2018-2019学年高二物理人教版选修3-2课件：第四章 6 互感和自感

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 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。
������ 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
(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
2.做一做:一节电动势为 1.5 V 的新干电池、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。
(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。
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。
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。
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。
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互感和自感
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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。