互感和自感教材.doc

互感和自感适用学科高中物理适用年级高中二年级适用区域安徽地区课时时长（分钟） 60知识点1、 自感现象、自感系数、自感电动势的公式2、 自感现象中自感电动势方向的判断、自感线圈中电流的变化特点教学目标知识与技能：1、 了解自感现象的电磁感应特点 2、 指导学生运用观察、实验、分析、综合的方法，认识自感现象及其特点 3、 明确自感系数的意义及决定条件过程与方法：1、 能用电磁感应原理，解释生产和生活中的某些自感现象2、 提高学生分析问题的能力和运用物理知识解决实际问题的能力情感态度与价值观：培养学生的应用能力让学生关注有关的生活、生产问题，感受物理的发展对当代社会发展的重要意义教学重点自感现象中自感电动势方向的判断、自感线圈中电流的变化特点教学难点自感现象中自感电动势方向的判断、自感线圈中电流的变化特点教学过程一、复习预习 前面我们学习了电磁感应现象，了解了几种不同形式的电磁感应现象如磁铁向线圈中插入或拔出时、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时等，都会引起感应电动势，发生电磁感应现象你们认为引起电磁感应现象最重要的条件是什么？ 不论用什么方式，也不管是什么原因，只要穿过电路的磁通量发生了变化，都能引起电磁感应现象。

如果电路是闭合的，电路中就会有感应电流二、知识讲解考点1：自感现象和自感电动势 当导体中电流发生变化时，导体自身产生的电磁感应现象，叫自感现象，在自感现象中产生的电动势叫自感电动势.自感电动势的表达式为：E=LΔI/Δt（不要求定量计算），L叫自感系数，自感系数的单位是亨利（H）. 自感系数由线圈自身条件决定，线圈直径大、长度长、单位长度匝数多，自感系数大；若线圈中有铁芯，自感系数会更大.考点2： 自感现象的一般性和特殊性一般性：自感电动势阻碍磁通量变化.特殊性：阻碍发生自感现象的导体自身电流的变化，即当它所在支路电流增大，自感电动势即与原电流方向相反，反之相同.考点3：自感现象的应用和防止图12-3-1应用：日光灯电路图：如图12-3-1所示：原理：当开关闭合后，电源电压加在启动器的两极之间，使氖泡发出辉光，产生的热量使U形动触片膨胀，接通电路.此时有电流过镇流器和灯丝，这时启动器停止放电，U形动触片冷却收缩，电路断开，镇流器线圈产生很高的自感电动势，电动势的方向与原电压的方向相同，因而形成一瞬间高压，加在灯管两端，使灯管中的气体放电，从而灯管成为电流通路，使日光灯发光.正常发光后，镇流器起到降压限流的作用，保证日光灯正常工作.图12-3-2防止：定值电阻的双线绕法如图12-3-2所示，双线并绕制成定值电阻器，以排除自感电动势的影响.考点4：自感现象的分析 分析自感现象时，除了要定性分析通电和断电时的自感现象外，还应半定量地分析电路中的电流变化，分析时主要抓住通过自感线圈的电流不能突变这一特点，其次是注意电路结构在稳定和不稳定时的变化.要明确自感电动势总是阻碍电流的变化.线圈中电流增大时，自感电动势（电流)方向与原电流方向相反，阻碍电流的增大；线圈中电流减小时，自感电动势（电流)方向与原电流方向相同，阻碍电流的减小.正是这种阻碍作用，使线圈中的电流只能从原来的值逐渐变化，不能发生突变.三、例题精析【例题1】图12-3-3中灯LA、LB完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则（ ）图12-3-3A.S闭合瞬间，LA、LB同时发光，接着LA变暗，LB变亮B.S闭合瞬间，LA不亮，LB立即亮C.S闭合瞬间，LA、LB都不立即亮D.稳定后再断开S瞬间，LB灯熄灭，LA灯亮并比开始时LB更亮【答案】A【解析】在S闭合瞬间，L支路中的电流从无到有发生“变化”，因此在L中产生自感电动势阻碍电流增加，由于自感系数较大，对电流的阻碍作用强，所以S接通的极短时间内L中电流几乎为零，L并没有起到“短路”作用.LA灯中有电流流过，LA、LB灯同时亮.由于L中电流从无到有很快稳定，感应电动势消失，上述那种电流的阻碍不存在，它对LA灯的短路作用形成，LA灯熄灭.由于电路电阻变小，LB便更亮，故A正确. 分析自感现象，关键是分清电流的变化，确定自感电动势的方向及怎样阻碍电流的变化.【例题2】下列关于自感现象的论述中，正确的是（ ）A.线圈的自感系数跟线圈内电流的变化率成正比B.当导体中电流减小时，自感电流的方向与原电流方向相反C.当导体中电流增大时，自感电流的方向与原电流方向相同D.穿过线圈的磁通量变化和线圈中电流的变化成正比【答案】D【解析】线圈的自感系数是由线圈本身性质决定的，与线圈长度、单位长度的匝数、线圈的横截面积、铁芯……有关，而与线圈内电流无关，A错.自感电流方向总是阻碍线圈中电流的变化，即原电流增大，自感电流与原电流方向相反，线圈中电流减小，自感电流的方向与原电流方向相同，B、C错.根据E=L和E=n比较可知ΔΦ∝ΔI,则D对.【例题3】如图12-3-4所示的电路中，A1、A2为完全相同的灯泡，线圈L的电阻忽略不计.下列说法中正确的是( )A.合上开关K接通电路时，A2先亮A1后亮，最后一样亮B.合上开关K接通电路时，A1和A2始终一样亮C.断开开关K切断电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿才熄灭D.断开开关K切断电路时，A1、A2同时立即熄灭【答案】A【解析】接通时，由于线圈的自感作用，A1支路相当于断路，电流增大得慢，A1后亮；稳定后，线圈的作用消失，又相当于短路，A1、A2并联，亮度一样；断开开关，都过一会儿才熄灭.四、课堂运用【基础】1、如图12-3-5所示，多匝线圈L的电阻和电池内阻都忽略不计，两个电阻的阻值都是R，电键S原来打开，电流I0=，今合上电键将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，此电动势（ ）图12-3-5A.有阻碍电流的作用，最后电流由I0减到零B.有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0C.有阻碍电流增大的作用，因而电流I0保持不变D.有阻碍电流增大的作用，但最后电流还是增大到2I0解析：根据电磁感应定律，自感电动势是阻碍电流增大的，到最终电路达到稳定时电流I==2I0，D对.答案：D2、某日光灯接通电源后，灯管两端一直发红光，但灯管就是不亮，可能的原因是（ ） A.电源电压过低 B.镇流器损坏 C.启动器内的电容击穿 D.启动器动静触片烧结不能分离解析：从日光灯电路可知，当启动器的动静触片不能分离时，启动器将日光灯管短路，有较大的电流一直通过日光灯管的灯丝，电流通过灯丝发热使灯丝发红.答案：D【巩固】1、在下列四个日光灯的接线图中，S为起辉器，L为镇流器，图12-3-6中正确的是（ ）图12-3-6解析：日光灯电路的接法是：启动器与灯管并联，镇流器与灯管串联.答案：A2、如图12-3-7所示，L是电感足够大的线圈，其直流电阻可忽略不计，D1和D2是两个相同的灯泡.若将开关S闭合，待灯泡亮度稳定后，再断开开关S，则（ ）图12-3-7A.S闭合时，D2先亮，然后D1再亮B.S闭合时，D1很亮，D2逐渐亮，最后D1和D2一样亮C.S断开时，D2立即熄灭，D1会更亮一下才熄灭D.S断开时，D1立即熄灭，D2会更亮一下再熄灭解析：S闭合时，电路中电流增大，线圈中电流瞬时为零.D1、D2立即亮且一样亮，当电路稳定时，线圈L不再产生自感电动势，将D1短路，D1熄灭，D2变得更亮.当S断开时，D2立即熄灭；线圈产生自感电动势使D1闪一下再熄灭.答案：C【拔高】1、如图12-3-8所示电路中，S是闭合的，此时流过L的电流为i1,流过灯A的电流为i2,且i1

当电流增大时，产生的自感电动势的方向与电流方向相反，阻碍电流增大；当电流减小时，产生的自感电动势的方向与电流方向相同，阻碍电流减小由于自感电动势的作用，闭合电键后，串联有自感元件的支路中电流不能立即增大；断开电键后，串联有自感元件的支路中电流不能立即减小到零课后作业【基础】1．关于线圈的自感系数，下列说法中正确的是(　　)A．线圈中电流变化量越大，线圈的自感系数越大B．若线圈中通入恒定电流时，线圈的自感系数等于零C．当线圈中的电流均匀增大时，线圈的自感系数也均匀增大D．不管线圈中是否通入电流及电流如何变化，线圈的自感系数均不变解析：线圈的自感系数是线圈本身的属性，由线圈自身的因素决定，与线圈是否通电，以及所通电流的变化情况无关所以只有D项正确答案：D2. 在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采用双线并绕的方法，如图1所示，其道理是(　　)A．当电路中的电流变化时，两股导线产生的自感电动势相互抵消B．当电路中的电流变化时，两股导线产生的感生电流相互抵消C．当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量相互抵消 图1D．以上说法都不对解析：由于采用了双线并绕的方法，当电流通过时，两股导线中的电流方向是相反的，不管电流怎样变化，任何时刻两股导线中的电流总是等大反向的，所产生的磁通量也是等大反向的，故总磁通量等于零，在该线圈中不会产生电磁感应现象，因此消除了自感，选项A、B错误，只有C正确。

答案：C3．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图2所示的电路检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是(　　)图2A．电源的内阻较大　　　　 B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大解析：由自感规律可知在开关断开的瞬间造成灯泡闪亮以及延时的原因是圈中产生了与原电流同向的自感电流且大于稳定时通过灯泡的原电流由题图可知灯泡和线圈构成闭合的自感回路，与电源无关，故A错；造成不闪亮的原因是自感电流不大于稳定时通过灯泡的原电流，当线圈电阻小于灯泡电阻时才会出现闪亮现象，故B错C正确自感系数越大，则产生的自感电流越大，灯泡更亮，故D错答案：C4. 在如图3所示电路中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为零点在表盘中央的相同的电流表当开关S闭合时。