学案新人教版选修3_2.doc

1、16 互感和自感学习目标 1.了解互感现象及其应用.2.能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象.3.了解自感电动势的表达式 E L ，知道自感系数的决定因素.4.了解自感现 I t象中的能量转化一、互感现象1互感：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，这种现象叫互感2应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器就是利用互感现象制成的3危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作二、自感现象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

2、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，这种现象称为自感由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势三、自感电动势与自感系数1自感电动势： E L ，其中 L 是自感系数，简称自感或电感单位：亨利，符号：H. I t2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四、自感现象中磁场的能量21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即学即用1判断下列说法的正误(1)两个线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象( )(2)自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反( )(3)

3、线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关( )(4)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势( )2如图 1 所示，电路中电源内阻不能忽略， L 的自感系数很大，其直流电阻忽略不计，A、B 为两个完全相同的灯泡，当 S 闭合时，A 灯_亮，B 灯_亮当 S 断开时，A 灯_熄灭，B 灯_熄灭(填“立即”或“慢慢”)图 1答案 慢慢 立即 慢慢 慢慢一、通电自感现象导学探究 如图 2 所示，先闭合 S，调节 R2使 A1、A 2的亮度相同，再调节 R1，使 A1、A 2都正常发光，然后断开 S.再次闭合 S，观察两只灯泡在电路接通的瞬间发光情况有什么不同？根据楞次定律分析现象产生的原因图

4、2答案 现象：灯泡 A2立即发光，灯泡 A1逐渐亮起来原因：电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈 L 的磁通量逐渐增加，为了阻碍磁通量的增加，感应电流产生的磁通量与原来电流产生的磁通量方向相反，则线圈中感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍了 L 中电流的增加，即推迟了电流达到稳定值的时间知识深化通电自感现象中，当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流的方向相反，阻碍电3流的增大，但不能阻止电流的变化例 1 (多选)在如图 3 所示的甲、乙电路中，电阻 R 和灯泡电阻的阻值相等，自感线圈 L的电阻值可认为是 0，在接通开关 S 时，则( )图 3A在电路甲中，A 将渐渐变亮B在电路

5、甲中，A 将先变亮，然后渐渐变暗C在电路乙中，A 将渐渐变亮D在电路乙中，A 将先由亮渐渐变暗，然后熄灭答案 AD解析 在电路甲中，当接通开关 S 时，通过与灯泡相连的自感线圈的电流突然增大，由于线圈的自感现象，开始时，自感线圈产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的流入，流入灯泡的电流很小；后来由于电流的不断流入，通过自感线圈的电流变化逐渐变慢，所以自感线圈的阻碍作用逐渐减小；当流过线圈的电流最大时，自感线圈不再有阻碍作用，所以通过灯泡的电流只能慢慢增大，故选项 A 正确在电路乙中，当接通开关 S 时，通过自感线圈的电流突然增大，由于线圈的自感现象，开始时，自感线圈就产生一个很大的自感电动势来阻

6、碍电流的流入，流入线圈的电流很小(可认为是 0)，电路中的电流可以认为都是从灯泡通过的，以后自感线圈的阻碍作用逐渐减小，通过自感线圈的电流逐渐增大，而通过灯泡的电流逐渐减小，直到流过线圈的电流最大时，自感线圈不再有阻碍作用，又因为自感线圈 L 的电阻值可认为是 0，所以灯泡被短路，故选项 D 正确分析通电自感需抓住三点1通电瞬间自感线圈处相当于断路；2电流增大过程中自感线圈对电流有阻碍作用，使线圈中的电流从 0 逐渐增大到稳定值；3电流稳定时自感线圈相当于导体(若直流电阻为 0，相当于导线)二、断电自感现象导学探究 如图 4 所示，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关4图 4(1)开关断开前后，

7、流过灯泡的电流方向相同吗？(2)在断开过程中，有时灯泡闪亮一下再熄灭，有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭，请分析上述两种现象发生的原因是什么？答案 (1)S 闭合时，灯泡 A 中的电流方向向左，S 断开瞬间，灯泡 A 中的电流方向向右，所以开关 S 断开前后，流过灯泡的电流方向相反(2)在开关断开后灯泡又闪亮一下的原因是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比开关断开前流过灯泡的电流大要想使灯泡闪亮一下再熄灭，就必须使自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡电阻而当线圈电阻大于或等于灯泡电阻时，灯泡就会缓慢变暗直至熄灭知识深化1当线圈中的电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同；2断电自感中，由于自感电动势

8、的作用，线圈中电流从原值逐渐减小若断开开关瞬间通过灯泡的电流大于断开开关前的电流，灯泡会闪亮一下；若断开开关瞬间通过灯泡的电流小于或等于断开开关前的电流，灯泡不会闪亮一下，而是逐渐变暗直至熄灭3自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化，但不能阻止线圈中电流的变化例 2 (多选)如图 5 甲、乙所示的电路中，电阻 R 和自感线圈 L 的电阻值都很小，且小于灯泡 A 的电阻，闭合开关 S，使电路达到稳定，灯泡 A 发光，则( )图 5A在电路甲中，断开 S，A 将渐渐变暗B在电路甲中，断开 S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗C在电路乙中，断开 S，A 将渐渐变暗D在电路乙中，断开 S，A 将先变得更亮，

9、然后渐渐变暗答案 AD解析 在电路甲中，灯 A 和线圈 L 串联，它们的电流相同，断开 S 时，线圈上产生自感电动势，阻碍原电流的减小，流过灯 A 的电流逐渐减小，灯 A 渐渐变暗在电路乙中，电阻 R 和灯 A 串联，灯 A 的电阻大于线圈 L 的电阻，电流则小于线圈 L 中的电流，断开 S 时，电源不再给灯泡供电，而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，通过 R、A 形成回路，灯 A 中电流5突然变大，灯 A 将先变得更亮，然后渐渐变暗，故 A、D 正确三、自感现象中的图象问题例 3 如图 6 所示的电路中，S 闭合且稳定后流过电感线圈的电流是 2 A，流过灯泡的电流是 1 A，现将 S 突然断

10、开，S 断开前后，能正确反映流过灯泡的电流 i 随时间 t 变化关系的图象是( )图 6答案 D解析 开关 S 断开前，通过灯泡 D 的电流是稳定的，其值为 1 A开关 S 断开瞬间，自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的自感电动势，使线圈中的电流从原来的 2 A 逐渐减小，方向不变，且同灯泡 D 构成回路，通过灯泡 D 的电流和线圈 L 中的电流相同，也应该是从 2 A 逐渐减小到零，但是方向与原来通过灯泡 D 的电流方向相反，D 对1断电时，若自感线圈能组成闭合回路，自感线圈处电流由原值逐渐减小，不能发生突变，而且电流方向也不变；若自感线圈不能组成闭合回路，自感线圈处电流

11、立即变为 0.2断电前后，无线圈的支路要注意电流方向是否变化.1(互感现象的理解)(多选)关于互感现象，下列说法正确的是( )A两个线圈之间必须有导线相连，才能产生互感现象B互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈C互感现象都是有益的6D变压器是利用互感现象制成的答案 BD解析 两个线圈之间没有导线相连，也能产生互感现象，选项 A 错误；互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈，选项 B 正确；互感现象并非都是有益的，有时会影响电路的正常工作，选项 C 错误；变压器是利用互感现象制成的，选项 D 正确2(对自感电动势的理解)关于线圈中自感电动势的大小，下列说法中正确的是( )A电感一定时，

12、电流变化越大，自感电动势越大B电感一定时，电流变化越快，自感电动势越大C通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零D通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大答案 B解析 电感一定时，电流变化越快， 越大，由 E L 知，自感电动势越大，A 错，B 对； I t I t线圈中电流为零时，电流的变化率不一定为零，自感电动势不一定为零，故 C 错；当通过线圈的电流最大时，若电流的变化率为零，自感电动势为零，故 D 错3(互感现象的理解)(多选)如图 7 所示，是一种延时装置的原理图，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

13、被释放则 ( )图 7A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，延时将变化答案 BC解析 线圈 A 中的磁场随开关 S1的闭合而产生，随 S1的断开而消失当 S1闭合时，线圈 A中的磁场穿过线圈 B，当 S2闭合，S 1断开时，线圈 A 在线圈 B 中的磁场变弱，线圈 B 中有感应电流，能够继续吸引 D 而起到延时的作用，所以 B 正确，A 错误；若 S2断开，线圈 B 中不产生感应电流而起不到延时作用，所以 C 正确，D 错误4(自感现象的分

14、析)(多选)如图 8 所示，带铁芯的电感线圈的电阻与电阻器 R 的阻值相同，A1、A 2是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是( )7图 8A闭合 S 瞬间，电流表 A1示数小于 A2示数B闭合 S 瞬间，电流表 A1示数等于 A2示数C断开 S 瞬间，电流表 A1示数大于 A2示数D断开 S 瞬间，电流表 A1示数等于 A2示数答案 AD解析 开关 S 闭合瞬间，线圈 L 中产生自感电动势阻碍电流增大，所以此时电流表 A1中的电流小于电流表 A2中的电流，A 项正确；开关 S 断开瞬间，线圈 L 与 A1、A 2和 R 构成回路，线圈 L 中产生自感电动势，阻碍电流减小，所以 A1、A 2中电流也逐渐减小，但始终相等，D项正确5(自感现象的图象问题)(多选)如图 9 所示，用电流传感器研究自感现象电源内阻不可忽略，线圈的自感系数较大，其直流电阻小于电阻 R 的阻值 t0 时刻闭合开关 S，电路稳定后， t1时刻断开 S，电流传感器连接计算机分别描绘了整个过程线圈中的电流 IL和电阻中的电流 IR随时间 t 变化的图象下列图象中可能正确的是( )图 9答案 AD