高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册自感集体备课课件ppt

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(3)电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体;(4)线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过 程停止,更不能使过程反向。3.断电自感中灯泡的闪亮问题(1)通过灯泡的自感电流大于原电流时,灯泡闪亮;(2)通过灯泡的自感电流小于或等于原电流时,灯泡不会闪亮。
　自感系数1.自感电动势的大小 2.自感系数(1)描述通电线圈自身特性的物理量,简称自感或电感。(2)物理意义:表示线圈产生自感电动势本领的大小。(3)大小决定因素:与线圈的形状、直径、匝数以及有无铁芯等因素有关。
(4)单位:亨利,简称亨,符号是H,常用的还有毫亨(mH)和微亨(μH),1 H=103 mH=106 μH。
　 自感现象的应用——日光灯1.日光灯电路(如图): 2.工作原理:管中气体导电时发出紫外线,管内壁的荧光粉受其照射时发出可见光。3.启动器的作用:开关闭合瞬间,启动器将电路接通;灯管发光后,启动器将电路自动断开。4.镇流器的作用(1)电路断开瞬间,镇流器中的电流急剧减小,因其自感系数很大,会产生很高的自感电动势,与
电源电压加在一起,形成一个瞬时高压,加在灯管两端,使灯管中的气体放电,日光灯被点亮。(2)日光灯点亮后,由于电感线圈对交流电有阻碍作用,镇流器又起着降压限流的作用。
知识辨析1.自感系数的单位,如果用国际单位制中基本单位的符号来表示,能否表示为V·s·A-1?2.线圈中电流变化越快,线圈的自感系数如何变化?3.通过某线圈的电流均匀增大时,这个线圈中产生的自感电动势如何变化?
一语破的1.能。物理公式不仅确定了物理量的数量关系,还确定了单位关系,由自感电动势的公式EL=L  可知,自感系数L的单位可表示为V·s·A-1。2.不变。自感系数是由线圈本身决定的,与线圈中电流变化的快慢无关。3.不变。根据EL=L 可知,当通过某线圈的电流均匀增大时,电流的变化率不变,线圈中产生的自感电动势不变。
通电自感和断电自感的比较 1.通电自感和断电自感的实验分析
2.对通电线圈作用的分析(1)通电时线圈产生自感电动势,感应电流阻碍电流的增加,且与原电流方向相反,在进行电路 分析时,线圈通电瞬间可把线圈看成断路。(2)断电时线圈产生自感电动势,感应电流与原来线圈中的电流方向相同,且在与线圈串联的 回路中,线圈相当于电源,它提供的电流大小从原来的值逐渐变小,不发生突变。(3)电流稳定时,自感线圈相当于导体,理想线圈电阻为零,相当于短路。3.对自感现象问题的分析思路(1)首先明确通过自感线圈的电流的变化情况(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:当电流增大时,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。
典例 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是两个完全相同 的灯泡【1】,滑动变阻器R2的最大阻值是R1阻值的两倍【2】,则 (　    ) A.若将R2的阻值调到与R1的阻值相等,闭合开关S后,LA、LB同时达到最亮B.若将R2的阻值调到与R1的阻值相等,闭合开关S后,LA、LB均缓慢亮起来C.若将R2的阻值调到最大,断开开关S,LA缓慢熄灭,LB闪亮一下后再缓慢熄灭D.若将R2的阻值调到最大,断开开关S,LA缓慢熄灭,LB立即熄灭
思路点拨    闭合开关瞬间,通过线圈的电流增大,线圈产生自感电动势,阻碍电流的增大;断开 开关瞬间,通过线圈的电流减小,线圈产生自感电动势,阻碍电流的减小。解析    若将R2的阻值调到与R1的阻值相等,由于LA与R1和电感线圈串联,R2和LB串联,闭合开关 S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大,所以LA缓慢亮起来, LB立即达到最亮,稳定后LA、LB亮度相同(由【1】【2】得到),A、B错误;断开开关S瞬间,线 圈中电流减小,线圈产生自感电动势阻碍电流的减小,线圈与两个电阻和两个灯泡构成闭合 回路,所以回路中电流会缓慢减小,但由于R2的阻值调到最大,断开开关前通过LB的电流较小, 故断开开关后LA缓慢熄灭,LB闪亮一下后再缓慢熄灭(由【1】【2】得到),C正确,D错误。故 选C。
信息提取    【1】灯泡亮度取决于通过电流的强弱;【2】通过电阻关系可以比较电流大小。
　电磁感应中的图像问题讲解分析1.常见图像问题
2.解决图像问题的一般步骤(1)明确图像的种类: ①随时间t变化的图像,如B-t图像、Φ-t图像、E-t图像、I-t图像、U-t图 像、F安-t图像、F外-t图像等;②随位移x变化的图像,如E-x图像、I-x图像等。(2)由给定的有关图像分析电磁感应过程。(3)用三定则、一定律确定方向的对应关系。(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出函数关系式,一般按照E =Blv→I=  →U外=IR→F安=BIl→P安=F安v的思路找关系式。(5)根据函数关系式进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等。(6)画图像或判断图像。
例题 (多选)如图所示,虚线右侧存在垂直于纸面向外的匀强磁场,正方形金属框电阻为R,边长 为L,线框在外力作用下由静止开始,以垂直于磁场边界的恒定加速度a【1】进入磁场区域并开 始计时,t1时刻线框全部进入磁场。规定顺时针方向为感应电流i的正方向【2】,外力大小为F, 线框中电功率的瞬时值为P,通过线框横截面的电荷量为q,则这些量随时间t变化的关系正确 的是(其中P-t图线为抛物线) (　    )  A     B     C     D
思路点拨    (1)根据右手定则【3】判断电流方向,用左手定则【4】判断安培力的方向,结合欧姆定 律和牛顿第二定律【5】,分析感应电流的大小、安培力的大小、外力的大小的变化,再分析功 率的变化。(2)通过线框横截面的电荷量q= Δt= Δt= 【6】。
信息提取    【1】速度v=at,感应电动势E=BLv=BLat,可知速度、感应电动势与时间均成正比;【2】线框进入磁场过程中,线框右边切割磁感线,可知感应电流为顺时针方向。
解析    线框做匀加速直线运动,其速度v=at,感应电动势E=BLv,感应电流i= = ,i与t成正比,由右手定则可知感应电流沿顺时针方向,即为正,A错误(由【1】【2】和【3】得到);线框 进入磁场过程中受到的安培力F安=BiL= ,方向向左,由牛顿第二定律得F-F安=ma,得F=ma+ ,可知F-t图线是不过原点的倾斜直线,B正确(由【4】【5】得到);线框中的电功率P=i2R= ∝t2,可知P-t图线是抛物线,C正确;线框通过的位移x= at2,通过线框横截面的电荷量q= = = ∝t2,故q-t图线应是抛物线,D错误(由【6】得到)。
素养解读    本题以导线框进入磁场为素材,考查楞次定律、法拉第电磁感应定律、左手定 则、安培力、功率、电荷量计算等问题。重在培养学生数形结合方法的应用及归纳总结的 能力,灵活体现了科学思维的物理学科核心素养。
　 电磁感应中的“杆—轨”模型讲解分析1.单杆模型
2.双杆模型(1)初速度不为零,不受其他水平外力的作用
(2)初速度为零,一杆受到恒定水平外力的作用
注意    对于不在同一平面上运动的双杆问题,动量守恒定律不适用,可以用牛顿运动定律、 能量观点、动量定理进行解决。
例题 (多选)如图,方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属 导轨,两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上【1】。t=0时,棒ab以初速度v0向右滑动【2】。运 动过程中,ab、cd始终与导轨垂直并接触良好,两者速度分别用v1、v2表示,回路中的电流用I 表示。下列图像中可能正确的是 (　    ) 
 A　     B C　     D
信息提取    【1】没有摩擦;【2】导体棒ab受向左的安培力,cd受向右的安培力。
 思路点拨    解答本题的思路如下:
解析    由楞次定律可知,导体棒ab受安培力F作用,v1减小,导体棒cd受安培力F'作用,v2变大,v1- v2减小,当v1=v2时两棒均做匀速运动,两棒组成的系统动量守恒,则mv0=2mv共,v共= ,回路中的感应电动势E=BL(v1-v2),回路中的电流I= = ,导体棒ab、cd的加速度大小均为a= = = ,由于v1-v2减小,可知a减小,故v1-v2减小得越来越慢,所以ab与cd的速度-时间图线斜率的大小逐渐减小,I逐渐减小为零,且减小得越来越慢,所以A、C符合题意,B、D不符 合题意。