2.4 自感 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

4 自感 第二章 电磁感应及其应用 High school physics 能够通过电磁感应的规律分析通电、断电自感现象的成因。 02 观察通电自感和断电自感实验，了解自感现象。 01 重点 了解自感电动势的表达式，知道自感系数的决定因素。 03 了解自感现象中的能量转化。 04 重难点 重难点 前面我们学过，一个线圈通电或断电的瞬间，另一个与之靠近的线圈中会出现感应电流，这是互感现象。 当一个线圈自身电流发生变化时，由此产生的磁场变化也会导致穿过线圈自身的磁通量改变，是不是在线圈自身回路中也要产生感应电动势和感应电流呢？ 公司logo 公司logo 情境导入 自感现象 01 1.通电自感 按照如图所示电路图连接电路。 (1)开关S接通时，灯泡1和2的发光情况有什么不同？ 答案　灯泡2立即发光，而灯泡1是逐渐亮起来的。 (2)根据楞次定律结合电路图分析该现象产生的原因。 答案　接通电源的瞬间，电流增加，根据楞次定律，线圈L中产生感应电动势，感应电动势会阻碍电流的增加，所以灯泡1慢慢地亮起来。 公司logo 公司logo 观察与思考 2.断电自感 按照如图所示电路图连接电路。 (1)若灯泡的电阻小于线圈L的直流电阻，先闭合开关 使灯泡发光，稳定后断开开关。观察开关断开时灯泡的亮度变化，并解释原因。若灯泡电阻大于线圈L的直流电阻，灯泡的亮度如何变化？ 答案　灯泡逐渐熄灭。开关断开时，通过线圈L的电流减小，这时会出现感应电动势阻碍线圈L中的电流减小，线圈中产生与原方向相同的电流，与灯泡构成闭合回路，所以灯泡逐渐熄灭。若灯泡电阻大于线圈L的直流电阻，则灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭。 公司logo 公司logo 观察与思考 (2)开关断开前后，流过灯泡的电流方向相同吗？ 答案　开关闭合时，灯泡中的电流方向向左，开关断开瞬间，灯泡中的电流方向向右，所以开关断开前后，流过灯泡的电流方向相反。 公司logo 公司logo 观察与思考 1 自 感 定义：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势 (自感电动势) 2 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 公司logo 公司logo 核心知识 3 自 感 对线圈阻碍作用的理解 (1)若电路中的电流正在改变，线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使通过线圈的电流不能突变。 线圈通电和断电时线圈中电流的变化规律如图。 (2)若电路中的电流是稳定的，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。 公司logo 公司logo 核心知识 在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，你能说出其中的道理吗？ 答案　两股导线中的电流等大反向，它们产生的磁场方向相反，磁通量相互抵消，不论导线中的电流如何变化，线圈中的磁通量始终为0，所以消除了自感现象的影响。 公司logo 公司logo 思考与讨论 　 1.(2023·北京卷改编)如图所示，L是电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关 A.P与Q同时熄灭 B.P比Q先熄灭 C.Q闪亮后再熄灭 D.P闪亮后再熄灭 √ 由题知，开始时，开关S处于闭合状态，由于L的电阻很小，Q灯正常发光，P灯微亮，说明IP<IL，断开开关前通过Q灯的电流远大于通过P灯的电流，断开开关时，Q所在电路未闭合，立即熄灭，由于自感，L中产生感应电动势，与P组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭，故选D。 例题 11   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 电流突然增大，灯泡立刻变亮，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，灯泡中电流方向不变 ①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗； ②若I2>I1，灯泡闪亮后逐渐变暗。两种情况灯泡中电流方向均改变 自感中“闪亮”与“不闪亮”问题 公司logo 公司logo 总结提升 2.(2024·南充市高二期末)如图所示的电路中，L是一个直流电阻不计的自感线圈，D2灯泡的电阻是D1灯泡电阻的2倍且阻值均不变，E是内阻不计的电源，在t＝0时刻，闭合 开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S，规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正，分别用I1、I2表示流过D1和D2的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是 √ 例题 L的直流电阻不计，电路稳定后通过D1的电流是通过D2电流的2倍；闭合开关瞬间，由于L的阻碍作用，D1逐渐变亮，即I1逐渐变大，而D2所在支路立即就有电流，在t1时刻断开开关S，D2这一支路电流立即消失，因为线圈阻碍电流的减小，所以通过D1的电流不会立即消失，会从原来的大小慢慢减小，且方向不变，同时由于D1和D2构成回路，通过D1的电流也流过D2，所以I2变成反向，且逐渐减小。 故选C。 新知讲解 明变化 明确通过自感线圈的电流是怎样变化的，是增大还是减少 自感现象中I－t图像的处理技巧 观方向 观察流过自感线圈和用电器的电流方向 用规律 利用楞次定律判断感应电流的方向，即“增反减同”法 易错点 断电瞬间流过自感线圈的电流大小不能突变 公司logo 公司logo 总结提升 自感系数 02 自感电动势 EL＝L 电流变化的越快 1.表达式： 2.理解：①公式中为电流的变化率 ②公式中L为线圈的自感系数 电流变化率越大 磁场变化的越快 感应电动势越大 公司logo 公司logo 核心知识 自感系数 L 1 物理意义 表示线圈产生自感电动势本领大小 2 决定因素 线圈的匝数和有无铁芯 3 单位 国际单位 亨利(亨)，符号H 单位换算 1 H =103 mH = 106 μH L 增大 公司logo 公司logo 核心知识 3.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 √ 例题 当线圈中通恒定电流时，线圈中没有自感现象，不产生自感电动势，但是线圈自感系数不为零，选项A错误；线圈中电流变化越快，产生的自感电动势越大，线圈的自感系数与电流变化快慢无关，选项B错误；根据楞次定律，当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流增大，自感电动势方向与原电流方向相反；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流减小，自感电动势方向与原电流方向相同，选项C错误；对于确定的线圈，自感系数L一定，其产生的自感电动势与其电流变化率成正比，选项D正确。 03 自感现象的应用 ——日光灯 日光灯的原理 公司logo 公司logo 观察与思考 如果启动器缺失，只剩两根引脚，日光灯还能点亮吗？为什么？ 能点亮，把引脚先接通后断开，可替代启动器的作用。 公司logo 公司logo 思考与讨论 日光灯的结构 (1)启动器：也称启辉器，是一个充有氖气的小玻璃泡，里面有两个电极，一个是固定不动的静触片，一个是用两种不同的金属薄片铆合而成的U形动触片。 (2)镇流器：是一个有铁芯的自感系数很大的线圈，其作用是在日光灯启动时在灯管两端形成一个瞬时高压，正常工作时又起着降压限流的作用。 公司logo 公司logo 核心知识 24 (1)开关闭合后，启动器动触片与静触片接触，使灯丝和镇流器线圈中有电流流过，使灯丝预热。 日光灯的工作原理 (2)电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形片冷却收缩，使两个触片分离，电路自动断开。由于镇流器中的电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，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，使灯管中的气体开始放电，于是日光灯被点亮。 (3)日光灯点亮后，由于交变电流通过镇流器的线圈，线圈中就会产生自感电动势，它总是阻碍电流的变化，这时镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯正常工作。 高压 4.(2023·成都市高二检测)在如图所示的日光灯工作原理电路图中： (1)开关闭合前，启动器的静触片和动触片是　　　　(填“接通的”或“断开的”)；  开关闭合前，启动器处于未工作状态，静触片和动触片是断开的。 断开的 例题 (2)日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片　 (填“接通”或“断开”)，镇流器起着　　 　作用，保证日光灯正常工作。  日光灯灯管中的气体一旦击穿而使灯管发光后，镇流器中的自感电动势很快降低，此时开关、镇流器、灯管组成闭合回路，又由于回路中为交流电，镇流器中会产生自感电动势阻碍电流的变化，从而使灯管两端的电压降低，启动器中的氖灯不发光，所以正常工作时启动器中的静触片与动触片是断开的，镇流器起着降压限流的作用。 断开 限流降压 自感现象 定义：线圈电流的变化产生自感电动势 特点：阻碍电流的变化 通电自感→阻碍电流增大 断电自感→阻碍电流减小 自感电动势EL＝L 自感现象的应用 日光灯 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.9.100 $