2.3自感现象与涡流【上好课】2021-2022学年高二物理同步备课系列（鲁科版2019选择性必修第二册）

鲁科2019 第3节 自感现象与涡流 高中物理选择性必修二 第2章 电磁感应及其应用 因线圈自身电流发生变化而导致的穿过线圈的磁通量变化会产生电磁感应现象吗? 知识回顾 线圈在通上电流之时,其周围会产生磁场 如果电流变化磁场会随之变化 穿过线圈的磁通量也会发生变化 电磁感应实验表明:只要通过闭合线圈的磁通量发生了变化就产生电磁感应现象。 开关闭合时的灯泡变化 按图2-17连接电路。闭合开关。调节R0,使灯泡1和灯泡2的亮度相同。然后断开开关。再闭合开关,观察灯泡1和灯泡2的发光情况有什么不同?想一想为什么会不同? 现象: 灯泡1在开关闭合时即亮,灯泡2逐渐变亮。 分析: 接通电路瞬间,有电流通过灯泡1,所以灯泡1马上点亮,而当电流通过线圈时,线圈中的电流从零开始增大,磁通量从零增加,产生了电磁感应,由椤次定律可知,产生的感应电动势要阻碍电流的减小,因此导致灯泡2没有马上变暗。 结论: 开关断开时也会产生自感现象。 一、自感现象 1、由线圈自身的电流变化所产生的电磁感应现象称为自感现象 开关闭合时,线圈中会出现自感现象。 那么 开关断开时,线圈中会不会出现自感现象呢? 现象: 结论: 断电时,线圈也会产生自感现象。 开关断开时的灯泡变化 按图2-18连接电路。闭合开关。调节R0,使灯泡1和灯泡2的亮度相同。然后断开开关。观察灯泡1和灯泡2的发光情况有什么不同?想一想为什么会不同? 分析: 开关断开后,灯泡2立刻熄灭。而与线圈串联的灯泡1过一会儿才熄灭。 开关断开后,灯泡1与线圈组成回路。 开关断开,线圈中的电流突然减小,穿过线圈的磁通量减小。从而发生了电磁感应现象。线圈中的感应电动势要阻碍原电流的减小。 灯泡不灭,说明回路中有电动势和电流。 一、自感现象 1、由线圈自身的电流变化所产生的电磁感应现象称为自感现象。 2、由线圈自身的电流变化所产生的感应电动势称为自感电动势。 大量实验和研究表明: 自感电动势总是阻碍导体自身的电流变化。 线圈中电流减小时 自感电动势阻碍电流的减小 自感电动势的方向原电流方向相同 线圈中电流增大时 自感电动势阻碍电流的增大 自感电动势的方向原电流方向相反 练习 1、如图所示,LA、LB 是两个电阻值都为 r 的完全相同的小灯泡,小灯泡的电阻值大于定值电阻 R 的电阻值。L 是一个自感很大的线圈,它的电阻值与定值电阻的电阻值相等。由于自感现象,当开关 S 接通或断开时,下列说法正确的是 ( ) A. S 接通时,灯泡 LA 先亮,LB 后亮 B. S 接通时,IA = IB C. S 断开时,LB 立即灭,LA 先闪亮一下再灭 D. S 断开时,IA = IB 解析: 线圈电阻值与定值电阻的电阻值相等,当开关闭合稳定后,两灯泡的亮度相同。 S闭合时,两灯同时亮,由于线圈的产生自感电动势,阻碍电流从L流过,IA>IB,所以,开始时LA比LB更亮,后慢慢与LB一样亮。 S断开时,LB即灭,由于线圈的产生自感电动势,阻碍线圈中电流的减小, LA与线圈组成闭合回路所以,LA会慢慢熄灭。 讨论: S断开时LA的电流方向 2、在如图所示的电路中,a、b为两个完全相同的灯泡,L为电阻可忽略不计的自感线圈,E为电源,S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序,下列说法正确的是( ) 练习 A.合上开关,a先亮,b后亮;断开开关,a、b同时熄灭 B.合上开关,b先亮,a后亮;断开开关,a先熄灭,b后熄灭 C.合上开关,b先亮,a后亮;断开开关,a、b同时熄灭 D.合上开关,a、b同时亮;断开开关,b先熄灭,a后熄灭 【解析】由于L是自感线圈,当合上S时,自感线圈L将产生自感电动势,阻碍电流的增加,故有b灯先亮,a灯后亮;当S断开时,L、a、b组成回路,L产生自感电动势阻碍电流的减弱,由此可知,a、b同时熄灭,C正确。 C 自感现象中的能量转化关系 断电自感: 断电 磁场从有到无 产生自感电动势 磁场能 电能 通电自感: 通电 磁场从无到有 产生自感电动势 磁场能 电能 (释放) (存储) 自感现象中的能量转化依然遵循能量守恒定律 二、自感电动势 自感电动势的大小与哪些因素有关呢? 1、自感电动势总是阻碍导体中电流的变化。 等因素 自感电动势的大小与线圈本身的特性有关 自感系数 称为 形状 横截面积 匝数 长短 二、自感电动势 1、自感电动势总是阻碍导体中电流的变化。 2、线圈影响自感电动势大小的因素称为自感系数。简称自感或电感。用符号:L表示 形状 横截 面积 长短 匝数 大 大 长 多 自感系数就越大 在线圈中加入铁芯,也可以使自感系数大大增大。 4、自感系数的单位: 亨利,简称:亨,符号:H 10-3H 10-6H 常用的还有:毫亨mH,微亨µH 3、自感系数越大,对电流变化的阻碍越大,延时作用越明显。 自感电动势公