教科版_选修3-2_ 第一章 电磁感应 _ 6. 自感课件30张PPT

1.6 自感
1.通过对两个自感实验的观察与分析，知道什么叫自感现象，理解它产生的机理和起到的作用
2.知道自感电动势大小的决定因素，知道自感系数的决定因素
3.初步了解磁场具有能量
4.知道自感的危害预防以及应用
新课引入：
通电线圈电流发生改变时，线圈自身会不会产生感应电动势和感应电流呢？
I变大或变小
1.由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象。
2.自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
自感现象
3.自感电动势的作用：
阻碍导体中原来电流的变化（增反减同）。
(1)导体中原电流增大时，自感电动势阻碍它增大。
(2)导体中原电流减小时，自感电动势阻碍它减小。
4.自感电动势的大小：
自感电动势的大小：
1.自感电动势的大小：与电流的变化率成正比
2.自感系数 L－简称自感或电感
（1）决定线圈自感系数的因素：
1
2
3
线圈越大、匝数越多，它的自感系数越大；
给线圈中加入铁芯，自感系数比没有铁芯时大得多。
单位：亨利，简称亨，符号：H
其他单位：毫亨（mH）、微亨（μH）
（2）
实验探究一：通电自感现象
2.再调节变阻器R1使两个灯泡都正常发光。
3.然后断开开关S。
1.先合上开关S，调节变阻器R的电阻，使同样规格的两个灯泡A1和A2的明亮程度相同。
观察：重新接通电路时，
两个灯泡亮度的变化情况。
现象：
灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。
问题：与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？
解释：在接通电路的瞬间，电路中的电流增大，穿过线圈L的磁通量也随着增大，因而线圈中必然会产生感应电动势，这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大，所以通过A1的电流只能逐渐增大，灯泡A1只能逐渐亮起来。
实验探究二（断电自感）：
1.把灯泡A和带铁芯的线圈L并联在直流电路中。
2.接通电路，待灯泡正常发光，断开电路。
A
L
S
观察：当电路断开时，灯泡A的亮度变化情况。
现象：
S断开时，A灯突然闪亮一下才熄灭。
问题1：灯泡A为什么要过一会才熄灭？
问题2：灯泡A为什么要闪亮一下再熄灭？
解释：在电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就很快减少，因而在线圈中产生感应电动势。虽然这时电源已经断开，但线圈L和灯泡A组成了闭合电路，在这个电路中有感应电流通过，所以灯泡不会立即熄灭。由于断电后流过灯泡的电流比断开前大，故闪亮一下后再逐渐熄灭。
问题3：试从能量的角度加以讨论为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间？
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，线圈相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。
例题1.在如图所示的甲、乙电路中，电阻R和灯泡电阻值相等，自感线圈L的电阻值可认为是零．在接通开关S时，则(　　)



A．在电路甲中，A将渐渐变亮
B．在电路甲中，A将先变亮，后渐渐变暗
C．在电路乙中，A将渐渐变亮
D．在电路乙中，A将由亮渐渐变暗，后熄灭

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总结提升：
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).
　例题2.如图甲、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(　　)
A.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，然后渐渐变暗
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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.
例题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变化关系的图像是(　　)
D
技巧点拨：
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.
课堂小结
1.通电瞬间，灯泡会不会立即亮的判断依据：
是否与线圈串联
2.断电瞬间，灯泡是否立即熄灭的判断依据：
看是否与线圈组成闭合回路
3.断电瞬间，灯泡是否会闪亮一下的依据：
断后电流和断前电流大小比较
4.断电瞬间，电流方向是否改变的依据：
断电前与线圈是并联还是串联
1.关于自感现象，下列说法正确的是（ ）
A.感应电流一定和原电流方向相反
B.线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大
C.对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感系数较大
D.对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势较大
D
2.实验一中，当电键闭合后，通过灯泡A1的电流随时间变化的图像为
图；通过灯泡A2的电流随时间变化的图像为 图。
C
A
L A1
R A2
S R1
I
t
I
t
I
t
I
t
A B C D
3.如右图，若线圈L的电阻RL与灯泡A的电阻RA相等，则电键断开前后通过线圈的电流随时间变化的图像为 图，通过灯泡的电流随时间的变化图像为 图；
A
L
S
A
C
若RL远小于RA，则电键断开前后通过线圈的电流随时间变化的图像为 图，通过灯泡的电流图像为 图。
B
D
4.如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S的瞬间会有（ ）
A.灯A立即熄灭　　　　　
B.灯A慢慢熄灭
C.灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭　　
D.灯A突然闪亮一下再突然熄灭
A
A
L
S
5.如图电路，合上S时，发现电流表A1指针向右
偏，则当断开S的瞬间，电流表A1 、 A2指针的偏
转情况是（电流表A1 、 A2完全相同）:( )
A.A1向左，A2向右
B.A1向右，A2向左
C.A1 、A2都向右
D.A1 、A2都向左
R2
L
R1
S
A1
A2
A
6.如图9所示，带铁芯的电感线圈的电阻与电阻器R的阻值相同，A1、A2是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是(　　)
A.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
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(选做)7.如图所示，a、b灯分别标有“36V 40W”和“36V 25W”，闭合电键，调节R，使a、b都正常发光。这时断开电键后重做实验：电键闭合后看到的现象是什么？稳定后那只灯较亮？再断开电键，又将看到什么现象？
a
b
L
R
8(选做)如图10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.t＝0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变化的图像.下列图像中可能正确的是(　　)
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自感系数很大有时会产生危害：
自感坏处自感现象有时非常有害，具有大自感线圈的电路断开时，因电流变化很快，会产生很大的自感电动势，导致击穿线圈的绝缘保护，或在电闸断开的间隙产生强烈电弧，可能烧坏电闸开关，如周围空气中有大量可燃性尘粒或气体还可引起爆炸
电子设备中常要用一种没有电感的精密电阻，它是用一根电阻线对折后绕制（双线并绕法）成的线圈，如图所示，为什么这种结构的电阻会没有电感呢？
自感的避免：
双线绕法的两线中的电流大小相等，方向相反，产生的磁场大小也相等，但是方向相反，叠加之后互相抵消。
日光灯中的镇流器利用了自感现象
自感的应用：
一、自感现象
1.由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应
现象，叫自感现象。
2.通电自感 产生的感应电动势阻碍自身电流的增大
断电自感 产生的感应电动势阻碍自身电流的减小
二、自感系数
1.自感电动势的大小：
2.自感系数L：与线圈的大小、形状、匝数及有无铁芯有关
3.磁场具有能量
谢谢指导！