选修32培优5互感和自感Word格式.docx
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2.填写【课前自主导学】
(同学之间可进行讨论)⇒步骤1:
导入新课,本节教学地位分析⇒步骤2:
老师提问,检查预习效果(可多提问几个学生)⇒步骤3:
师生互动完成“探究1”互动方式(除例1外可再变换命题角度,补充一个例题以拓展学生思路)
⇓
步骤7:
完成“探究3”(重在讲解规律总结技巧⇐步骤6:
师生互动完成“探究2”(方式同完成“探究1”相同)⇐步骤5:
让学生完成【迁移应用】,检查完成情况并点评⇐步骤4:
教师通过例题讲解自感现象的本质及自感电动势的方向的判断方法
⇓
步骤8:
指导学生完成【当堂双基达标】,验证学习情况⇒步骤9:
先由学生自己总结本节的主要知识,教师点评,安排学生课下完成【课后知能检测】
课 标 解 读
重 点 难 点
1.了解互感现象及互感现象的应用.
2.了解自感现象,认识自感电动势对电路中电流的影响.
3.了解自感系数的意义和决定因素.
4.知道磁场具有能量.
1.对自感现象的理解.(重点)
2.自感系数的决定因素.(重点)
3.发生自感时,回路电流的大小及方向的判断.(难点)
4.对通电自感和断电自感的理解及应用.(难点)
互感现象和自感现象
1.基本知识
(1)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会在另一个线圈中产生感应电动势的现象.产生的电动势叫做互感电动势.
②应用
互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈,变压器、收音机的“磁性天线”就是利用互感现象制成的.
③危害
互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间,在电力工程中和电子电路中,有时会影响电路正常工作.
(2)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它本身激发出感应电动势的现象.产生的电动势叫做自感电动势.
②通电自感和断电自感
电路
现象
自感电动势
的作用
通电自感
接通电源的瞬间,灯泡A1较慢的亮起来
阻碍电流的增加
断电自感
断开开关的瞬间,灯泡A逐渐变暗
阻碍电流的减小
2.思考判断
(1)互感现象只能发生于绕在同一铁芯的两个线圈之间,而不可能产生于相互靠近的电路之间.(×
)
(2)互感现象和自感现象均属于电磁感应现象.(√)
(3)自感现象中感应电流的方向与引起自感的原电流的方向相反.(×
3.探究交流
自感电动势的作用是什么?
方向如何?
【提示】 作用:
总是阻碍导体中原电流的变化.
方向:
当原来的电流增大时,自感电动势与原来电流方向相反;
当原来的电流减小时,自感电动势与原来电流方向相同.
自感系数和磁场的能量
(1)自感系数
①自感电动势的大小
E=L,其中L是自感系数,简称自感或电感.
单位:
亨利,符号:
H.
②决定线圈自感系数大小的因素
线圈的大小、形状、圈数,以及是否有铁芯等.
(2)磁场的能量
①线圈中电流从无到有时,磁场从无到有,电源的能量输送给线圈,储存在磁场中.
②线圈中电流减小时,线圈中的能量释放出来转化为电能.
2.思考判断
(1)线圈的自感系数大,其电阻一定大.(×
(2)在断开电路时,与线圈并联的灯泡会亮一下后再逐渐熄灭,说明能量不再守恒了.(×
(3)自感系数越大,自感电动势就越大.(×
在演示断电自感时,开关断开后小灯泡并不立即熄灭,这一现象是否违背了能量守恒定律?
小灯泡消耗的电能是从何处获得的?
【提示】 线圈中有电流时,线圈就具有了磁场能,断开开关后,线圈相当于电源,线圈中所储存的磁场能转化为电能,给灯泡提供能量,这一现象并不违背能量守恒定律.
对互感现象和自感现象的理解
【问题导思】
1.互感现象中能量是怎样转化的?
2.电感线圈在电路中的作用是什么?
3.自感电动势怎样产生?
如何确定它的方向?
1.对互感现象的理解
(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.
2.对自感现象的理解
(1)对自感现象的理解
自感现象是一种电磁感应现象,遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律.
(2)对自感电动势的理解
①产生原因
通过线圈的电流发生变化,导致穿过线圈的磁通量发生变化,因而在原线圈上产生感应电动势.
②自感电动势的方向
当原电流增大时,自感电动势的方向与原电流方向相反;
当原电流减小时,自感电动势的方向与原电流方向相同(即:
增反减同).
③自感电动势的作用
阻碍原电流的变化,而不是阻止,原电流仍在变化,只是使原电流的变化时间变长,即总是起着推迟电流变化的作用.
(3)对电感线圈阻碍作用的理解
①若电路中的电流正在改变,电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化,使得通过电感线圈的电流不能突变.
②若电路中的电流是稳定的,电感线圈相当于一段导线,其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的.
图4-6-1
如图4-6-1所示的电路中,电源电动势为E,内阻r不能忽略.R1和R2是两个定值电阻,L是一个自感系数较大的线圈.开关S原来是断开的,从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内,通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是( )
A.I1开始较大而后逐渐变小
B.I1开始很小而后逐渐变大
C.I2开始很小而后逐渐变大
D.I2开始较大而后逐渐变小
【审题指导】 解答本题应把握以下两点:
(1)电流变化时,电感线圈对电流的变化有阻碍作用.
(2)电流稳定时,电感线圈相当于一段导线的作用.
【解析】 闭合开关S时,由于L是一个自感系数较大的线圈,产生反向的自感电动势阻碍电流的变化,所以开始I2很小,随着电流达到稳定,自感作用减小,I2开始逐渐变大.闭合开关S时,由于线圈阻碍作用很大,路端电压较大,随着自感作用减小,路端电压减小,所以R1上的电压逐渐减小,电流逐渐减小,故A、C正确.
【答案】 AC
1.(2013·
贵阳一中高二检测)如图4-6-2所示,R为定值电阻,电感L的值很大,电源内阻不可不计,A、B是完全相同的两只灯泡,当开关S闭合时,下列判断正确的是( )
图4-6-2
A.灯A比灯B先亮,然后灯A熄灭
B.灯B比灯A先亮,然后灯B逐渐变暗
C.灯A与灯B一起亮,而后灯A熄灭
D.灯A与灯B一起亮,而后灯B熄灭
【解析】 开关S闭合时,B灯立即亮,A灯由于电感L的自感作用,将逐渐变亮.由于总电流逐渐变大,路端电压变小,B灯逐渐变暗,选项B符合要求.
【答案】 B
自感现象的分析思路
1.通电瞬时、断电瞬时、电路稳定时自感线圈在电路中各起什么作用?
2.断电自感现象中,为什么有时候灯泡逐渐熄灭,有时候灯泡闪亮后再逐渐熄灭?
1.明确通过自感线圈的电流的变化情况(增大还是减小).
2.判断自感电动势方向,电流增强时(如通电时),自感电动势方向与电流方向相反;
电流减小时(如断电时),自感电动势方向与电流方向相同.
3.分析线圈中电流变化情况,电流增强时(如通电时),由于自感电动势方向与原电流方向相反,阻碍增加,电流逐渐增大;
电流减小时(如断电时),由于自感电动势方向与原电流方向相同,阻碍减小,线圈中电流方向不变,电流逐渐减小.
4.明确电路中元件与自感线圈的连接方式,若元件与自感线圈串联,元件中的电流与线圈中电流有相同的变化规律;
若元件与自感线圈并联,元件上的电压与线圈上的电压有相同的变化规律;
若元件与自感线圈构成临时回路,元件成为自感线圈的临时外电路,元件中的电流大小与线圈中电流大小有相同的变化规律.
5.分析阻碍的结果,具体见下表
与线圈串联的灯泡
与线圈并联的灯泡
电路图
通电时
电流逐渐增大,
灯泡逐渐变亮
电流突然变大,然后逐渐减小达到稳定
断电时
电流逐渐减小
灯泡逐渐变暗
电流方向不变
电路中稳态电流为I1、I2
①若I2≤I1,灯泡逐渐变暗;
②若I2>I1,灯泡闪亮后逐渐变暗.
两种情况灯泡电流方向均改变
电流减小时,自感线圈中电流大小一定小于原先所通电流大小,自感电动势可能大于原电源电动势.
图4-6-3
如图4-6-3所示的电路中,三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接,电感的电阻忽略不计.电键S从闭合状态突然断开时,下列判断正确的有( )
A.a先变亮,然后逐渐变暗
B.b先变亮,然后逐渐变暗
C.c先变亮,然后逐渐变暗
D.b、c都逐渐变暗
【解析】 S断开前,灯泡a、b、c中的电流相同,均为I.L1中的电流I1=2I,L2中的电流I2=I.当S断开后,电源被撤除,剩下灯泡与线圈形成新的闭合回路.灯泡b、c中的电流由I逐渐减小,两灯逐渐变暗.灯泡a里的电流先由I增至2I,然后逐渐减小,所以灯泡a先变亮后变暗.A、D两项正确.
【答案】 AD
图4-6-4
2.(2013·
辽原高二检测)如图4-6-4所示的电路中,两个相同的电流表,零刻点在刻度盘的中央.当电流从“+”接线柱流入时,指针向右摆;
当电流从“-”接线柱流入时,指针向左摆.在电路接通且稳定时再断开开关的瞬间,下列说法正确的是( )
A.G1指针向右摆,G2指针向左摆
B.G1指针向左摆,G2指针向右摆
C.两指针都向右摆
D.两指针都向左摆
【解析】 电路接通且稳定时,两支路均有自左至右的电流.当开关断开的瞬间,L将产生自左至右的自感电流以阻碍原电流变化.且此时开关断开,L所在支路只能与R所在支路串联形成回路,则自感电流自右至左流经R所在支路.故选A.
【答案】 A
综合解题方略——有线圈电路的分析方法
(2013·
重庆一中高二检测)如图4-6-5甲、乙电路中,电阻R和电感线圈L的电阻都很小.接通S,使电路达到稳定,灯泡A发光,则( )
甲 乙
图4-6-5
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
【规范解答】 甲图中,电灯A与电感线圈L在同一个支路中,流过的电流相同,断开开关S时,线圈L中的自感电动势要维持原电流不变,所以,开关断开的瞬间,电灯A的电流不变,以后电流渐渐变小.
因此,电灯
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