1、5互感和自感,第四章電磁感應(yīng),學(xué)習(xí)目標(biāo),知識(shí)探究,典例精析,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.了解互感現(xiàn)象及其應(yīng)用. 2.能夠通過(guò)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(dòng)勢(shì)的表達(dá)式EL I t ，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.,一、通電自感現(xiàn)象,通電自感：如圖1所示，開(kāi)關(guān)S閉合的時(shí)候兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況有什么不同，根據(jù)楞次定律結(jié)合電路圖分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因？,知識(shí)探究,導(dǎo)學(xué)探究,答案,圖1,答案現(xiàn)象：燈泡A2立即正常發(fā)光，燈泡A1逐漸亮起來(lái). 原因：電路接通時(shí)，電流由零開(kāi)始增加，穿過(guò)線圈L的磁通量逐漸增加，為了阻礙磁通量的增加，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通量與原來(lái)電流產(chǎn)生的磁通

2、量方向相反，則線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向與原來(lái)的電流方向相反，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙了L中電流的增加，即推遲了電流達(dá)到正常值的時(shí)間.,自感及自感電動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn). (1)自感：當(dāng)一個(gè)線圈中的電流 時(shí)，它產(chǎn)生的 的磁場(chǎng)不僅在鄰近的電路中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同樣也在 激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).這種現(xiàn)象稱為自感.由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做 . (2)當(dāng)線圈中的電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向 ，阻礙電流的 ，但不能阻止電流的變化.,答案,知識(shí)梳理,變化,變化,它本身,自感電動(dòng)勢(shì),相反,增大,如圖2所示，電路中電源的內(nèi)阻不能忽略，A、B為兩個(gè) 完全相同的燈泡，當(dāng)S閉合時(shí)，下列說(shuō)法正確的是( ) A.A比B先亮，

3、然后A滅 B.B比A先亮 C.A、B一起亮，然后A滅 D.A、B一起亮，然后B滅,即學(xué)即用,解析答案,圖2,解析S閉合時(shí)，由于與A燈泡串聯(lián)的線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的增大，所以B比A先亮，故A、C、D錯(cuò)，B正確.,B,二、斷電自感現(xiàn)象,斷電自感：如圖3所示，先閉合開(kāi)關(guān)使燈泡發(fā)光，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān).,即學(xué)即用,圖3,答案,(1)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)前后，流過(guò)燈泡的電流方向相同嗎？,答案S閉合時(shí)，燈泡A中電流方向向左，S斷開(kāi)瞬間，燈泡A中電流方向向右，所以開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)前后，流過(guò)燈泡的電流方向相反.,(2)在斷開(kāi)過(guò)程中，有時(shí)燈泡閃亮一下再熄滅，有時(shí)燈泡只會(huì)緩慢變暗直至熄滅，請(qǐng)分析上述兩種現(xiàn)象的原因是什么？,答案

4、在電源斷開(kāi)后燈泡又閃亮一下的原因是燈泡斷電后自感線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流比原燈泡中的電流大.要想使燈泡閃亮一下再熄滅，就必須使自感線圈的電阻小于與之并聯(lián)的燈泡.而當(dāng)線圈電阻大于燈泡電阻時(shí)，燈泡只會(huì)緩慢變暗直至熄滅.,對(duì)斷電自感現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)： (1)當(dāng)線圈中的電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向 ； (2)斷電自感中，若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間通過(guò)燈泡的電流 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)前電流，燈泡會(huì)閃亮一下；若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間通過(guò)燈泡的電流斷開(kāi)開(kāi)關(guān)前電流，燈泡不會(huì)閃亮一下，而是逐漸變暗. (3)自感電動(dòng)勢(shì)總是 線圈中電流的變化，但不能 線圈中電流的變化.,答案,知識(shí)梳理,相同,大于,小于等于,阻礙,阻止,(多選)如圖4所示甲、乙電

5、路，電阻R和自感線圈L的電阻都很小.閉合開(kāi)關(guān)S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則 (),即學(xué)即用,解析答案,圖4,A.在電路甲中，斷開(kāi)S，A將逐漸變暗 B.在電路甲中，斷開(kāi)S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗 C.在電路乙中，斷開(kāi)S，A將逐漸變暗 D.在電路乙中，斷開(kāi)S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗,解析題圖甲中，A與電感線圈L在同一個(gè)支路中，流過(guò)的電流相同，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，線圈L中的自感電動(dòng)勢(shì)要維持原電流不變，所以開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間，A的電流不變，以后電流漸漸變小.因此，A漸漸變暗. 題圖乙中，A所在支路的電流比電感線圈所在支路的電流要小(因?yàn)殡姼芯€圈的電阻很小)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，電感線圈的自感電動(dòng)勢(shì)要阻

6、礙電流的變小，此瞬間電感線圈中的電流不變，電感線圈相當(dāng)于一個(gè)電源給A供電.因此，反向流過(guò)A的電流瞬間要變大，然后漸漸變小，所以A將先閃亮一下，然后漸漸變暗. 答案AD,三、自感電動(dòng)勢(shì),如圖5所示，李輝在斷開(kāi)正在工作的電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)時(shí)，會(huì) 產(chǎn)生電火花，這是為什么？,導(dǎo)學(xué)探究,圖5,答案電動(dòng)機(jī)中的線圈匝數(shù)很多，當(dāng)電路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，使得開(kāi)關(guān)中的金屬片之間產(chǎn)生電火花.,答案,自感電動(dòng)勢(shì)及自感系數(shù)： (1)自感電動(dòng)勢(shì)：E ，其中L是自感系數(shù)，簡(jiǎn)稱自感或電感.單位： ，符號(hào)： . (2)自感系數(shù)與線圈的 、 、 ，以及是否有鐵芯等因素有關(guān).,答案,知識(shí)梳理,享利,H,大小,形狀,圈數(shù),關(guān)于

7、線圈的自感系數(shù)，下面說(shuō)法正確的是() A.線圈的自感系數(shù)越大，自感電動(dòng)勢(shì)就一定越大 B.線圈中電流等于零時(shí)，自感系數(shù)也等于零 C.線圈中電流變化越快，自感系數(shù)越大 D.線圈的自感系數(shù)由線圈本身的性質(zhì)及有無(wú)鐵芯決定,即學(xué)即用,解析答案,解析自感系數(shù)是由線圈的大小、形狀、圈數(shù)、有無(wú)鐵芯等因素決定的，故B、C錯(cuò)，D對(duì)； 自感電動(dòng)勢(shì)不僅與自感系數(shù)有關(guān)，還與電流變化快慢有關(guān)，故A錯(cuò).,D,返回,例1如圖6所示，是一種延時(shí)裝置的原理圖，當(dāng)S1閉合時(shí)， 電磁鐵F將銜鐵D吸下，C線路接通；當(dāng)S1斷開(kāi)時(shí)，由于電 磁感應(yīng)作用，D將延遲一段時(shí)間才被釋放.則() A.由于A線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用

8、B.由于B線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用 C.如果斷開(kāi)B線圈的開(kāi)關(guān)S2，無(wú)延時(shí)作用 D.如果斷開(kāi)B線圈的開(kāi)關(guān)S2，延時(shí)將變化,一、互感現(xiàn)象的理解與應(yīng)用,典例精析,解析答案,歸納總結(jié),圖6,歸納總結(jié),解析線圈A中的磁場(chǎng)隨開(kāi)關(guān)S1的閉合而產(chǎn)生，隨S1的斷開(kāi)而消失.當(dāng)S1閉合時(shí)，線圈A中的磁場(chǎng)穿過(guò)線圈B，當(dāng)S2閉合，S1斷開(kāi)時(shí)，線圈A在線圈B中的磁場(chǎng)變?nèi)?，線圈B中有感應(yīng)電流，B中電流的磁場(chǎng)繼續(xù)吸引D而起到延時(shí)的作用，所以B正確，A錯(cuò)誤； 若S2斷開(kāi)，線圈B中不產(chǎn)生感應(yīng)電流而起不到延時(shí)作用，所以C正確，D錯(cuò)誤. 答案BC,歸納總結(jié),1.兩個(gè)相互靠近的線圈，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生

9、的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象叫互感. 2.利用互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈，如變壓器、收音機(jī)的磁性天線.,二、自感現(xiàn)象的分析,例2如圖7所示，電感線圈L的自感系數(shù)足夠大，其直流 電阻忽略不計(jì)，LA、LB是兩個(gè)相同的燈泡，且在下列實(shí) 驗(yàn)中不會(huì)燒毀，電阻R2阻值約等于R1的兩倍，則 () A.閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA、LB同時(shí)達(dá)到最亮，且LB更亮一些 B.閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA、LB均慢慢亮起來(lái)，且LA更亮一些 C.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA慢慢熄滅，LB馬上熄滅 D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA慢慢熄滅，LB閃亮后才慢慢熄滅,解析答案,圖7,解析由于燈泡LA與線圈L串聯(lián)，燈泡LB與電

10、阻R2串聯(lián)，當(dāng)S閉合的瞬間，通過(guò)線圈的電流突然增大，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的增加，所以LB先亮，A、B錯(cuò)誤. 由于LA所在的支路電阻阻值偏小，故穩(wěn)定時(shí)電流大，即LA更亮一些，當(dāng)S斷開(kāi)的瞬間，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，兩燈組成的串聯(lián)電路中，電流從線圈中電流開(kāi)始減小，即從IA減小，故LA慢慢熄滅，LB閃亮后才慢慢熄滅，C錯(cuò)誤，D正確. 答案D,針對(duì)訓(xùn)練如圖8所示，L為一純電感線圈(即電阻為 零)，LA是一燈泡，下列說(shuō)法正確的是 () A.開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，無(wú)電流通過(guò)燈泡 B.開(kāi)關(guān)S閉合后，電路穩(wěn)定時(shí)，無(wú)電流通過(guò)燈泡 C.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，無(wú)電流通過(guò)燈泡 D.開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，燈泡中有從a到b的電流，而在

11、開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，燈泡 中有從b到a的電流,解析答案,圖8,歸納總結(jié),解析開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，燈泡中的電流從a到b，A錯(cuò)誤； 線圈由于自感作用，通過(guò)它的電流逐漸增加，開(kāi)關(guān)S接通后，電路穩(wěn)定時(shí)，純電感線圈對(duì)電流無(wú)阻礙作用，將燈泡短路，燈泡中無(wú)電流通過(guò)，B正確； 開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)的瞬間，由于線圈的自感作用，線圈中原有向右的電流將逐漸減小，線圈與燈泡形成回路，故燈泡中有從b到a的瞬間電流，C錯(cuò)誤，D正確. 答案BD,歸納總結(jié),歸納總結(jié),1.通電瞬間自感線圈處相當(dāng)于斷路. 2.電流增大過(guò)程中自感線圈對(duì)電流有阻礙作用. 3.電流穩(wěn)定時(shí)自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)體，若其直流電阻忽略不計(jì)，則相當(dāng)于導(dǎo)線. 4.斷電時(shí)，自感線圈相當(dāng)

12、于電源，其電流由原值逐漸減小，不會(huì)發(fā)生突變.(必須有閉合回路),三、自感現(xiàn)象的圖象問(wèn)題,例3如圖9所示的電路中，S閉合且穩(wěn)定后流過(guò)電感線圈 的電流是2 A，流過(guò)燈泡的電流是1 A，現(xiàn)將S突然斷開(kāi)， S斷開(kāi)前后，能正確反映流過(guò)燈泡的電流i隨時(shí)間t變化關(guān) 系的圖象是(),解析答案,圖9,解析開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)前，通過(guò)燈泡D的電流是穩(wěn)定的，其值為1 A.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，自感線圈的支路由于自感現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生與線圈中原電流方向相同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使線圈中的電流從原來(lái)的2 A逐漸減小，方向不變，且同燈泡D構(gòu)成回路，通過(guò)燈泡D的電流和線圈L中的電流相同，也應(yīng)該是從2 A逐漸減小到零，但是方向與原來(lái)通過(guò)燈泡D的電流方向相反

13、，D對(duì). 答案D,拓展深化 上題中斷電時(shí)燈泡有無(wú)閃亮現(xiàn)象發(fā)生.,答案有.,答案,返回,1.關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是() A.感應(yīng)電流一定和原來(lái)的電流方向相反 B.對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化越大時(shí)，線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)也越大 C.對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時(shí)，線圈的自感系數(shù)也越大 D.對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時(shí)，線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)也越大,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1,2,3,解析答案,4,解析當(dāng)電流增大時(shí)，感應(yīng)電流的方向與原來(lái)的電流相反，當(dāng)電流減小時(shí)，感應(yīng)電流的方向與原來(lái)的電流相同，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤； 自感電動(dòng)勢(shì)的大小，與電流變化快慢有關(guān)，與電流變化大小無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確； 自感系數(shù)只取決于線圈本

14、身的因素，與電流變化情況無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤.,D,解析答案,2.(多選)a、b兩金屬環(huán)上下相隔一很小間距按圖10所 示方式放置，O1、O2分別是a環(huán)、b環(huán)的圓心，其中 b環(huán)面的一半面積剛好與固定a環(huán)正對(duì)，在a環(huán)中開(kāi)關(guān) S閉合的瞬間，下列說(shuō)法正確的是() A.b環(huán)中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 B.b環(huán)中有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 C.b環(huán)會(huì)沿O1O2方向運(yùn)動(dòng) D.b環(huán)會(huì)沿O2O1方向運(yùn)動(dòng),1,2,3,圖10,4,1,2,3,解析閉合S的瞬間，b環(huán)中垂直紙面向里的磁通量增加由楞次定律知b環(huán)中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?，由右手定則判斷b環(huán)中感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较?，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確； 由楞次定

15、律知，為了阻礙b環(huán)內(nèi)磁通量的增大，b環(huán)會(huì)朝著能減小與a環(huán)正對(duì)面積的方向移動(dòng)，即b環(huán)沿O1O2方向移動(dòng)，即選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案BC,4,3.某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象，自己找來(lái)帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開(kāi)關(guān)S和電池組E，用導(dǎo)線將它們連接成如圖11所示的電路.檢查電路后，閉合開(kāi)關(guān)S，小燈泡發(fā)光；再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象.雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見(jiàn)老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因.你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是() A.電源的內(nèi)阻較大 B.小燈泡電阻偏大 C.線圈電阻偏大 D.線圈的自感系數(shù)較大,1,2,3,解析答案,圖11,4,1,2,3,解析從實(shí)物連接圖中可以看出，線圈L與小燈泡并聯(lián)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，小燈泡A中原來(lái)的電流立即消失，線圈L與小燈泡組成閉合回路，由于自感，線圈中的電流逐漸變小，使小燈泡中的電流反向且與線圈中電流大小相同，小燈泡未閃亮說(shuō)明斷開(kāi)S前，流過(guò)線圈的電流與小燈泡的電流相同或更小，原因可能是線圈電阻偏大，故選項(xiàng)C正確. 答案C,4,4.在如圖12所示的電路中，兩個(gè)相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個(gè)帶鐵芯的電感