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    2023-2024学年粤教版(2019)选择性必修第二册 2.4互感和自感 课件
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    粤教版 (2019)选择性必修 第二册第四节 互感和自感课文课件ppt

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    这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第二册第四节 互感和自感课文课件ppt,共55页。PPT课件主要包含了关键能力合作探究,课堂检测素养达标,课时作业巩固演练,感应电动势,互感现象,电磁感应,断电自感,自感电动势,答案D等内容,欢迎下载使用。

    必备知识 自主学习
    [知识梳理]一、互感现象1.定义: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在另一个线圈中激发出了 的现象。产生的电动势叫作互感电动势。2.应用:互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈,变压器、收音机的“磁性天线”就是利用 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正常工作。
    二、自感现象1.自感现象:由于线圈本身的电流变化而产生的 现象。2.自感电动势:在 现象中产生的感应电动势。
    3.通电自感和断电自感
    三、生活、生产中的自感现象自感现象广泛地存在于生活、生产之中。人们常常利用自感现象比如 来产生高压。日光灯、汽车发动机点火器、煤气灶电子点火器等都利用了这一原理。自感现象也会产生危害,生产中的大型电动机一般都有自感系数很大的线圈。当电路中开关断开时,线圈会产生很大的 ,危害操作人员的安全。
    [自主评价]1.判断正误(1)两线圈相距较近时,可以产生互感现象,相距较远时,不产生互感现象。( )(2)在实际生活中,有的互感现象是有害的,有的互感现象可以利用。( )(3)只有闭合的回路才能产生互感。( )(4)线圈自感电动势的大小与自感系数L有关,反过来,L与自感电动势也有关。( )(5)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。( )
    2.情景思考无轨电车在行驶的过程中,为什么车顶上的车弓处会产生电火花?提示:由于车身颠簸,可使车弓瞬间离开电网;由于自感现象,电车内部的电动机的线圈会产生一个较大的瞬时自感电动势;由于这个电动势较大,使车弓与电网之间的空气电离,产生放电现象。
    提示:磁感线是闭合的,磁感线通过另一个线圈使得另一线圈磁通量发生变化。
    1.互感现象是一种常见的电磁感应现象,它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。2.互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路。变压器就是利用互感现象制成的。
    A.t1时刻,两环作用力最大B.t2和t3时刻,两环相互吸引C.t2时刻两环相互吸引,t3时刻两环相互排斥D.t3和t4时刻,两环相互吸引
    [解析] t1时刻感应电流为零,故两环作用力为零,A错误;t2和t3时刻A环中电流在减小,则B环中产生与A环中同向的电流,故相互吸引,B正确,C错误;t4时刻A中电流为零,两环无相互作用,D错误。[答案] B
    针对训练1.在同一铁芯上绕着两个线圈,单刀双掷开关原来接在1处,现把它从1扳到2,如图所示,试判断在此过程中,在电阻R上的电流方向是(  )A.先由P→Q,再由Q→PB.先由Q→P,再由P→QC.始终由Q→PD.始终由P→Q
    解析:开关由1扳到2,线圈A中电流产生的磁场由向右变为向左,先减小后反向增加,由楞次定律可得R中电流始终由Q→P,C正确。答案:C
    提示:灯泡A2立刻发光,跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。
    1.对自感现象的分析思路(1)明确通过自感线圈的电流大小的变化情况(是增大还是减小)。(2)根据“增反减同”,判断自感电动势的方向。(3)分析阻碍的结果:当电流增强时,由于自感电动势的作用,线圈中的电流逐渐增大,与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大;当电流减小时,由于自感电动势的作用,线圈中的电流逐渐减小,与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小。
    2.自感现象中,灯泡亮度变化的问题
    A.S闭合的瞬间,灯A、B同时发光,接着灯A变暗,灯B更亮,最后灯A熄灭B.S闭合瞬间,灯A不亮,灯B立即亮C.S闭合瞬间,灯A、B都不立即亮D.稳定后再断开S的瞬间,灯B立即熄灭,灯A闪亮一下再熄灭
    [解析] S接通的瞬间,L所在支路中电流从无到有发生变化,因此,L中产生的自感电动势阻碍电流增加。由于有铁芯,自感系数较大,对电流的阻碍作用也就很强,所以S接通的瞬间L中的电流非常小,即干路中的电流几乎全部流过灯A,所以灯A、B会同时亮;又由于L中电流逐渐稳定,感应电动势逐渐消失,灯A逐渐变暗,线圈的电阻可忽略,对灯A起到“短路”作用,因此灯A最后熄灭。这个过程电路的总电阻比刚接通时小,由恒定电流知识可知,灯B会更亮。稳定后S断开瞬间,由于线圈的电流较大,L与灯A组成回路,灯A要闪亮一下再熄灭,灯B立即熄灭。[答案] AD
    (1)断开开关后,灯泡是否瞬间变得更亮,取决于电路稳定时两支路中电流的大小关系,即由两支路中电阻的大小关系决定。(2)若断开开关后,线圈与灯泡不能组成闭合回路,则灯泡会立即熄灭。(3)自感线圈直流电阻小与直流电阻不计含义不同,稳定时,前者相当于定值电阻,后者出现短路。
    针对训练2.如图所示,电阻R的阻值和线圈自感系数L的值都较大,线圈的电阻不计,A、B是两只完全相同的灯泡,则下列说法正确的是(  )
    A.当开关S闭合时,B比A先亮,然后A熄灭B.当开关S闭合时,B比A先亮,然后B熄灭C.当电路稳定后开关S断开时,A立刻熄灭,B逐渐熄灭D.当电路稳定后开关S断开时,B立刻熄灭,A闪一下后再逐渐熄灭
    解析:当开关S闭合时,由于电阻R的阻值和线圈自感系数L的值都较大,通过L和R的电流很小,相当于断路,A、B两灯一起亮,稳定后A灯被线圈L短路后熄灭,选项A、B错误;当电路稳定后开关S断开时,B灯立刻熄灭,因为线圈L中会产生自感电动势,阻碍本身电流的减小,此电流会通过A灯形成回路,由于不计线圈的电阻,所以A灯闪一下后再逐渐熄灭,选项D正确,C错误。答案:D
    3.如图所示,线圈L的自感系数足够大,其直流电阻忽略不计,LA、LB是两个相同的灯泡,且在下列实验中不会烧毁,电阻R2的阻值约等于R1的两倍,则(  )A.闭合开关S时,LA、LB同时达到最亮,且LB更亮一些B.闭合开关S时,LA、LB均慢慢亮起来,且LA更亮一些C.断开开关S时,LA慢慢熄灭,LB马上熄灭D.断开开关S时,LA慢慢熄灭,LB闪亮后慢慢熄灭
    解析:由于灯泡LA与线圈L串联,灯泡LB与电阻R2串联,当S闭合的瞬间,通过线圈的电流突然增大,线圈产生自感电动势,阻碍电流的增加,所以LB比LA先亮,A、B错误。由于LA所在的支路电阻阻值偏小,故稳定时电流大,即LA更亮一些;当S断开的瞬间,线圈产生自感电动势,两灯组成串联电路,电流从线圈中原来电流开始减小,即从IA减小,故LA慢慢熄灭,LB闪亮后慢慢熄灭,C错误,D正确。答案:D
    提示:当线圈通电瞬间和断电瞬间,自感电动势都要阻碍线圈中电流的变化,使线圈中的电流不能立即增大到最大值或不能立即减小为零,即线圈中的电流不能“突变”。电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数。
    [解析] 开关S闭合的瞬间,由于L的阻碍作用,由R与L组成的支路相当于断路,后来由于L的阻碍作用不断减小,相当于外电路并联部分的电阻不断减小,根据闭合电路欧姆定律可知,整个电路中的总电流增大,由U内=Ir得内电压增大,由UAB=E-Ir得路端电压UAB减小。电路稳定后,由于R的阻值大于灯泡D的阻值,所以流过L支路的电流小于流过灯泡D的电流。当开关S断开时,由于L的自感作用,流过灯泡D的电流立即与流过L的电流相等,与灯泡D原来的电流方向相反且逐渐减小,即UAB反向减小,选项B正确。[答案] B
    (1)L中电流变化时,自感电动势对电流有阻碍作用,随时间延续,其阻碍作用逐渐变小。(2)UAB有正负之分,根据流过灯泡D的电流方向确定UAB的正负。
    针对训练4.在如图所示的电路中,两个相同的小灯泡A1和A2分别串联一个带铁芯的线圈L和一个滑动变阻器R。闭合开关S后,调整R,使A1和A2发光的亮度一样,此时流过两个灯泡的电流均为I。然后,断开开关S。若t′时刻再闭合开关S,则在t′前后的一小段时间内,选项图中正确反映流过A1的电流i1、流过A2的电流i2随时间t变化的图像是(  )
    解析:由题中给出的电路可知,电路由L与A1和A2与R两个支路并联,在t′时刻,A1支路的电流因为有L的自感作用,所以i1由0逐渐增大,A2支路为纯电阻电路,i2不存在逐渐增大或减小的过程,故选项B正确。答案:B
    5.在如图所示的电路中,S闭合且稳定后流过线圈的电流是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(  )
    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,故选D。答案:D
    互感现象在日常生活中的应用1.互感现象是一种常见的电磁感应现象,它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。2.互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路。变压器就是利用互感现象制成的。
    3.在日常生活中常利用互感现象控制电路,家庭用的“漏电保护器”和“延时开关”都是利用互感原理工作的。4.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,这时要求设法减小电路间的互感影响。
    A.由于线圈A的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用B.由于线圈B的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用C.如果断开线圈B的开关S2,无延时作用D.如果断开线圈B的开关S2,延时将变长
    [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、S1断开时,线圈A在线圈B中的磁场变弱,线圈B中产生感应电流,使电磁铁F仍有磁性,继续吸引D而起到延时的作用,所以选项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,所以选项C正确,D错误。[答案] BC
    1.关于自感现象、自感系数、自感电动势,下列说法正确的是(  )A.当线圈中通恒定电流时,线圈中没有自感现象,线圈自感系数为零B.线圈中电流变化越快,线圈中的自感系数越大C.自感电动势与原电流方向相反D.对于确定的线圈,其产生的自感电动势与其电流变化率成正比
    2.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
    解析:本题中,当开关S断开时,由于通过自感线圈的电流从有变到零,线圈将产生自感电动势,但由于线圈L与灯A在S断开后不能形成闭合回路,故在开关断开后通过灯A的电流为零,灯立即熄灭,故A正确。答案:A
    3.在如图所示的电路中,a、b、c为三个完全相同的灯泡,L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈,E为电源,S为开关。关于三个灯泡,下列说法正确的是(  )A.合上开关,c、b先亮,a后亮B.合上开关一会后,a、b、c一样亮C.断开开关,b、c同时熄灭,a缓慢熄灭D.断开开关,c马上熄灭,b闪一下后和a一起缓慢熄灭
    解析:开关S闭合瞬间,因线圈L的电流增大,导致出现自感电动势,阻碍电流的增大,则b、c先亮,a后亮,故A正确;合上开关一会后,因线圈中电流恒定,则线圈L相当于导线,所以a、b一样亮,c的电流是a、b的电流之和,故c比a、b更亮,故B错误;断开开关S的瞬间,由自感的特性可知L和a、b组成的回路中有电流,导致a、b一起缓慢熄灭,而c没有电流通过,则马上熄灭,a、b、c为三个完全相同的灯泡,则a与b的电流是相等的,b不会闪一下,故C、D错误。答案:A
    4.(多选)如图所示的电路中,A、B为两个完全相同的灯泡,L是自感系数很大的线圈,其电阻与R相等,下列说法正确的是(  )
    A.在断开S2的情况下,若突然闭合S1时,A、B灯均逐渐亮起来B.在断开S2的情况下,若突然闭合S1时,A灯立即发光,B灯逐渐亮起来C.闭合S1、S2待电路稳定后,若突然断开S1,则A、B灯均不会立即熄灭D.闭合S1、S2待电路稳定后,若突然断开S1,则A灯不会立即熄灭,而B灯立即熄灭
    解析:在断开S2的情况下,若突然闭合S1时,由于线圈的自感现象,出现自感电动势阻碍电流的增大,则A灯立即亮,B灯逐渐亮,A错误,B正确;当同时闭合S1、S2,待电路稳定后突然将S1断开,B灯立即熄灭,因自感现象,L与A灯组成回路,A灯不会立即熄灭,而是逐渐熄灭,C错误,D正确。答案:BD
    5.(新情景题)如图所示,电源的电动势E=15 V,内阻忽略不计,R1=5 Ω,R2=15 Ω,电感线圈的电阻不计,求当开关S接通的瞬间、S接通达到稳定时及S断开的瞬间流过R1的电流。
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