高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊(cè)第二章 電磁感應(yīng)4 互感和自感完美版課件ppt

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊(cè)第二章 電磁感應(yīng)4 互感和自感完美版課件ppt，共19頁(yè)。PPT課件主要包含了學(xué)習(xí)目標(biāo)，互感現(xiàn)象，自感現(xiàn)象，自感系數(shù)，磁場(chǎng)的能量，本課小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解互感和自感現(xiàn)象，會(huì)用自感與互感解釋簡(jiǎn)單的電磁現(xiàn)象；知道互感現(xiàn)象與自感現(xiàn)象市磁場(chǎng)能變化的一種表現(xiàn)。2.會(huì)從法拉第電磁感應(yīng)定律的視角認(rèn)識(shí)自感現(xiàn)象，了解自感系數(shù)，體會(huì)推理分析的科學(xué)思維方法。3.知道互感現(xiàn)象與自感現(xiàn)象的防止和應(yīng)用。
問(wèn)題：兩個(gè)線圈A、B之間并沒(méi)有導(dǎo)線相連，線圈A與手機(jī)（或MP3等）的音頻輸出端連接，線圈B與擴(kuò)音器的輸入端連接。把線圈A插入線圈B時(shí)就能在擴(kuò)音器上聽(tīng)見(jiàn)由手機(jī)輸出的聲音，這是為什么？
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)的現(xiàn)象。產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫作互感電動(dòng)勢(shì)。
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，變壓器、收音機(jī)的“磁性天線”就是利用互感現(xiàn)象制成的。
互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個(gè)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(shí)會(huì)影響電路正常工作。
兩個(gè)線圈之間并沒(méi)有導(dǎo)線相連，但當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
在法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)線圈并沒(méi)有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，在另一個(gè)線圈中為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢？
例. 如圖甲所示，A、B 兩絕緣金屬環(huán)套在同一鐵芯上，A 環(huán)中電流 iA 隨時(shí)間 t 的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說(shuō)法中正確的是(　 ) A．t1 時(shí)刻，兩環(huán)作用力最大 B．t2 和 t3 時(shí)刻，兩環(huán)相互吸引 C．t2 時(shí)刻兩環(huán)相互吸引，t3 時(shí)刻兩環(huán)相互排斥 D．t3 和 t4 時(shí)刻，兩環(huán)相互吸引
解析：t1 時(shí)刻B 中感應(yīng)電流為零，故兩環(huán)作用力為零，A錯(cuò)誤；t2 和 t3 時(shí)刻A環(huán)中電流在減小，則B環(huán)中產(chǎn)生與A環(huán)中同向的電流，故相互吸引，B正確，C錯(cuò)誤，t4 時(shí)刻A中電流為零，兩環(huán)無(wú)相互作用，D錯(cuò)誤。
當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)在線圈本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。
由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫作自感電動(dòng)勢(shì)。
3. 開(kāi)關(guān)閉合時(shí)觀察燈泡的發(fā)光情況
在右圖電路中，兩個(gè)燈泡 A1 和A2 的規(guī)格相同，A1 與線圈L 串聯(lián)后接到電源上，A2 與可調(diào)電阻R 串聯(lián)后接到電源上。先閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻R，使兩個(gè)燈泡的亮度相同，再調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R1，使它們都正常發(fā)光，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。重新接通電路。注意觀察，在開(kāi)關(guān)閉合的時(shí)候兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況
4. 觀察開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)燈泡的亮度
按圖連接電路。先閉合開(kāi)關(guān)使燈泡發(fā)光，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)。注意觀察開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)燈泡的亮度。思考下列問(wèn)題。1. 電源斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)線圈L 的電流減小，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用是使線圈L 中的電流減小得更快些還是更慢些？2. 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈可以看作一個(gè)電源，它能向外供電。由于開(kāi)關(guān)已經(jīng)斷開(kāi)，線圈提供的感應(yīng)電流將沿什么路徑流動(dòng)？
3. 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，通過(guò)燈泡的感應(yīng)電流與原來(lái)通過(guò)它的電流方向是否一致？4. 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，通過(guò)燈泡的感應(yīng)電流是否有可能比原來(lái)的電流更大？為了使實(shí)驗(yàn)的效果更明顯，對(duì)線圈L 應(yīng)該有什么要求？
5. 對(duì)通電自感的理解
6. 對(duì)斷電自感的理解
如圖所示，當(dāng)電流處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，流過(guò)L的電流為I1＝ (電源內(nèi)阻不計(jì))，方向由a→b；流過(guò)燈泡A的電流I2＝ ，斷開(kāi)S的瞬間，I2立即消失，而由于線圈的自感，I1不會(huì)馬上消失，線圈總力圖維持I1的存在，所以線圈上產(chǎn)生一個(gè)b端為正、a端為負(fù)的自感電動(dòng)勢(shì)，與燈泡組成abcd回路，此時(shí)流過(guò)A的電流則由I2變成I1，方向由d→c變成c→d?？梢?jiàn)通過(guò)A的電流大小與方向都發(fā)生了變化。
至于燈泡中的電流是否增大一下再減小(也就是燈泡是否閃亮一下再熄滅) ，取決于 I2 與 I1 誰(shuí)大誰(shuí)小，也就是取決于 R 和 r 誰(shuí)大誰(shuí)小。（1）如果 R＞r，就有 I1＞I2，燈泡會(huì)先更亮一下再漸漸熄滅。（2）如果 R＝r，燈泡會(huì)由原來(lái)亮度漸漸熄滅。（3）如果 R＜r，燈泡會(huì)先立即暗一些，然后漸漸熄滅。
例. 如圖所示，線圈L的電阻和電源內(nèi)阻都很小，可忽略不計(jì)，電路中兩個(gè)電阻的阻值均為R ，開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān) S 斷開(kāi)，此時(shí)電路中電流為 I0?，F(xiàn)將開(kāi)關(guān)S閉合，線圈L中有自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，下列說(shuō)法中正確的是(　　 )A．由于自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙電流的作用，電路中電流最終由 I0 減小到零B．由于自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙電流的作用，電路中電流最終小于 I0C．由于自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙電流的作用，電路中電流將保持 I0 不變D．自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙電流增大的作用，但電路中電流最終還要增大到 2I0
解析：當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，通過(guò)線圈的電流增大，在線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增大，但“阻礙”不是“阻止”，“阻礙”實(shí)質(zhì)上是“延緩”，電路中的電流不會(huì)立刻變?yōu)?I0，但最終仍會(huì)增大到2I0。選項(xiàng)D正確。
1. 自感電動(dòng)勢(shì)的大小
其中L是自感系數(shù)，簡(jiǎn)稱自感或電感，單位：亨利，符號(hào)為H。常用的單位還有毫亨（mH）、微亨（μH）。
（1）決定線圈自感系數(shù)的因素：
（2）自感系數(shù)的單位：亨利，簡(jiǎn)稱亨，符號(hào)是 H。常用單位：毫亨（m H） 微亨（μH）
實(shí)驗(yàn)表明，線圈越大，越粗，匝數(shù)越多，自感系數(shù)越大。另外，帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵芯時(shí)大得多。
2.自感物理意義：描述線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的能力
1. 自感現(xiàn)象中的磁場(chǎng)能量
（1）線圈中電流從無(wú)到有時(shí)：磁場(chǎng)從無(wú)到有，電源的能量輸送給磁場(chǎng)，儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中。（2）線圈中電流減小時(shí)：磁場(chǎng)中的能量釋放出來(lái)轉(zhuǎn)化為電能。
2.線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性”，應(yīng)該怎樣理解？3.電的“慣性”大小與什么有關(guān)？
當(dāng)線圈通電瞬間和斷電瞬間，自感電動(dòng)勢(shì)都要阻礙線圈中電流的變化，使線圈中的電流不能立即增大到最大值或不能立即減小為零
電的“慣性”大小決定于線圈的自感系數(shù)
1、 當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱為互感。互感現(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱為互感電動(dòng)勢(shì)。2、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。3、自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。（1）自感電動(dòng)勢(shì)的作用：阻礙導(dǎo)體中原來(lái)的電流變化。（2）自感電動(dòng)勢(shì)大?。?、自感系數(shù)L：與線圈的大小、形狀、圈數(shù)及有無(wú)鐵心有關(guān)5、磁場(chǎng)具有能量
1.某電磁沖擊鉆的原理圖如圖所示，若突然發(fā)現(xiàn)鉆頭M向右運(yùn)動(dòng)，則可能是（　?。〢.開(kāi)關(guān)S閉合瞬間B.開(kāi)關(guān)S由閉合到斷開(kāi)的瞬間C.開(kāi)關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動(dòng)變阻器滑片P向左迅速滑動(dòng)D.開(kāi)關(guān)S已經(jīng)是閉合的，滑動(dòng)變阻器滑片P向右迅速滑動(dòng)
解析：當(dāng)一個(gè)線圈的電流發(fā)生變化時(shí)，由于互感作用，相鄰線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)含有電源的線圈中電流增大時(shí)，線圈M中產(chǎn)生感應(yīng)電流且受斥力作用而向右運(yùn)動(dòng)。
2.［多選］如圖所示，A、B是相同規(guī)格的白熾燈，L是自感系數(shù)很大、電阻可忽略的自感線圈。下列說(shuō)法正確的是（　?。〢. 閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，A、B燈同時(shí)亮B. 閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，B燈比A燈先亮，最后一樣亮C. 閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，A燈比B燈先亮，最后一樣亮D. 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，A燈與B燈同時(shí)慢慢熄滅
解析：B對(duì)，A、C錯(cuò)：開(kāi)關(guān)S閉合的瞬間，電源的電壓同時(shí)加到兩支路的兩端，B燈立即發(fā)光。由于自感線圈的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流增大，A燈逐漸變亮，由于線圈的電阻可以忽略，最后兩燈一樣亮。D對(duì)：斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間，流過(guò)自感線圈的電流將要減小，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，自感線圈與兩燈構(gòu)成閉合回路，兩燈逐漸同時(shí)熄滅，由于開(kāi)始時(shí)兩燈的電流相同，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間，通過(guò)兩燈的電流不變，則兩燈不會(huì)出現(xiàn)閃亮，而是慢慢熄滅。
3.如圖所示的電路，開(kāi)關(guān)原先閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，規(guī)定向左流過(guò)電阻R1的電流方向?yàn)檎较?，在某一時(shí)刻突然斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，則通過(guò)電阻R1的電流I1在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)前后隨時(shí)間變化的圖線可能是（　?。?br/>【解析】S斷開(kāi)前I1方向向左，為正方向；斷開(kāi)后，由于線圈的自感現(xiàn)象，使R1中的電流方向向右，大小可能比原I1大或小或相等，然后逐漸減小到0。