高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册自感学案设计

这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册自感学案设计，共7页。学案主要包含了自感现象，自感系数等内容，欢迎下载使用。

1.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；
2.了解自感电动势的表达式，知道自感系数的决定因素；
3.了解自感现象中的能量转化。
重点、难点
自感现象产生的原因及特点；会利用自感现象解决实际问题
一、自感现象
1.概念：由于导体线圈本身的①________发生变化而引起的电磁感应现象，叫作自感现象。
2.自感电动势
（1）定义：在自感现象中产生的感应电动势。
（2）作用：总是阻碍导体中②________的变化，起到③________电流变化的作用。
（3）方向：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，当原来电流增大时，自感电动势与原来电流方向④________，当原来电流减小时，自感电动势与原来电流方向⑤________。
二、自感系数
1.自感电动势的大小：，式中L是自感系数。
2.自感系数
（1）决定因素：自感系数与⑥________、⑦________、⑧________，以及是否有⑨________等因素有关。
线圈的长度越长，线圈的面积越大，单位长度上的匝数越多，线圈的自感系数越大；线圈有铁芯时比无铁芯时自感系数大。
（2）物理意义：表征线圈产生自感电动势本领大小的物理量。
（3）单位：亨利，简称亨，符号是H。
通电自感与断电自感
答案：
①电流 ②原电流 ③延迟 ④相反 ⑤相同 ⑥线圈的大小 ⑦形状 ⑧匝数 ⑨铁芯
通电自感
断电自感
器材
现象
开关闭合时，灯泡A2立即变亮，灯泡A1逐渐变亮
开关断开时，灯泡A渐渐熄灭，或闪亮一下在熄灭
原因分析
开关闭合时，流过线圈的电流迅速增大，线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过灯泡A1的电流比流过灯泡A2的电流增加的慢
开关断开时，线圈中产生自感电动势，阻碍了电流的减小，此时线圈相当于电源，灯泡A中会有反向电流，不会立即熄灭；
（2）开关断开时，若IL＞IA，则灯泡A熄灭前要闪亮一下；若IL＜IA，则灯泡A逐渐熄灭，不再闪亮一下
能量转化
电能转化为磁场能
磁场能转化为电能
1．如图电路，L是线圈，A是灯泡。在此电路中观察到如下三个现象。a现象：闭合开关S，A发光；b现象：保持S闭合，A先变暗一些，然后亮度不变；c现象：断开S瞬间，A闪亮一下后熄灭。对这个电路及三个现象，下列说法正确的是（ ）
A．a现象中A没有闪亮，表明合上S瞬间，L没有自感电动势
B．b现象表明L的电阻远小于A的电阻
C．c现象表明断开S瞬间电源提供给A的功率瞬间增大
D．合上S瞬间，电源输出的电能大于灯泡A和线圈L产生的焦耳热之和
2．如图所示，电感线圈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，电阻R2的阻值约等于R1的三倍，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“慢慢”亮起来，最终LB更亮一些
C．电路接通稳定后，断开开关S时，LA“慢慢”熄灭，LB“慢慢”熄灭，并没有闪亮一下
D．电路接通稳定后，断开开关S时，LA“慢慢”熄灭，LB闪亮后才“慢慢”熄灭
3．如图所示，A、B是两盏完全相同的白炽灯，L是电阻不计的电感线圈，如果断开开关，接通，A、B两灯都能正常发光。若最初是接通的，是断开的，那么下列描述中正确的是（ ）
A．刚接通，A灯就立即亮，B灯延迟一段时间才亮
B．刚接通时，A灯延迟一段时间才亮，B灯就立即亮
C．接通到电路稳定，A灯变暗，B灯由亮变暗最后熄灭
D．接通，电路稳定后再断开时，A灯立即熄灭，B灯先亮一下，然后熄灭
4．如图所示，两个完全相同的灯泡A、B与定值电阻的阻值均为R，L为自感系数很大的线圈，其直流电阻小于R。下列说法中正确的是（ ）
A．S闭合时，B灯先亮，稳定后A灯比B灯暗
B．S闭合时，B灯先亮，稳定后两灯一样亮
C．S由通路断开时，A灯逐渐熄灭，B灯立即熄灭
D．S由通路断开时，B灯会闪亮一下再逐渐熄灭
答案以及解析
1．D
【详解】A．A与L并联，a现象中电压直接加到灯泡A上，A不会出现闪亮现象；而线圈L有自感电动势，故A错误；
B．S闭合的瞬间，电压直接加到灯泡A上，A先亮；随后，由于线圈L产生的自感电动势逐渐减小，则电路中的电流逐渐增大，电源消耗的内电压增大，所以A两端的电压减小，A会变暗一些。断开S的瞬间，A与L组成自感回路，电流从流过L的电流值开始减小，此时A闪亮一下，说明电路中的电流稳定时，流过L的电流大于流过A的电流，根据欧姆定律可知，A的电阻值大于L的阻值；若L的电阻远小于A的电阻，这个电感最后就变成导线了 所以灯泡A相当于被短接，会熄灭，故B错误；
C．断开S瞬间，L产生自感电动势，与A形成通路，使A闪亮后熄灭，与电源无关，故C错误；
D．合上S瞬间，线圈将一部分电场能转化为磁场能储存起来，则合上S瞬间，电源输出的电能大于灯泡A和线圈L产生的焦耳热之和，故D正确。
故选D。
2．D
【详解】AB．闭合开关S时，由于电感线圈的自感作用，导致灯泡LA将“慢慢”亮起来，而灯泡LB立即亮起来，电路稳定后，由于灯泡LA支路的电阻小一些，则该支路的电流大一些，即稳定后，最终LA更亮一些，故AB错误；
CD．电路接通稳定后，断开开关S时，由于电感线圈的自感作用，导致灯泡LA中的电流不能立即减为0，该电流将在新的回路中逐渐减为0，即LA、LB“慢慢”熄灭，由于断开开关前稳定时通过灯泡LA的电流大于通过灯泡LB的电流，则LB闪亮后才“慢慢”熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
3．D
【详解】ABC．刚接通时，由于电感线圈L会发生通电自感现象，使通过线圈的电流由零逐渐增大，所以灯泡A、B会同时变亮；从接通到电路稳定，由于线圈的电阻不计，B灯相当于与一段导线并联，则B灯被短路，B灯由亮变暗最后熄灭，电源只给A灯供电，A灯将变得更亮，故ABC错误；
D．接通，电路稳定后再断开时，A灯与电路断开将立即熄灭，而B灯与电感线圈构成闭合电路，由于线圈的自感现象，B灯会先亮一下，然后熄灭，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】AB．S闭合时，B灯先亮，A灯支路由于线圈自感电动势阻碍电流的增加，则电流逐渐变大，则A灯逐渐亮起来，因A灯所在支路直流电阻较小，可知最后稳定后A灯较亮，故AB错误；
CD．S由通路断开时，原来通过B灯的电流立即消失，而A灯支路由于线圈产生自感电动势阻碍电流减小，则线圈相当电源，在A灯、电阻R以及B灯中重新形成回路，由于断开前A灯电流较大，则使得B灯会闪亮一下再逐渐熄灭，故C错误，D正确。
故选D。