【高中物理】2018-2019学年最新高二物理人教版选修3-2课件:第四章6互感和自感
新版人教版高中物理选修3-2课时讲义(全册 共204页)
新版人教版高中物理选修3-2课时讲义(全册共204页)目录第四章电磁感应1划时代的发现2探究感应电流的产生条件3楞次定律4法拉第电磁感应定律5电磁感应现象的两类情况6互感和自感7涡流、电磁阻尼和电磁驱动习题课:电磁感应中的电路、电荷量及图象问题习题课:电磁感应中的动力学及能量问题习题课:楞次定律的应用章末检测卷(第四章)章末总结第五章交变电流1交变电流2描述交变电流的物理量3电感和电容对交变电流的影响4变压器5电能的输送习题课:交变电流的产生及描述章末检测卷(第五章)章末总结1划时代的发现2探究感应电流的产生条件[学习目标] 1.理解什么是电磁感应现象及产生感应电流的条件.2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验.3.了解磁通量的定义及变化.一、电磁感应的发现[导学探究](1)在一次讲演中,奥斯特在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针,当接通电源时小磁针为什么转动?(2)法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上,一个线圈接到电源上,另一个线圈接入“电流表”,在给一个线圈通电或断电的瞬间,观察电流表,会看到什么现象?说明了什么?答案(1)电流的周围产生磁场,小磁针受到磁场力的作用而转动.(2)电流表的指针发生摆动,说明另一个线圈中产生了电流.[知识梳理]电流的磁效应及电磁感应现象的发现:(1)丹麦物理学家奥斯特发现载流导体能使小磁针转动,这种作用称为电流的磁效应,揭示了电现象与磁现象之间存在密切联系.(2)英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,即“磁生电”现象,他把这种现象命名为电磁感应.产生的电流叫做感应电流.[即学即用]判断下列说法的正误.(1)若把导线东西放置,当接通电源时,导线下面的小磁针一定会发生转动.()(2)奥斯特发现了电流的磁效应;法拉第发现了电磁感应现象.()(3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象.()(4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应.()答案(1)×(2)√(3)×(4)×二、磁通量及其变化[导学探究] 如图1所示,闭合导线框架的面积为S ,匀强磁场的磁感应强度为B .图1(1)分别求出B ⊥S (图示位置)和B ∥S (线框绕OO ′转90°)时,穿过闭合导线框架平面的磁通量. (2)由图示位置绕OO ′转过60°时,穿过框架平面的磁通量为多少?这个过程中磁通量变化了多少? 答案 (1)BS 0 (2)12BS 减少了12BS[知识梳理] 磁通量的定义及公式:(1)定义:闭合回路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量.(2)公式:Φ=BS ,其中的S 应为平面在垂直于磁场方向上的投影面积.大小与线圈的匝数无关(填“有”或“无”).ΔΦ=Φ2-Φ1.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)磁感应强度越大,线圈面积越大,则磁通量越大.( ) (2)穿过线圈的磁通量为零,但磁感应强度不一定为零.( ) (3)磁通量发生变化,一定是磁场发生变化引起的.( ) (4)利用公式Φ=BS ,可计算任何磁场中某个面的磁通量.( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× 三、感应电流产生的条件[导学探究] 如图2所示,导体AB 做切割磁感线运动时,线路中有电流产生,而导体AB 顺着磁感线运动时,线路中无电流产生.(填“有”或“无”)图2如图3所示,当条形磁铁插入或拔出线圈时,线圈中有电流产生,但条形磁铁在线圈中静止不动时,线圈中无电流产生.(填“有”或“无”)图3如图4所示,将小螺线管A插入大螺线管B中不动,当开关S闭合或断开时,电流表中有电流通过;若开关S一直闭合,当改变滑动变阻器的阻值时,电流表中有电流通过;而开关一直闭合,滑动变阻器的滑动触头不动时,电流表中无电流通过.(填“有”或“无”)图4[知识梳理]产生感应电流的条件是:只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就会产生感应电流.[即学即用]判断下列说法的正误.(1)只要闭合电路内有磁通量,闭合电路中就有感应电流产生.()(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应电流产生.()(3)穿过闭合线圈的磁通量变化时,线圈中有感应电流.()(4)闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动,必然产生感应电流.()答案(1)×(2)×(3)√(4)×一、磁通量Φ的理解与计算1.匀强磁场中磁通量的计算(1)B与S垂直时,Φ=BS.(2)B与S不垂直时,Φ=B⊥S,B⊥为B垂直于线圈平面的分量.如图5甲所示,Φ=B⊥S=(B sin θ)·S.也可以Φ=BS⊥,S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积,如图乙所示,Φ=BS⊥=BS cos θ.图52.磁通量的变化大致可分为以下几种情况:(1)磁感应强度B不变,有效面积S发生变化.如图6(a)所示.(2)有效面积S不变,磁感应强度B发生变化.如图(b)所示.(3)磁感应强度B和有效面积S都不变,它们之间的夹角发生变化.如图(c)所示.图6例1如图7所示,有一垂直纸面向里的匀强磁场,B=0.8 T,磁场有明显的圆形边界,圆心为O,半径为1 cm.现于纸面内先后放上圆线圈A、B、C,圆心均处于O处,线圈A的半径为1 cm,10匝;线圈B的半径为2 cm,1匝;线圈C的半径为0.5 cm,1匝.问:图7(1)在B减为0.4 T的过程中,线圈A和线圈B中的磁通量变化了多少?(2)在磁场转过90°角的过程中,线圈C中的磁通量变化了多少?转过180°角呢?答案(1)A、B线圈的磁通量均减少了1.256×10-4 Wb(2)减少了6.28×10-5 Wb减少了1.256×10-4 Wb解析(1)A、B线圈中的磁通量始终一样,故它们的变化量也一样.ΔΦ=(B2-B)·πr2=-1.256×10-4 Wb即A、B线圈中的磁通量都减少1.256×10-4 Wb(2)对线圈C,Φ1=Bπr′2=6.28×10-5 Wb当转过90°时,Φ2=0,故ΔΦ1=Φ2-Φ1=0-6.28×10-5 Wb=-6.28×10-5 Wb当转过180°时,磁感线从另一侧穿过线圈,若取Φ1为正,则Φ3为负,有Φ3=-Bπr′2,故ΔΦ2=Φ3-Φ1=-2Bπr′2=-1.256×10-4 Wb.1.磁通量与线圈匝数无关.2.磁通量是标量,但有正、负,其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反.针对训练1磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量,如图8所示,通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面,第一次将线框由位置1平移到位置2,第二次将线框绕cd边翻转到位置2,设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则()图8A.ΔΦ1>ΔΦ2B.ΔΦ1=ΔΦ2C.ΔΦ1<ΔΦ2D.无法确定答案C二、感应电流产生条件的理解及应用1.感应电流产生条件的理解不论什么情况,只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件,就必然产生感应电流;反之,只要产生了感应电流,那么电路一定是闭合的,穿过该电路的磁通量也一定发生了变化.2.注意区别ΔΦ与Φ:感应电流的产生与Φ无关,只取决于Φ的变化,即与ΔΦ有关.ΔΦ与Φ的大小没有必然的联系.例2如图所示,用导线做成圆形或正方形回路,这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘),下列组合中,切断直导线中的电流时,闭合回路中会有感应电流产生的是()答案C解析利用安培定则判断直线电流产生的磁场,其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆,即磁感线所在平面均垂直于导线,且直线电流产生的磁场分布情况是靠近直导线处磁场强,远离直导线处磁场弱.所以,A中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示,其有效磁通量为ΦA=Φ出-Φ进=0,且始终为0,即使切断导线中的电流,ΦA也始终为0,A中不可能产生感应电流.B中线圈平面与导线的磁场平行,穿过B中线圈的磁通量也始终为0,B中也不能产生感应电流.C中穿过线圈的磁通量如图乙所示,Φ进>Φ出,即ΦC≠0,当切断导线中电流后,经过一定时间,穿过线圈的磁通量减小为0,所以C中有感应电流产生.D中线圈的磁通量如图丙所示,其有效磁通量为ΦD=Φ出-Φ进=0,且始终为0,即使切断导线中的电流,ΦD也始终为0,D中不可能产生感应电流.针对训练2(多选) 如图9所示装置,在下列各种情况中,能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是()图9A.开关S闭合的瞬间B.开关S闭合后,电路中电流稳定时C.开关S闭合后,滑动变阻器触头滑动的瞬间D.开关S断开的瞬间答案ACD例3金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动,线圈中有感应电流的是()答案A解析在选项B、C中,线圈中的磁通量始终为零,不产生感应电流;选项D中磁通量始终最大,保持不变,也没有感应电流;选项A中,在线圈转动过程中,磁通量做周期性变化,产生感应电流,故A正确.判断部分导体做切割磁感线运动产生感应电流时应注意:(1)导体是否将磁感线“割断”,如果没有“割断”就不能说切割.如例3中,A图是真“切割”,B、C图中没有切断,是假“切割”.(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动,如例3 D图中ad、bc边都切割磁感线,由切割不容易判断,则要回归到磁通量是否变化上去.1.在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是()A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接.往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化答案D解析电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化,同时满足这两个条件,电路中才会产生感应电流,本题中的A、B 选项都不会使得电路中的磁通量发生变化,并不满足产生感应电流的条件,故都不正确.C选项中磁铁插入线圈时,虽有短暂电流产生,但未能及时观察,C项错误.在给线圈通电、断电瞬间,会引起闭合电路磁通量发生变化,产生感应电流,因此D项正确.2. 如图10所示,a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环,条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直,则穿过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为()图10A.Φa>ΦbB.Φa<ΦbC.Φa=ΦbD.不能比较答案A解析条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是:①磁铁内外磁感线的条数相同;②磁铁内外磁感线的方向相反;③磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏.两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时,通过其中一个圆环的磁感线的俯视图如图所示,穿过该圆环的磁通量Φ=Φ进-Φ出,由于两圆环面积S a<S b,两圆环的Φ进相同,而Φ出a<Φ出b,所以穿过两圆环的有效磁通量Φa>Φb,故A正确.3.(多选)下图中能产生感应电流的是()答案BD解析根据产生感应电流的条件:A选项中,电路没有闭合,无感应电流;B选项中,面积增大,闭合电路的磁通量增大,有感应电流;C选项中,穿过线圈的磁感线相互抵消,Φ恒为零,无感应电流;D选项中,磁通量发生变化,有感应电流.4.(多选)如图11所示,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外,若要使线框中产生感应电流,下列办法中可行的是()图11A.将线框向左拉出磁场B.以ab边为轴转动C.以ad边为轴转动(小于60°)D.以bc边为轴转动(小于60°)答案ABC解析将线框向左拉出磁场的过程中,线框的bc部分切割磁感线,或者说穿过线框的磁通量减少,所以线框中将产生感应电流.当线框以ab边为轴转动时,线框的cd边的右半段在做切割磁感线运动,或者说穿过线框的磁通量在发生变化,所以线框中将产生感应电流.当线框以ad边为轴转动(小于60°)时,穿过线框的磁通量在减小,所以在这个过程中线框内会产生感应电流.如果转过的角度超过60°(60°~300°),bc边将进入无磁场区,那么线框中将不产生感应电流.当线框以bc边为轴转动时,如果转动的角度小于60°,则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积).一、选择题(1~6题为单选题,7~10题为多选题)1.许多科学家在物理学发展中做出了重要贡献,下列表述中正确的是()A.牛顿测出引力常数B.法拉第发现电磁感应现象C.安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式D.奥斯特总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律答案B2.如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是()答案B解析选项A是用来探究影响安培力大小因素的实验装置.选项B是研究电磁感应现象的实验装置,观察闭合线框在磁场中做切割磁感线运动时电流表是否会产生感应电流.选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验装置.选项D是奥斯特实验装置,证明通电导线周围存在磁场.3. 如图1所示,大圆导线环A中通有电流,方向如图中箭头所示,另在导线环所在平面画一个圆B,它的一部分面积在A环内,另一部分面积在A环外,则穿过圆B的磁通量()图1A.为0B.垂直纸面向里C.垂直纸面向外D.条件不足,无法判断答案B解析因为通电导线环的磁场中心密集,外部稀疏,所以,穿过圆B的净磁感线为垂直纸面向里.4. 如图2所示,半径为R的圆形线圈共有n匝,其中心位置处半径为r(r<R)的范围内有匀强磁场,磁场方向垂直线圈平面,若磁感应强度为B,则穿过线圈的磁通量为()图2A.πBR2B.πBr2C.nπBR2D.nπBr2答案B解析由磁通量的定义式知Φ=BS=πBr2,故B正确.5. 如图3所示,一矩形线框从abcd位置移到a′b′c′d′位置的过程中,关于穿过线框的磁通量情况,下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动) ()图3A.一直增加B.一直减少C.先增加后减少D.先增加,再减少到零,然后再增加,然后再减少答案D解析离导线越近,磁场越强,当线框从左向右靠近导线的过程中,穿过线框的磁通量增大,当线框跨在导线上向右运动时,磁通量减小,当导线在线框正中央时,磁通量为零,从该位置向右,磁通量又增大,当线框离开导线向右运动的过程中,磁通量又减小;故A、B、C错误,D正确,故选D.6. 如图4所示,闭合圆形导线圈平行地放置在匀强磁场中,其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两直径.试分析线圈做以下哪种运动时能产生感应电流()图4A.使线圈在其平面内平动或转动B.使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动C.使线圈以ac为轴转动D.使线圈以bd为轴稍做转动答案D解析线圈在匀强磁场中运动,磁感应强度B为定值,由ΔΦ=B·ΔS知:只要回路中相对磁场的正对面积改变量ΔS≠0,则磁通量一定改变,回路中一定有感应电流产生.当线圈在其平面内平动或转动时,线圈相对磁场的正对面积始终为零,即ΔS=0,因而无感应电流产生,A错;当线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动时,同样ΔS=0,因而无感应电流产生,B错;当线圈以ac为轴转动时,线圈相对磁场的正对面积改变量ΔS仍为零,回路中仍无感应电流产生,C错;当线圈以bd为轴稍做转动时,线圈相对磁场的正对面积发生了改变,因此在回路中产生了感应电流.故选D.7.如图5所示,电流表与螺线管组成闭合电路,以下能使电流表指针偏转的是()图5A.将磁铁插入螺线管的过程中B.磁铁放在螺线管中不动时C.将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中D.磁铁静止而将螺线管向上移动答案ACD解析只要是螺线管中的磁通量发生变化,回路中有感应电流,指针便会偏转;只要是螺线管中的磁通量不发生变化,回路中无感应电流,指针便不会偏转.在磁铁插入、拉出过程中螺线管中的磁通量均发生变化,能产生感应电流,电流表指针偏转.故A、C正确;磁铁放在螺线管中不动时,螺线管中的磁通量不发生变化,无感应电流产生,故B错误;由于磁铁静止而螺线管向上移动,螺线管中的磁通量发生变化,有感应电流产生,电流表指针偏转,故D正确.8.闭合线圈按如图所示的方式在磁场中运动,则穿过闭合线圈的磁通量发生变化的是()答案AB解析A图中,图示状态Φ=0,转至90°过程中Φ增大,因此磁通量发生变化;B图中离直导线越远磁场越弱,磁感线越稀,所以当线圈远离导线时,线圈中磁通量不断变小;C图中一定要把条形磁铁周围的磁感线空间分布图弄清楚,在图示位置,线圈中的磁通量为零,在向下移动过程中,线圈的磁通量一直为零,磁通量不变;D图中,随着线圈的转动,B与S都不变,B又垂直于S,所以Φ=BS始终不变,故正确答案为A、B.9.如图6所示,在匀强磁场中有两条平行的金属导轨,磁场方向与导轨平面垂直.导轨上有两条可沿导轨自由移动的金属棒ab、cd,与导轨接触良好.这两条金属棒ab、cd的运动速度分别是v1、v2,若井字形回路中有感应电流通过,则可能()图6A.v1>v2B.v1<v2C.v1=v2D.无法确定答案AB10. 如图7所示,导线ab和cd互相平行,则下列四种情况中,导线cd中有电流的是()图7A.开关S闭合或断开的瞬间B.开关S是闭合的,滑动触头向左滑C.开关S是闭合的,滑动触头向右滑D.开关S始终闭合,滑动触头不动答案ABC解析开关S闭合或断开的瞬间;开关S闭合,滑动触头向左滑的过程;开关S闭合,滑动触头向右滑的过程都会使通过导线ab段的电流发生变化,使穿过cd回路的磁通量发生变化,从而在cd导线中产生感应电流.正确选项为A、B、C.二、非选择题11.在研究电磁感应现象的实验中,所用器材如图8所示.它们是①电流表;②直流电源;③带铁芯的线圈A;④线圈B;⑤开关;⑥滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱).试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线).图8答案连接电路如图所示12.如图9所示,线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连,线圈Ⅱ与电流计相连,线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上,在下列情况下,电流计中是否有示数?图9(1)开关闭合瞬间;(2)开关闭合稳定后;(3)开关闭合稳定后,来回移动滑动变阻器的滑片;(4)开关断开瞬间.答案(1)有(2)无(3)有(4)有解析(1)开关闭合时线圈Ⅰ中电流从无到有,电流的磁场也从无到有,穿过线圈Ⅱ的磁通量也从无到有,线圈Ⅱ中产生感应电流,电流计有示数.(2)开关闭合稳定后,线圈Ⅰ中电流稳定不变,电流的磁场不变,此时线圈Ⅱ中虽有磁通量但磁通量稳定不变,线圈Ⅱ中无感应电流产生,电流计无示数.(3)开关闭合稳定后,来回移动滑动变阻器的滑片,电阻变化,线圈Ⅰ中的电流变化,电流形成的磁场也发生变化,穿过线圈Ⅱ的磁通量也发生变化,线圈Ⅱ中有感应电流产生,电流计有示数.(4)开关断开瞬间,线圈Ⅰ中电流从有到无,电流的磁场也从有到无,穿过线圈Ⅱ的磁通量也从有到无,线圈Ⅱ中有感应电流产生,电流计有示数.3楞次定律[学习目标] 1.正确理解楞次定律的内容及其本质.2.掌握右手定则,并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式.3.能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向.一、楞次定律[导学探究]根据如图1甲、乙、丙、丁所示进行电路图连接与实验操作,并填好实验现象.图1请根据上表所填内容理解:甲、乙两种情况下,磁通量都增加,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;丙、丁两种情况下,磁通量都减少,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.[知识梳理]楞次定律:(1)内容:感应电流总是具有这样的方向,就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.(2)理解:当磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场方向相反,当磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场方向相同,即增反减同.[即学即用]判断下列说法的正误.(1)感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反.()(2)感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同.()(3)感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.()答案(1)×(2)√(3)√二、右手定则[导学探究]如图2所示,导体棒ab向右做切割磁感线运动.图2(1)请用楞次定律判断感应电流的方向.(2)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间什么关系?根据课本P13右手定则,自己试着做一做.答案(1)感应电流的方向a→d→c→b→a.(2)满足右手定则.[知识梳理]右手定则:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.[即学即用]判断下列说法的正误.(1)右手定则只能用来判断导体垂直切割磁感线时的感应电流方向.()(2)所有的电磁感应现象都可以用楞次定律判断感应电流方向.()(3)所有的电磁感应现象,都可以用安培定则判断感应电流方向.()(4)当导体不动,而磁场运动时,不能用右手定则判断感应电流方向.()答案(1)×(2)√(3)×(4)×一、楞次定律的理解1.因果关系:楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系,磁通量发生变化是原因,产生感应电流是结果.2.“阻碍”的含义:(1)谁阻碍——感应电流产生的磁场.(2)阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化.(3)如何阻碍——当原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.(4)阻碍效果——阻碍并不是阻止,结果增加的还是增加,减少的还是减少.注意:从相对运动的角度看,感应电流的效果是阻碍相对运动.例1关于楞次定律,下列说法正确的是()A.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。
【最新】高中物理选修3-2课件(人教版):4.6(共70张PPT)
物理(R) 选修3-2
【答案】C
物理(R) 选修3-2
3.(多选)图示是电表中的指针和电磁阻尼器,下列说法中正确的是 ( )。 A.2 是磁铁,在 1 中产生涡流 B.1 是磁铁,在 2 中产生涡流 C.该装置的作用是使指针能够转动 D.该作用是使指针能很快地稳定
物理(R) 选修3-2
【答案】பைடு நூலகம்D
物理(R) 选修3-2
主题 2:电磁阻尼、电磁驱动(重点探究) (1)阅读教材中的“思考与讨论”,回答下列问题。 ①如图甲所示,一个单匝线圈落入磁场中,分析它在图示位置时 感应电流的方向和所受安培力方向。安培力对线圈的运动有什么影 响?
②磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上,如
图乙所示。 假定仪表工作时指针向右转动,铝框中的感应电流沿什么 方向?由于铝框转动时其中有感应电流,铝框要受到安培力,安培力 沿什么方向?安培力对铝框的转动产生什么影响?使用铝框做线圈骨 架有什么好处?
物理(R) 选修3-2
1.涡流是在整块金属中产生的旋涡状电流,是否遵循法拉第电 磁感应定律? 解答:涡流是整块导体发生的电磁感应现象,同样遵循法拉第电 磁感应定律。 2.你周围有利用涡流的例子吗?试举几例。 解答:利用涡流的例子很多,如电磁炉、 手持安检器、 安检门等。 3.电磁阻尼与电磁驱动有什么相似点和不同点? 解答:电磁阻尼与电磁驱动的相似点是都阻碍相对运动;在电磁 阻尼中,安培力是阻力;而在电磁驱动中,安培力是动力。
物理(R) 选修3-2
2.在进行电磁阻尼和电磁驱动教学时,首先要做好演示实验,在 此基础上,分析产生的感应电流使导体受到安培力作用,安培力使导 体停止或者运动起来。 导入新课:在现代家庭的厨房中,电磁炉是家庭主妇非常青睐的 炊具,它具有热效率高、温控准确、安全性好、清洁卫生、方便等特 点。工作时,给电磁炉的炉盘下面的线圈通入交变电流,炉盘上面金 属锅中的食物就能被加热。你知道这里面的原理吗?
2018版高二物理选修3-2课件: 第4章 6 互感和自感 精品
5.(多选)如图 4-6-5 所示,E 为电池组,L 是自感线圈(直流电阻不计),D1、 D2 是规格相同的小灯泡.下列判断正确的是( )
A.开关 S 闭合时,D1 先亮,D2 后亮 B.闭合 S 达稳定时,D1 熄灭,D2 比起初更亮 C.断开 S 时,D1 闪亮一下 D.断开 S 时,D1、D2 均不立即熄灭
【解析】 断开开关 S,A 图中由于电容器被充电,开关 S 处仍将产生电弧; B、C 图中闭合开关时,电路发生短路;而 D 图是利用二极管的单向导电性使开 关断开时线圈短路可避免开关处电弧的产生,故 D 正确.
【答案】 D
自感现象问题的分析思路 1.明确通过自感线圈的电流的变化情况(是增大还是减小). 2.根据“增反减同”,判断自感电动势的方向. 3.分析阻碍的结果:当电流增强时,由于自感电动势的作用,线圈中的电 流逐渐增大,与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大;当电流减小时,由于自 感电动势的作用,线圈中的电流逐渐减小,与线圈串联的元件中的电流也逐渐 减小.
知 识 点 一
学
6 互感和自感
业 分
层
测
评
知 识 点 二
学习目标 1.了解互感现象及互感现象的应用.(重 点) 2.了解自感现象,认识自感电动势对电 路中电流的影响.(难点) 3.了解自感系数的意义和决定因素.(重 点) 4.知道磁场具有能量.(难点)
知识脉络
互感现象和自感现象
[先填空] 1.互感现象 (1)定义 两个相互靠近的线圈,当一个线圈中的电流变化 时,它所产生的变化的磁 场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象.产生的电动势叫做 互感电动势.
图 4-6-5
【解析】 开关 S 闭合时 D1、D2 同时亮,电流从无到有,线圈阻碍电流的 增加,A 错;闭合 S 达稳定时 D1 被短路,电路中电阻减小,D2 比起初更亮,B 对;断开 S 时,线圈阻碍电流减小,故 D1 会闪亮一下,而 D2 在 S 断开后无法 形成通路,会立即熄灭,所以 C 对,D 错.
(人教版)高中物理选修3-2(同步课件)第四章 电磁感应 章末高效整合4
物理 选修3-2
第四章 电磁感应
构建体系网络
重难疑点透视
正确解析 (1)线框相对于磁场向左做切割磁感线的匀速
运动,切割磁感线的速度大小为 v,任意时刻线框中总的感应
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易错点 1 对“Φ、ΔΦ、ΔΔΦt ”的意义理解错误 半径为 r、电阻为 R 的 n 匝圆形线圈在边长为 l 的
正方形 abcd 之外,匀强磁场充满并垂直穿过该正方形区域,如 图甲所示.当磁场随时间的变化规律如图乙所示时,则穿过圆 形线圈磁通量的变化率为________,t0 时刻线圈产生的感应电 流为________.
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易错点2 对路端电压分析不透而出错 对于电磁感应问题,产生感应电动势的电路部分实际上相 当于一个电源,在解答有关电磁感应的问题时,画出等效电路 图是非常关键的,但很多同学解题时容易忽视这一点.
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高二物理人教版选修3-2课件:第四章 电磁感应
拉力,并保持拉力的功率恒为P,导体棒最终以2v的速度匀速运
动.导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电
阻,重力加速度为g.下列选项正确的是 ( )
1
2
P=2mgvsin θ
v 2 3
当导体棒速度达到 时加速度大小 为 sin θ
P=3mgvsin θ
g 2
4
四.在导体棒速度达到2v以后匀速 运动的过程中,R上产生
定则 右手定则、左手定则、安培定则的区别
法拉第电磁 感应电 定义:在电磁感应现象中产生的电动势
感应定律(感 动势 应电动势的
产生的条件: 磁通量 发生变化
大小)
磁通量的变化率:单位时间内磁通量的变化
法拉第电磁感应定律(感应电动势的大小)
法拉第电磁 感应定律
ΔΦ
E=n Δt ,适合求E的平均值
切割 E= Blv ,适合求E的瞬时值 公式 条件:B、l、v三者互相垂直
自感现象及 互感现象
其应用(特殊
的电磁感应
自感现象
现象)
定义: 自身电流 发生变化而产生的电磁 感应现象
自感电动势:总是阻碍 自身电流 的变化
自感系数L:与线圈的大小、形状、圈数,
自感现象
以及是否有铁芯等因素有
自感现象及
关
其应用(特殊 的电磁感应
应用和防止 定义:块状金属在变化的磁场中产生的环形
现象)
03 利 用 好 导 体达到稳定 状态时的平衡 方程,往往是 解答该 类问题的突破口.
例4 如图4所示,相距为L的两条足够长的光滑
平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端接有定
值电阻R,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强
度为B.将质量为m的导体棒由静止释放,当速度
2018版高中物理人教版选修3-2课件:4本章整合
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本章整合
专题一 专题二 专题三 专题四
知识网络
专题突破
3.电磁感应中的焦耳热问题 有一类求解回路中因电磁感应而产生焦耳热的问题,如果直接用 Q=I2Rt求解,不是因为电流I是变化的,时间是无法确定的,就是解答 较复杂,从而导致求解困难。而利用能量守恒知识求解,往往使问 题变得简单。
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知识网络
专题突破
专题一 专题二 专题三 专题四
点拨:为便于对ab棒的受力分析,通常将立体图转化为平面图。 本题中,做好ab棒的受力情况和运动情况的动态分析是处理问题的
关键。 解析:ab沿导轨下滑过程中受四个力作用,即重力mg、支持力FN、 摩擦力Ff和安培力F安,如图所示。ab由静止开始下滑后,将是 v↑→E↑→I↑→F安↑→a↓(↑表示增大,↓表示减小),所以这是个变加速 过程,当加速度a减小到零时,其速度增到最大值vmax,此时必将处于 平衡状态,以后将以vmax匀速下滑。ab下滑时因切割磁感线,要产生 感应电动势,根据电磁感应定律得E=Blv,闭合电路ACba中将产生感 应电流,
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专题突破
专题一 专题二 专题三 专题四
【例题1】 如图所示,两光滑水平等长直导轨,水平放置在磁感 应强度为B的匀强磁场中,磁场与导轨所在平面垂直。已知金属棒 MN能沿导轨自由滑动,导轨一端跨接一个定值电阻R,金属棒与导 轨电阻不计。金属棒在恒力F作用下从静止开始沿导轨向右运动, 在以后过程中,下图表示金属棒速度v、加速度a、感应电动势E以
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专题一 专题二 专题三 专题四
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专题突破
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2019版高中物理选修3-2课件:第四章 电磁感应4-6
题组二 通电自感和断电自感 3.如图所示的电路中,带铁芯的线圈 L 与灯 A 并联,线圈的电阻远小于灯 的电阻,当闭合开关 S 后灯正常发光。以下说法中正确的是 ( )
A.断开开关 S,灯 A 立即熄灭 B.断开开关 S,灯 A 闪亮一下后熄灭 C.用阻值与线圈相同的电阻取代 L 接入电路,断开开关 S,灯 A 逐渐熄 灭 D.用阻值与线圈相同的电阻取代 L 接入电路,断开开关 S,灯 A 闪亮一 下后熄灭
轻 /松 /课 /堂 第四章 电磁感应
第 6节
互感和自感
►►见学生用书P019
课 /前 /预 /习 · 轻/松/搞/定 课 /堂 /效 /果 · 题/组/检/测 课 /后 /巩 /固 · 快/速/提/能
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。
课/后/巩/固•快/速/提/能
1.关于线圈中的自感电动势的大小,下列说法正确的是( A.跟通过线圈的电流大小有关 B.跟线圈中的电流变化大小有关 C.跟线圈中的磁通量大小有关 D.跟线圈中的电流变化快慢有关
解析
)
解析 开关断开前,电路稳定,灯 A 正常发光,线圈相当于直导线,电阻 较小,故流过线圈的电流较大;开关断开后,线圈中的电流会减小,发生自感 现象,线圈成为 A、L 回路的电源,故灯泡反而会更亮一下后熄灭,故 A 错误, B 正确;若用电阻值与线圈 L 相同的电阻取代 L,断开开关 S,回路中没有自 感现象产生,灯 A 立即熄灭,故 C、 D 错误。 答案 B
课/堂/效/果•题/组/检/测
题组一 自感现象和自感电动势 1.(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( )
2018-2019学年人教版高中物理选修3-2课件:第四章《电磁感应》4-6
如图乙所示的电路原是闭合的,当开关 S 断开瞬间,流经 L 内向右的电流减小,L 内产生的自感电动 势阻碍电流减小,这时 D 点电势比 C 点电势高,流经灯 A 的电流是感应电流,方向 D→A→C。 可见当导体中的电流增大时,自感电动势就阻碍电流的增大,其方向与电流的方向相反。 当导体中的电流减小时,自感电动势就阻碍电流的减小,其方向与电流方向相同,对电流的减小起到 补偿作用。
提示:互感现象属于电磁感应现象,所以遵守楞次定律和法拉第电磁感应定律。
二、自感现象 1.自感 一个线圈中的电流 变化时,它所产生的 变化 的磁场在它本身激发出感应电动势的现象。 2.通电自感和断电自感 电路 现象 自感电动势的作用
通电 自感
接通电源的瞬间,灯泡 L1 较慢地亮起来
阻碍电流的增加
电路
变化率很大引起的。
(3)对于同一线圈,当电流变化较快时,线圈中的自感电动势也较大。( √ ) ΔI 提示:由 E=L 知,对于同一线圈,自感系数确定,当电流变化越快时,线圈中产生的自感电动势也 Δt
越大。
三、磁场的能量 1.自感现象中的磁场能量 (1)线圈中电流从无到有时:磁场从无到有,电源把能量输送给 磁场,储存在 磁场 中。 (2)线圈中电流减小时: 磁场 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 电流变化 的“惯性”。 想一想 无轨电车在行驶的过程中,为什么车顶上的车弓处会产生电火花?
3.自感电动势 ΔΦ (1)大小:根据法拉第电磁感应定律:E=n ,由于磁通量的变化是电流的变化引起的,故自感电动 Δt ΔI 势的大小与电流的变化快慢有关,可表示成:E 自=L ,式中 L 称为自感系数。 Δt (2)对线圈内自感电动势方向的理解 楞次定律在这里可表达成“自感电动势具有这样的方向, 它总是阻碍引起自感电动势的电流的变化”。 当流过导体的电流减弱时,自感电动势的方向与原电流的方向相同;当流过导体的电流增强时,自感电动 势的方向与原电流的方向相反。所以研究自感电动势的方向要从研究导体中电流的变化着手。如下图甲所 示,当开关 S 接通的瞬间,L 内的电流方向是由左向右,当 S 闭合后,由于电路的总电阻减小,闭合瞬间 L 内电流增大,L 内产生的自感电动势阻碍其电流增大,所以自感电动势的方向向左。
2018-2019学年高二人教版物理选修3-2配套课件:第四章 电磁感应 4.5
2.用功和能的观点解决电磁感应问题: (1)在电磁感应现象中,分析清楚电磁感应过程中能量 转化关系,往往是解决电磁感应问题的关键。
(2)基本思路:受力分析→弄清哪些力做功(正功还是负 功)→明确有哪些形式的能量参与转化(哪些增哪些 减)→由动能定理或能量守恒定律列方程求解;其能量 转化特点:
【典例示范】 (多选)(2018·温州高二检测)如图所示, 平行金属导轨MN和PQ,它们的电阻可以 忽略不计。在M和P之间接有阻值为R=3.0Ω的定值电阻, 导体棒ab长l=0.5m。其电阻不计,且与导轨接触良好, 整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度 B=0.4T。现使ab以v=10m/s的速度向右做匀速运动。 以下判断正确的是 ( )
【补偿训练】 1.(多选)如图所示,金属杆ab以恒定的速率v在光滑平 行导轨上向右滑行,设整个电路中总电阻为R(恒定不 变),整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中,下列叙 述中正确的是 ( )
A.ab杆中的电流与速率v成正比 B.磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比 C.电阻R上产生的热功率与速率v的二次方成正比 D.外力对ab杆做功的功率与速率v成正比
A.电容器两端的电压为零
B.电阻两端的电压为Blv
C.电容器所带电荷量为CBlv D.为保持MN匀速运动,需对其施加的拉力大小为 B 2 l 2 v
R
【解析】选C。当导线MN匀速向右运动时,导线MN产生 的感应电动势恒定,稳定后,电容器既不充电也不放电, 无电流产生,故电阻两端无电压,电容器两极板间电压 U=E=Blv,所带电荷量Q=CU=CBlv,故A、B错,C对;MN匀速 运动时,因无电流而不受安培力,故拉力为零,故D错。
【典例示范】 英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发 感生电场。如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平 放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一带电荷 量为+q的小球,已知磁感应强度B随时间均匀增加,其变 化率为k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的 作用力所做功的大小是 ( )
高中物理新人教版选修3-2系列课件
电动车在行驶时需要电能不断驱动电 动机。探究电动车中电磁感应的应用。
运用电磁感应的仪器
麦克风
麦克风是如何将声音信号转化 为电信号的?探讨电磁感应在 麦克风中的应用。
示波器
示波器是电子工作台中的重要 设备,了解其工作原理是理解 电磁感应的关键。
感应熔炉
感应熔炉通过感应电流加热, 是现代冶金行业的重要设备之 一。了解感应熔炉的工作原理 和设计特点。
感受电磁感应的奥妙,进行有趣的实验,让你的学习更为生动磁感。我们会 在实验中发现更多不为人知的知识。
挑战与困惑
理解电磁感应的难点
电磁感应是一个抽象的概念,有哪些点容易让人困惑?让我们一起来思考。
解决电磁感应
掌握电磁感应的核心思想,了解定律的实际应用场景,就可以摆脱烦恼,畅通无阻地学习电 磁感应。
高中物理新人教版选修32系列课件
这个系列课件将带你进入电磁感应的世界。学习物理知识并参与实验,发现 我们身边电磁感应的奇妙之处。
电磁感应实例
变压器
探索一个由电磁线圈组成的神 秘黑匣子。学习如何将电能转 换成磁能再转换成电能。
电磁炉
进入厨房,了解电磁炉如何革 新我们对烹饪的认知。发现电 磁感应如何简化生活。
楞次定律
法力-楞次定律
掌握法力和楞次定律的区 别与联系。
Faraday 楞次电磁感 应定律
学习 Faraday 电磁感应定 律的内涵和本质。了解发 现电磁感应规律的历程。
Lenz 楞次定律
了解 Lenz 楞次定律的实 际应用。探究能源转换的 关键所在。
感应电动机
电动汽车
电动汽车是一个复杂的系统, 其中不可或缺的一环就是感应 电动机。探讨感应电动机在电 动汽车领域的应用。
人教版物理选修3-2全册精品课件 第四章第六节
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
(2)危害:影响电力工程和电子电路的正常
工作.
二、自感现象 1.自感现象:在如图4-6-1所示的电路中,
线圈甲中的电流发生改变时,它产生的变化
的磁场在它本身也将激发出感应电动势. 2.自感电动势:自感现象中产生的电动势. [自主探究] 3.自感电动势的作用
电路 通电 自感
现象
自感电动势 的作用
阻碍 电 接通电源的瞬间,灯 _______ 缓慢变亮 泡A1________________ 流的增加
变大.闭合开关S时,由于线圈阻碍作用很大,路端电压较
大,随着自感作用减小,路端电压减小,所以R1上的电压 逐渐减小,电流逐渐减小,故A、C正确.
【答案】
AC
变式训练 1.(2010· 高考海南卷)下列说法正确的是( 动势 B.当线圈中电流反向时,线圈中自感电动势 ) A.当线圈中电流不变时,线圈中没有自感电
断电 自感
断开开关的瞬间,灯 逐渐变暗 .有 _______ 阻碍 电 泡A__________ 时灯泡A会闪亮一下, 流的减小 然后逐渐变暗
成功发现 电流增加时,自感电动势阻碍电流的增加; 电流减小时,自感电动势阻碍电流的减小. 电流的变化 . 即自感电动势总是阻碍_______________
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
2018-2019学年高二物理(人教版)选修3-2配套课件:第四章 电磁感应 4.6
(1)当其中一个线圈中有电流时,另一个线圈中是否会 产生感应电流? 提示:不一定。当线圈中的电流为恒定电流时,在其周 围空间产生的磁场不变,则在另一个线圈中就不会产生
感应电流。只有当线圈中的电流变化时,在其周围空间
产生变化的磁场,此时会在另一个线圈中产生感应电流。
(2)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:当一个线圈中的电流变化时,穿过两个线圈的磁 通量都会变化。
3.磁场的能量: (1)自感现象中磁场的能量: ①当线圈中电流从无到有时,磁场从无到有,电源的能 磁场 储存在_____ 磁场 中。 量输送给_____,
②当线圈中电流减小时,磁场中的能量释放出来转化为 电能 。 _____
电流变 (2)电的“惯性”:自感电动势具有阻碍线圈中_______ 化 的惯性。 ___
的磁场产生的磁感线穿过另一线圈最少,故D正确。
2.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
位置最符合该要求的是
(
)
【解析】选D。两个相距较近的线圈,当其中的一个线 圈中电流发生变化时,就在该线圈周围空间产生变化的 磁场。这个变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电 流,即发生互感现象,要使这种影响尽量小,应采用D所
示的安装位置才符合要求。因为通电线圈产生的磁场
分布与条形磁铁的类似,采用D所示的安装位置时,变化
【典例示范】 在同一铁芯上绕着两个线圈,单刀双掷开关原来接在点 “1”,现把它从“1”扳向“2”,如图所示,试判断在 此过程中,在电阻R上的电流方向是 ( )
2018-2019学年高中物理(人教版)选修3-2课件:第四章 电磁感应4-4
第四章
电磁感应
第 4节
法拉第电磁感应定律
1.知道什么是感应电动势。 2.掌握法拉第电磁感应定律的内容和表达式,会用法 拉第电磁感应定律解答有关问题。 3.掌握导体切割磁感线产生的电动势 E=Blvsinθ 的推 导及意义。会用此关系式解答有关问题。
1.法拉第电磁感应定律的内容是:闭合电路中感应电 动势的大小, 跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。 表 ΔΦ ΔΦ 达式为 E= ,若闭合电路是 n 匝的线圈,则 E=n 。 Δt Δt 2.导线切割磁感线时,如果导线的运动方向与导线本 身垂直,但与磁感线方向有一个夹角 θ,则产生的感应电动 势的大小为 E=Blvsinθ。 3.电动机线圈中产生的反电动势的作用是阻碍线圈的 转动。当电动机通电而停止转动时,反电动势消失,电流会 很大,容易烧毁电动机。
提示: 导体棒切割磁感线时, 当导线的运动方向与导线 本身垂直时, 产生的感应电动势的大小与垂直磁感线方向的 速度大小有关。速度大,垂直磁感线方向的速度不一定大, 所以, 导体棒运动速度越大, 产生的感应电动势不一定越大。
三、反电动势 如图所示, 电动机的线圈在磁场中转动时, 线圈导线切 割磁感线, 因此在线圈中必然要产生感应电动势。 这个感应 电动势的方向与使线圈转动的电流方向相反, 起到削弱电源 1 反电动势 。 电动势的作用,通常把这个电动势叫做 □
2ห้องสมุดไป่ตู้
1 穿过金属圆环的磁通量 Φ3=-BS3=- Bπr2。 2 所以金属圆环在由图示位置转过 30° 角和由 30° 角转到 330° 角的过程中磁通量的变化量分别为
1 ΔΦ1=Φ2-Φ1= Bπr2,ΔΦ2=Φ3-Φ2=-Bπr2。 2 π 5π θ1 6 π θ2 3 5π 又 Δt1= ω =ω= ,Δt2= ω = ω = , 6ω 3ω 两过程中产生的平均感应电动势分别为 1 Bπr2 ΔΦ1 2 E1= = =3Bωr2, Δt1 π 6ω
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一、
自感现象的理解
知识精要 自感现象本质是一种电磁感应现象,遵从法拉第电磁感应定律 和楞次定律。 (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,自感电动势的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。
6
互感和自感
目标导航
学习 目标 重点 难点 1.能说出什么是互感现象和互感电动势。 2.能说出自感现象、自感电动势及自感现象的应用。 3.能记住自感系数的意义和决定因素,明确自感现象中的 能量转化。 4.能说出自感现象的利弊以及如何利用和防止。 重点:自感的本质及规律。 难点:对自感现象的判断分析。
������ RL= -R=2.0 ������0 ������ ������ +������
Ω。
(2)断开开关后,线圈 L、电阻 R 和灯泡构成一闭合回路,由自感 规律可知,灯泡中的电流方向向左。 (3)由题图可知,t2=1.6×10-3 s 时刻线圈 L 中的电流 I=0.3 A,此 时线圈 L 相当于电源,由闭合电路欧姆定律得 E=I(RL+R+R1)=0.3×(2.0+2.0+6.0) V=3.0 V。
2.自感现象 (1)定义:当一个线圈中的电流变化时,它产生的变化的磁场不仅 在邻近的电路中激发出感应电动势,同样也在它本身激发出感应电 动势,这种由于导体本身的电流变化而使自身产生电磁感应的现象 叫作自感。 (2)自感电动势: ①定义:由于自感而产生的电动势叫作自感电动势。
②自感电动势的大小:E=LΔ������,式中的比例系数 L 叫作线圈的自感系
(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。
典题例解 【例 1】 如图所示,图甲为某同学研究自感现象的实验电路图, 用电流传感器显示各时刻通过线圈 L 的电流。电路中灯泡的电阻 R1=6.0 Ω ,定值电阻 R=2.0 Ω ,A、B 间的电压 U=6.0 V。开关 S 原 来闭合,电路处于稳定状态,在 t1=1.0×10-3 s 时刻断开开关 S,该时刻 前后电流传感器显示的电流 I 随时间 t 变化的图线如图乙所示。
激趣诱思
1.行驶在大街上的无轨电车,车顶上拖着两条长长的“辫子”— —电弓。当道路不平车身颠簸时,电弓有可能瞬间脱离电网线,这时 在电弓与电网线之间就会闪现出电火花,同时发出“啪、啪”的响 声。这是什么原因呢?
简答:车身颠簸,电弓脱离电网线的瞬间,由于自感现象,电车内 部的电动机的线圈会产生一个较大的瞬间自感电动势,由于这个电 动势较大,使电弓与电网线之间的空气电离,产生放电现象,从而就可 以观察到电火花,并听到响声。
数。 预习交流 1 自感电动势的作用是什么?方向如何? 答案:作用:总是阻碍导体中原电流的变化。 方向:当原来电流增大时,自感电动势与原来电流方向相反;当 原来电流减小时,自感电动势与原来电流方向相同。
������
3.自感系数 (1)物理意义: 表征线圈能产生自感电动势本领大小的物理量。数值上等于 通过线圈的电流在 1 s 内改变 1 A 时产生的自感电动势的大小。 (2)决定自感系数 L 大小的因素: 自感系数与线圈的大小、形状、圈数,以及是否有铁芯等因素 有关。 说明:自感系数是表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量, 只与线圈本身的因素有关,与其他因素无关。 (3)单位: 自感系数的单位是亨利,简称亨,符号是 H。常用的较小单位还 有毫亨(mH)和微亨(μH)。1 H=103 mH,1 H=106 μH。
(1)求出线圈 L 的电阻 RL。 (2)在图甲中,断开开关后通过灯泡的电流方向如何? (3)在 t2=1.6×10-3 s 时刻线圈 L 中的感应电动势的大小是多少?
解析:(1)由题图可知,开关 S 闭合电路稳定时,流过线圈 L 的电 流 I0=1.5 A 由欧姆定律得 I0=������ 解得
预习交流 2 怎样自制一个几微亨的线圈?怎样自制一个几亨利的线圈?
答案:把漆包线在铅笔上绕几圈,拔出铅笔后得到的线圈即为几 微亨的线圈;用数千匝的漆包线绕制线圈,插入铁芯,自感系数大约几 亨利。 4.磁场的能量 电源断开以后,线圈中的电流不会立即消失,电流仍然可以做功, 说明线圈储存了能量。线圈中有电流就有磁场,能量储存在磁场 中。当开关闭合时,线圈中的电流从无到有,其中的磁场也是从无到 有,这可以看成电源把能量输送给磁场,储存在磁场中。
2.做一做:一节电动势为 1.5 V 新干电池、几根导线、开关和 一个用于日光灯上的镇流器(线圈),几位同学手拉手连成一排,另一 位同学将电池、镇流器、开关用导线连接起来,并将它们和首、尾 两位同学两只空着的手相连,当开关“闭合”“断开”时,同学们会有什 么感觉?为什么?
简答:开关“闭合”时无感觉,“断开”时连成一排的同学都有触电 的感觉。当电路接通后人和镇流器都处于通电状态,但 1.5 V 的电 压不会使人有触电的感觉;对镇流器来说有一部分电能转化为磁场 能储存在镇流器中,电路断开的瞬间,这部分磁场能转化为电能释放 出来,由于自感很大,产生很高的自感电动势,所以使整排人都产生触 电感觉。
预习导引
1.互感现象 (1)如图所示,在闭合或断开开关 S 时,我们会观察到电流计的指 针有偏转,即在线圈 L2 中产生了感应电流。
(2)线圈 L1 和 L2 之间并没有用导线相连,但当线圈 L1 中的电流 变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈 L2 中产生感应电动 势,这种现象叫作互感,这种感应电动势叫作互感电动势。互感现象 是一种常见的电磁感应现象,利用互感现象可以把能量由一个线圈 传递到另一个线圈,变压器就是利用互感现象制成的。 (3)互感的应用: 利用互感现象可以把能量由一个线圈(或电路)传到另一个线圈 (或电路),如收音机的“磁性天线”、变压器等。