物理人教版（2019）选择性必修第二册2.4互感和自感（共24张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第二册2.4互感和自感（共24张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 12.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-03-28 14:17:02 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
第二章 电磁感应
人教版（2019）选修 第二册
2.4 互感和自感
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，知道自感系数的决定因素。4.了解自感现象中的能量转化。5.通过本节课的探究活动，培养学生参与科学探究活动的热情和实事求是的科学素养。
学习目标
一大一小两个线圈，它们之间并没有导线相连。小线圈与手机(或MP3等)的音频输出端连接，大线圈与有源音箱的输入端连接。把小线圈插入大线圈时就能在音箱上听见由手机输出的声音，这是为什么
导入新课
1.互感：互不相连的并相互靠近的两个线圈，当一个线圈的电流变化时，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.功能：
传递能量
一、互感现象
实例
变压器
无线充电
二、自感现象
思考：线圈中电流发生变化，是否也会在线圈本身激发感应电动势？
线圈电流正在减小
B
实验1.通电自感现象
现象：串联线圈的灯泡----逐渐亮起来
不串联线圈的灯泡----立即亮
分析:灯泡A1缓慢亮起的原因
总结：当电键闭合时，感应电动势阻碍了线圈中电流的增大，使得通过线圈的电流不能突变。
②B 与B方向相反
③由安培定则知：感应电流与原来电流方向相反
①B向左， （BS）
B
B
思考：最终仍旧一样亮，揭示出什么问题？
I1
I2
A1
A2
R
R1
E
S
是阻碍而不是阻止，只是延缓电流增加的时间。
实验2. 断电自感现象
现象:灯泡闪亮一下，然后熄灭。
B
总结：当电键断开时，感应电动势阻碍线圈中电流的减小，使得通过线圈的电流
不能突变。
①B向左， （BS）
当电路稳定时，I1②B 与B方向相同
③由安培定则知：感应电流与原来电流方向相同
分析:灯泡A闪亮一下，然后熄灭的原因
B’
I1
I2
A
E
S
思考
⑴分析回路中的电源及回路中电流方向
⑵延迟熄灭时间，为什么有更亮一下再熄灭？请归纳断电时，灯泡更亮一下的条件。
取经过灯泡电流向右为正方向，则
i
t
o
条件：
在电路稳定时，I1断电时线圈相当于电源
I1
I2
I1
I2
2.自感现象产生原因
1.自感概念
I原变化，引起 变化
小结：自感现象
当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈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。
自感电动势：
3.自感电动势的方向---自感电流方向
4.自感电动势的作用
I原增大，与I原方向相反
I原减小，与I原方向相同
阻碍原电流的变化
增反减同
注意：自感电动势只是延缓了电流的变化过程
练习1 如图所示，a、b是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，其直流电阻值与电阻R相同，且R大于小灯泡的电阻，闭合关开S，待电路达到稳定后，a、b两灯泡均可发光，由于自感作用，接通和断开开关S，灯泡a和b的发光情况分别是 （ ）
A．S接通时灯a先达到最亮，S断开时灯a后熄灭
B．S接通时灯a先达到最亮，S断开时灯b后熄灭
C．S接通时灯b先达到最亮，S断开时灯a后熄灭
D．S接通时灯b先达到最亮，S断开时灯b后熄灭
D
解析： 该电路可以看做是左右两部分并联后由串联起来。S刚刚接通时，L上的自感会使原电流慢慢增大，根据电路的特性，L支路上的电流增大时，和它并联的b上的电流就减小，和它串联的a上的电流就增大，所以S刚刚接通时b灯先达到最亮，随着自感的消失，b的电流逐渐减小，a的电流逐渐增大，由于L是一个自感系数很大的线圈，其直流电阻值与电阻R相同，故最后都趋于稳定且亮度相同；
S断开时，L和b构成自感回路，a不在回路中，所以S断开时，a立刻熄灭，b后熄灭。
故选D。
练习2 某同学利用如图所示的电路研究自感现象，图中，A1、A2为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大的电感线圈（其电阻小于灯泡电阻），闭合开关S后，灯泡均发光，断开开关S瞬间，下列说法正确的是 （ ） A.灯泡A1、A2同时立即熄灭
B.灯泡A1、A2都缓慢熄灭 C.灯泡A1立即熄灭，A2闪亮后再熄灭
D.灯泡A2立即熄灭，A1闪亮后再熄灭
C
解析： 断开开关S瞬间，灯泡A1立即熄灭；
因线圈L中电流减小，从而产生自感电动势阻碍电流的减小，L相当于电源，在L与A2中形成新的回路，则电流逐渐减小，因线圈L电阻小于灯泡电阻，则开始电路稳定时通过线圈L的电流大于通过灯泡A2的电流，则开关S断开瞬间，通过灯泡A2的的电流大于灯泡原来的电流，则灯泡A2闪亮后再逐渐熄灭。
1.明确电路状态
通电：动态→稳态
断电：稳态→动态
2.明确线圈L“角色”
通电：
稳态：
断电：
小结：通、断电自感分析方法
相当于断路或大电阻
短路（若阻值不可忽略，作为纯电阻电路）
电源作用
L-----自感系数
---电流变化率
由法拉第电磁感应定律
写成等式
1.自感电动势大小
2.自感系数L
①单位：亨利（H）
常用单位：毫亨，微亨
1H=103mH=106μH
三、自感系数
②决定L大小的因素
③物理意义：
线圈的大小
形状
匝数
是否有铁芯
描述线圈阻碍电流变化的本领。
思考与讨论
在断电自感的实验中，为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间，甚至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。
开关闭合时，线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中；
开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。
四、磁场的能量
分析：
1.互感
电能
磁场能
电能
A
B
实例：变压器
分析下列现象中能量的转化
B
B’
I1
I2
2.通电自感
开关闭合，电能变成磁场能，储存在线圈中，所以与线圈串联的灯逐渐变亮。
电能
磁场能
开关断电时，储存在线圈中的磁场能释放出来，转化为电能，这时灯A与线圈构成闭合回路，所以灯A逐渐变暗，或闪亮一下再熄灭。
3.断电自感
磁场能
电能
B
B’
I1
I2
A
一、互感现象
二、自感现象
三、自感系数
四、磁场的能量
课堂小结
课堂小结
通电自感现象
断电自感现象
单位
大小决定因素
自感电动势
第二章 电磁感应
人教版（2019）选修 第二册
2.4 互感和自感
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，知道自感系数的决定因素。4.了解自感现象中的能量转化。5.通过本节课的探究活动，培养学生参与科学探究活动的热情和实事求是的科学素养。
学习目标
一大一小两个线圈，它们之间并没有导线相连。小线圈与手机(或MP3等)的音频输出端连接，大线圈与有源音箱的输入端连接。把小线圈插入大线圈时就能在音箱上听见由手机输出的声音，这是为什么
导入新课
1.互感：互不相连的并相互靠近的两个线圈，当一个线圈的电流变化时，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.功能：
传递能量
一、互感现象
实例
变压器
无线充电
二、自感现象
思考：线圈中电流发生变化，是否也会在线圈本身激发感应电动势？
线圈电流正在减小
B
实验1.通电自感现象
现象：串联线圈的灯泡----逐渐亮起来
不串联线圈的灯泡----立即亮
分析:灯泡A1缓慢亮起的原因
总结：当电键闭合时，感应电动势阻碍了线圈中电流的增大，使得通过线圈的电流不能突变。
②B 与B方向相反
③由安培定则知：感应电流与原来电流方向相反
①B向左， （BS）
B
B
思考：最终仍旧一样亮，揭示出什么问题？
I1
I2
A1
A2
R
R1
E
S
是阻碍而不是阻止，只是延缓电流增加的时间。
实验2. 断电自感现象
现象:灯泡闪亮一下，然后熄灭。
B
总结：当电键断开时，感应电动势阻碍线圈中电流的减小，使得通过线圈的电流
不能突变。
①B向左， （BS）
当电路稳定时，I1
③由安培定则知：感应电流与原来电流方向相同
分析:灯泡A闪亮一下，然后熄灭的原因
B’
I1
I2
A
E
S
思考
⑴分析回路中的电源及回路中电流方向
⑵延迟熄灭时间，为什么有更亮一下再熄灭？请归纳断电时，灯泡更亮一下的条件。
取经过灯泡电流向右为正方向，则
i
t
o
条件：
在电路稳定时，I1
I1
I2
I1
I2
2.自感现象产生原因
1.自感概念
I原变化，引起 变化
小结：自感现象
当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈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。
自感电动势：
3.自感电动势的方向---自感电流方向
4.自感电动势的作用
I原增大，与I原方向相反
I原减小，与I原方向相同
阻碍原电流的变化
增反减同
注意：自感电动势只是延缓了电流的变化过程
练习1 如图所示，a、b是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，其直流电阻值与电阻R相同，且R大于小灯泡的电阻，闭合关开S，待电路达到稳定后，a、b两灯泡均可发光，由于自感作用，接通和断开开关S，灯泡a和b的发光情况分别是 （ ）
A．S接通时灯a先达到最亮，S断开时灯a后熄灭
B．S接通时灯a先达到最亮，S断开时灯b后熄灭
C．S接通时灯b先达到最亮，S断开时灯a后熄灭
D．S接通时灯b先达到最亮，S断开时灯b后熄灭
D
解析： 该电路可以看做是左右两部分并联后由串联起来。S刚刚接通时，L上的自感会使原电流慢慢增大，根据电路的特性，L支路上的电流增大时，和它并联的b上的电流就减小，和它串联的a上的电流就增大，所以S刚刚接通时b灯先达到最亮，随着自感的消失，b的电流逐渐减小，a的电流逐渐增大，由于L是一个自感系数很大的线圈，其直流电阻值与电阻R相同，故最后都趋于稳定且亮度相同；
S断开时，L和b构成自感回路，a不在回路中，所以S断开时，a立刻熄灭，b后熄灭。
故选D。
练习2 某同学利用如图所示的电路研究自感现象，图中，A1、A2为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大的电感线圈（其电阻小于灯泡电阻），闭合开关S后，灯泡均发光，断开开关S瞬间，下列说法正确的是 （ ） A.灯泡A1、A2同时立即熄灭
B.灯泡A1、A2都缓慢熄灭 C.灯泡A1立即熄灭，A2闪亮后再熄灭
D.灯泡A2立即熄灭，A1闪亮后再熄灭
C
解析： 断开开关S瞬间，灯泡A1立即熄灭；
因线圈L中电流减小，从而产生自感电动势阻碍电流的减小，L相当于电源，在L与A2中形成新的回路，则电流逐渐减小，因线圈L电阻小于灯泡电阻，则开始电路稳定时通过线圈L的电流大于通过灯泡A2的电流，则开关S断开瞬间，通过灯泡A2的的电流大于灯泡原来的电流，则灯泡A2闪亮后再逐渐熄灭。
1.明确电路状态
通电：动态→稳态
断电：稳态→动态
2.明确线圈L“角色”
通电：
稳态：
断电：
小结：通、断电自感分析方法
相当于断路或大电阻
短路（若阻值不可忽略，作为纯电阻电路）
电源作用
L-----自感系数
---电流变化率
由法拉第电磁感应定律
写成等式
1.自感电动势大小
2.自感系数L
①单位：亨利（H）
常用单位：毫亨，微亨
1H=103mH=106μH
三、自感系数
②决定L大小的因素
③物理意义：
线圈的大小
形状
匝数
是否有铁芯
描述线圈阻碍电流变化的本领。
思考与讨论
在断电自感的实验中，为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间，甚至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。
开关闭合时，线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中；
开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。
四、磁场的能量
分析：
1.互感
电能
磁场能
电能
A
B
实例：变压器
分析下列现象中能量的转化
B
B’
I1
I2
2.通电自感
开关闭合，电能变成磁场能，储存在线圈中，所以与线圈串联的灯逐渐变亮。
电能
磁场能
开关断电时，储存在线圈中的磁场能释放出来，转化为电能，这时灯A与线圈构成闭合回路，所以灯A逐渐变暗，或闪亮一下再熄灭。
3.断电自感
磁场能
电能
B
B’
I1
I2
A
一、互感现象
二、自感现象
三、自感系数
四、磁场的能量
课堂小结
课堂小结
通电自感现象
断电自感现象
单位
大小决定因素
自感电动势