学期期中)如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略。下列说法中正确的是(　　)A．合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B．合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮C．断开开关S切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会才熄灭D．断开开关S切断电路时，A1会闪亮一下再熄灭
解析：合上开关S接通电路时，A2先亮，在电感作用下A1支路电流缓慢增加A1后亮，由于电感电阻不计，两灯泡相同，最后一样亮。故A正确，B错误；断开开关S切断电路时，A1和A2构成新回路，电流为原A1支路电流，故两灯均过一会熄灭。因电流未增加不会闪亮一下，C、D错误。
3．(2020·陕西西北工业大学附中高二月考)彩色电视机的电源输入端装有电源滤波器，其电路图如图所示，主要元件是两个线圈L1、L2，它们的自感系数很大，F是保险丝，R是压敏电阻(正常情况下阻值很大，但电压超过设定值时，阻值会迅速减小，可以保护与其并联的元件)，C1、C2是电容器，S为电视机开关。某一次用户没有先关电视机(没有断开S)就拔掉了电源插头，结果烧坏了图中的电路元件，不可能被烧坏的元件是(　　)A．L1　 　　B．L2　 　　C．C2　　 　D．C1
解析：直接拔掉电源插头后，由于L1和L2的自感作用，R、C1、C2、L2、L1所构成的闭合回路中产生较大的电流，C2、L1、L2可能被烧坏，而C1与R元件并联，由于R的保护，C1不会烧坏，故选D。
4. (多选)(2020·青海省西宁市高三模拟)如图所示，是一种延时开关的原理图，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(　　)A．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，延时将变长