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选修3-2第四章第6节《互感和自感》学案
课前预习学案
一、预习目标
1.知道什么是互感现象和自感现象。
2.知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。
二、预习内容
(一)自感现象
1、自感电动势总要阻碍导体中,当导体中的电流在增大时,自感电动势与原电流方向,当导体中的电流在减小时,自感电动势与电流方向。注意:“阻碍”不是“阻止”,电流还是在变化的。
2、线圈的自感系数与线圈的、、等因素有关。线圈越粗、越长、匝数越密,它的自感系数就越。除此之外,线圈加入铁芯后,其自感系数就会。
3、自感系数的单位:,有1mH=H,1μH=H。
4、感电动势的大小:与线圈中的电流强度的变化率成正比。★
(二)自感现象的应用
1、有利应用:a、日光灯的镇流器;b、电磁波的发射。
2、有害避免:a、拉闸产生的电弧;b、双线绕法制造精密电阻。
3、日光灯原理(学生阅读课本)
(1)日光灯构造:
。
(2)日光灯工作原理:
。
(三)互感现象、互感器
1、互感现象现象应用了原理。
2、互感器有,。
课内探究学案
一、学习目标
1.知道什么是互感现象和自感现象。
2.知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量,知道它的单位及其大小的决定因素。
3.知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。
4.能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因及磁场的能量转化问题。
二、学习过程
(一)复习旧课,引入新课
1、引起电磁感应现象的最重要的条件是什么?
2、楞次定律的内容是什么?
(二)新课学习
1、互感现象
问题1:在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接,当一个线圈中的电流变化时,在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢?
2、自感现象
问题2:当电路自身的电流发生变化时,会不会产生感应电动势呢?
[实验1]演示通电自感现象。
画出电路图(如图所示),A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S,调节变阻器R,使A1、A2亮度相同,再调节R1,使两灯正常发光,然后断开开关S。重新闭合S,观察到什么现象?(实验反复几次)
现象:
问题3:为什么A1比A2亮得晚一些?试用所学知识(楞次定律)加以分析说明。
[实验2]演示断电自感。
画出电路图(如图所示)接通电路,待灯泡A正常发光。然后断开电路,观察到什么现象?
现象:
问题4:为什么A灯不立刻熄灭?
3.自感系数
问题5:自感电动势的大小决定于哪些因素呢?请同学们阅读教材内容。然后用自己的语言加以概括,并回答有关问题。
问题6:自感电动势的大小决定于哪些因素?
4.磁场的能量
问题7:在断电自感的实验中,为什么开关断开后,灯泡的发光会持续一段时间?甚至会比原来更亮?试从能量的角度加以讨论。
学生分组讨论:
师生共同得出结论:
(三)实例探究
自感现象的分析与判断
【例1】如图所示,电路甲、乙中,电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,接通S,使电路达到稳定,灯泡D发光。则()
A.在电路甲中,断开S,D将逐渐变暗
B.在电路甲中,断开S,D将先变得更亮,然后渐渐变暗
C.在电路乙中,断开S,D将渐渐变暗
D.在电路乙中,断开S,D将变得更亮,然后渐渐变暗
【例2】如图所示,自感线圈的自感系数很大,电阻为零。电键K原来是合上的,在K断开后,分析:
(1)若R1>R2,灯泡的亮度怎样变化?
(2)若R1<R2,灯泡的亮度怎样变化?
(四)反思总结:
(五)当堂检测
1、无线电技术的发展,极大地方便了人们的生活.在无线电技术中常有这样的要求:一个线圈中电流变化时对另一个线圈中的电流影响最小,如图所示,两个线圈安装位置最符合该要求的是()
A.①B.②C.③D.④
2、如图所示电路,线圈L电阻不计,则()
A、S闭合瞬间,A板带正电,B板带负电
B、S保持闭合,A板带正电,B板带负电
C、S断开瞬间,B板带正电,A板带负电
D、由于线圈电阻不计,电容被短路,上述三种情况电容器两板都不带电
3、在下图电压互感器的接线图中,接线正确的是()
答案:1.D2.D3.B
课后练习与提高
1.下列关于自感现象的说法中,正确的是()
A.自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象
B.线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反
C.线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关
D.加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大
2.关于线圈的自感系数,下面说法正确的是()
A.线圈的自感系数越大,自感电动势一定越大
B.线圈中电流等于零时,自感系数也等于零
C.线圈中电流变化越快,自感系数越大
D.线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定
3.如图所示,L为一个自感系数大的自感线圈,开关闭合后,小灯能正常发光,那么闭合开关和断开开关的瞬间,能观察到的现象分别是()
A.小灯逐渐变亮,小灯立即熄灭
B.小灯立即亮,小灯立即熄灭
C.小灯逐渐变亮,小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭
D.小灯立即亮,小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭
4.如图所示是一演示实验的电路图。图中L是一带铁芯的线圈,A是一灯泡。起初,开关处于闭合状态,电路是接通的。现将开关断开,则在开关断开的瞬间,通过灯泡A的电流方向是从_____端经灯泡到_____端.这个实验是用来演示_____现象的。
5.如图所示的电路中,灯泡A1、A2的规格完全相同,自感线圈L的电阻可以忽略,下列说法中正确的是()
A.当接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后A2比A1亮
B.当接通电路时,A1和A2始终一样亮
C.当断开电路时,A1和A2都过一会儿熄灭
D.当断开电路时,A2立即熄灭,A1过一会儿熄灭
6.如图所示电路中,A1、A2是两只相同的电流表,电感线
圈L的直流电阻与电阻R阻值相等.下面判断正确的是()
A.开关S接通的瞬间,电流表A1的读数大于A2的读数
B.开关S接通的瞬间,电流表A1的读数小于A2的读数
C.开关S接通电路稳定后再断开的瞬间,电流表A1的读数大于A2的读数
D.开关S接通电路稳定后再断开的瞬间,电流表A1数等于A2的读数
7.如图所示,L是电感足够大的线圈,其直流电阻可忽略不计,D1和D2是两个相同的灯泡,若将电键S闭合,等灯泡亮度稳定后,再断开电键S,则()
A.电键S闭合时,灯泡D1、D2同时亮,然后D1会变暗直到不亮,D2更亮
B.电键S闭合时,灯泡D1很亮,D2逐渐变亮,最后一样亮
C.电键S断开时,灯泡D2随之熄灭,而D1会亮一下后才熄灭
D.电键S断开时,灯泡D1随之熄灭,而D2会更亮后一下才熄灭
答案:1.ACD2.D3.A4.ba自感5.C6.BD7.AC
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§4.5互感和自感
[学习目标]
1.知道什么是自感,
2.掌握自感现象中线圈中电流的变化
3.知道线圈的自感系数
4.知道自感电动势与哪些因素有关系
[自主学习]
1.自感现象是指而产生的电磁感应现象
2.自感电动势的方向:自感电动势总是阻碍流过导体电流的变化,当电流增大时,自感电动势的方向与原来电流的方向;当电流减小时,自感电动势的方向与原来电流的方向。
3.自感电动势的大小与通过导体的电流的成正比。
[典型例题]
例1、如图1所示电路中,D1和D2是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数很大的线圈,其电阻与R相同,由于存在自感现象,在开关S接通和断开瞬间,D1和D2发亮的顺序是怎样的?
分析:开关接通时,由于线圈的自感作用,流过线圈的电流为零,D2与R并联再与D1串联,所以两灯同时亮;开关断开时,D2立即熄灭,由于线圈的自感作用,流过线圈的电流不能突变,线圈与等D1组成闭合回路,D1滞后一段时间灭。
例2如图2所示的电路(a)、(b)中,电阻R和自感线圈L的电阻值都很小.接通S,使电路达到稳定,灯泡A发光.
A.在电路(a)中,断开S,A将渐渐变暗
B.在电路(a)中,断开S,A将先变得更亮,然后渐渐变暗
C.在电路(b)中,断开S,A将渐渐变暗
D.在电路(b)中,断开S,A将先变得更亮,然后渐渐变暗
分析:在(b)图中,由于线圈的电阻很小,稳定时流过线圈的电流比流过灯的电流大,S断开时,灯更亮一下再熄灭;在(a)图中,由于灯与线圈串联,稳定时流过灯和线圈的电流相等,S断开时,流过线圈的电流逐渐减小,灯渐渐变暗。所以,AD正确。
[针对训练]
1.图3所示为一演示实验电路图,图中L是一带铁芯的线圈,A是一个灯泡,电键S处于闭合状态,电路是接通的.现将电键S打开,则在电路切断的瞬间,通过灯泡A的电流方向是从____端到____端.这个实验是用来演示____现象的.
2.图4所示是演示自感现象的实验电路图,L是电感线圈,A1、A2是规格相同的灯泡,R的阻值与L的电阻值相同.当开关由断开到合上时,观察到自感现象是____,最后达到同样亮.
3.如图5所示,两灯A1、A2完全相同,电感线圈与负载电阻及电灯电阻均为R.当电键S闭合的瞬间,较亮的灯是____;电键S断开的瞬间,看到的现象是____.
4.如图6所示,A1、A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略,下列说法中正确的是:
A.开关S接通时,A2灯先亮、A1灯逐渐亮,最后A1A2一样亮
B.开关S接通时,A1、A2两灯始终一样亮
C.断开S的瞬间,流过A2的电流方向与断开S前电流方向相反
D.断开S的瞬间,流过A1的电流方向与断开S前电流方向相反
5.如图7所示,E为电池组,L是自感线圈(直流电阻不计),D1
D2是规格相同的小灯泡。下列判断正确的是:
(A)开关S闭合时,D1先亮,D2后亮
(B)闭合S达稳定时,D1熄灭,D2比起初更亮
(C)再断开S时,D1不立即熄灭
(D)再断开S时,D1、D2均不立即熄灭
6、如图8为演示自感现象实验的电路,实验时先闭合开关S,稳定后设通过线圈L的电流为I1,通过小灯泡D的电流为I2,小灯泡处于正常发光状态,迅速断开开关S,则可观察到灯泡E
闪亮一下后熄灭,在灯泡E闪亮的短暂过程中,下列说法正确的是:
(A)线圈L中电流由I1逐渐减为零。
(B)线圈L两端a端电势高于b端。
(C)小灯泡E中电流由I1逐渐减为零,方向与I2相反。
(D)小灯泡中的电流由I2逐渐减为零,方向不变。
[能力训练]
2一个线圈中的电流如果均匀增大,则这个线圈的:
(A)自感电动势将均匀增大(B)磁通量将均匀增大
(C)自感系数均匀增大(D)自感系数和自感电动势都不变
2、如图9所示电路中,L为电感线圈,电阻不计,A、B为两灯泡,则:
(A)合上S时,A先亮,B后亮
(B)合上S时,A、B同时亮
(C)合上S后,A更亮,B熄灭
(D)断开S时,A熄灭,B重新亮后再熄灭
3.如图10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S1,接通S2,A、B两灯都能同样发光。最初S1是接通的,S2是断开的。那么,可能出现的情况是:
(A)刚一接通S2,A灯就立即亮,而B灯则迟延一段时间才亮;
(B)刚接通S2时,线圈L中的电流为零;
(C)接通S2以后,A灯变亮,B灯由亮变暗;
(D)断开S2时,A灯立即熄灭,B灯先亮一下然后熄灭。
4.如图11所示电路,图中电流表在正接线柱流入电流时,指针顺时针方向偏转,负接线柱流入电流时指针逆时针方向偏转,当电键K断开瞬间A1表和A2表偏转情况是:
(A)A1顺时针,A2逆时针;
(B)A1逆时针,A2顺时针;
(C)A1、A2都顺时针;
(D)A1、A2都逆时针。
5、灯泡A1、A2的规格完全相同,线圈L的电阻不计,连接如图12所示,下列说法中正确的是:
(A)当接通电路时,A1和A2始终一样亮
(B)当接通电路时,A2先达到最大亮度,A1后达到最大亮度,最后两灯一样亮
(C)当断开电路时,A2立即熄灭、A1过一会儿才熄灭
(D)当断开电路时,两灯都要过一会儿才熄灭
6、如图13所示为自感现象演示实验电路。L为一带铁芯的线圈,A1、A2是两个相同的电流表,L的直流电阻与灯D的电阻相同,则:
(A)K闭合的瞬间,A1的读数大于A2的读数
(B)K打开的瞬间,A1的读数大于A2的读数
(C)K打开的瞬间,a点的电势比b点电势高
(D)K打开的瞬间,a点的电势比b点电势低
7、D1、D2是两个完全相同的小灯泡,L是一个自感系数很大的线圈,其电阻值与电阻R相同,如图14所示,在电键K接通或断开时,两灯亮暗的情况为:
(A)K刚接通时,D2比D1亮,而后D1灯亮度增强,最后两灯亮度相同
(B)K刚接通时,D2比D1暗,而后D1灯亮度减弱,最后两灯亮度相同
(C)K断开时,D2灯立即熄灭,D1灯闪亮一下才熄灭
(D)K断开时,D1灯和D2灯立即熄灭
8.如图15所示,L1,L2,L3为完全相同的灯泡,L为直流电阻可忽略的自感线圈,开关K原来接通.当把开关K断开时,下面说法正确的是:
(A)L1闪亮一下后熄灭
(B)L2闪亮一下后恢复原来的亮度
(C)L3变暗一下后恢复原来的亮度
(D)L3闪亮一下后恢复原来的亮度
9.如图16所示,电灯的灯丝电阻为,电池电动势为2V,内阻不计,线圈匝数足够多,其直流电阻为.先合上电键K,过一段时间突然断开,则下列说法中错误的有:
A.电灯立即熄灭
B.电灯立即先暗再熄灭
C.电灯会突然比原来亮一下再熄灭,且电灯中电流方向与K断开前方向相同
D.电灯会突然比原来亮一下再熄灭,且电灯中电流方向与K断开前方向相反
10.上题图所示,当电键K接通后,通过线圈的电流方向是____________________,通过灯泡的电流方向是________________,当电键K断开瞬间,通过线圈的电流方向是________________,通过灯泡的电流方向是_________________。
[学后反思]_______________________________________________________
__________________________________________________。
参考答案:
自主学习1.由于通过导体本身的电流变化2.相反相同3.变化率
针对训练1.ab断电自感2.A2先亮A1后亮
3.A1A2立即熄灭A1滞后一段时间灭4。AC5.BC6.AD
能力训练1.BD2.BCD3.BCD4.B5.BD6.AD7.B因为不知道线圈电阻与灯的电阻的大小关系,C不能确定D1是否更亮一下再熄灭8.D9.ACD10.abababba
课题:《自感现象涡流》导学案
[学习目标]
1.了解什么是自感现象、自感系数和涡流,知道自感系数大小的因素。
2.了解自感现象和涡流的利用及其危害的防止。
3.初步了解日光灯、电磁炉等家用电器的工作原理。
【自主导学】
一、自感现象
1、回顾:在做3.1-5(右图)的实验时,由于线圈A中电流的变化,它产生的磁通量发生变化,磁通量的变化在线圈B中激发了感应电动势。——互感。
思考:线圈A中电流的变化会引起线圈A中激发感应电动势吗?
2、自感现象:由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。
3、自感现象对电路的影响——观察两个实验
演示实验一:开关闭合时的自感现象
要求和操作:
A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S,调节变阻器R,使A1、A2亮度相同,再调节R1,使两灯正常发光,然后断开开关S。重新闭合S,观察到什么现象?
现象:
分析:
接通电路的瞬间,电流增大,穿过线圈的磁通量也增加,在线圈中产生感应电动势,由楞次定律可知,它将阻碍原电流的增加,所以A1中的电流只能逐渐增大,A1逐渐亮起来。线圈中出现的感应电动势只是阻碍了原电流的变化(增加),而非阻止,所以虽延缓了电流变化的进程,但最终电流仍然达到最大值,A1最终达到正常发光.
演示实验二:开关断开时的自感现象
按图连接电路。开关闭合时电流分为两个支路,一路流过线圈L,另一路流过灯泡A。灯泡A正常发光。把开关断开,注意观察灯泡亮度
要求:线圈L的电阻较小
现象:
分析:
电路断开时,线圈中的电流减小而导致磁通量发生变化,产生自感电动势阻碍原电流的减小,L中的电流只能从原值开始逐渐减小,S断开后,L与A组成闭合回路,L中的电流从A中流过,所以A不会立即熄灭,而能持续一段发光时间.
用电路图分析实验二
结论:
1.导体中电流变化时,自身产生,这个感应电动势原电流的变化.
2.自感现象:,叫做自感现象.
3.自感电动势:,叫做自感电动势.
注意:“阻碍”不是“阻止”,电流原来怎么变化还是怎么变,只是变化变慢了,即对电流的变化起延迟作用。
二、电感器自感系数
1.电感器:电路中的线圈又叫电感器。
2、自感系数L:
(1)描述电感器的性能的,简称自感或电感。
(2)L大小影响因素:由线圈所决定,与线圈是否通电无关.它跟线圈的、、、等因素有关,线圈越,单位长度上的匝数越,截面积越,自感系数就越,有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时要得多.
3、电感器的特性:阻碍电流的,对交流电有阻碍作用。
4、上节学到的变压器,实际上也是电感器。
三、自感现象的应用和防止
1.应用:在各种电器设备、电工技术和无线电技术中应用广泛。如日光灯电子镇流器中,有电阻器、电容器、电感器件
2.危害:在切断自感系数很大,电流很强的电路的瞬间,产生很高的自感电动势,形成电弧,在这类电路中应采用特制的开关,精密电阻可采用双线并绕来清除自感现象.
四、涡流及其应用
1.变压器在工作时,除了在原、副线圈产生感应电动势外,变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流。
一般来说,只要空间有变化的磁通量,其中的导体就会产生感应电流,我们把这种感应电流叫做涡流
2、应用:
(1)新型炉灶——电磁炉。
(2)金属探测器:飞机场、火车站安全检查、扫雷、探矿。
3、防止:铁芯都用电阻率很大的硅钢片叠成。
【小结】
一、自感现象:由于导体本身的电流发生变化而产生
的电磁感应现象叫做自感现象。
二、两个演示实验:开关闭合和断开时的自感现象。
电路图、要求、操作、现象、原因分析
三、电感器:在电路中,线圈又叫电感器。
四、自感系数L:
1、描述电感器的性能的,简称自感或电感。
2、L大小影响因素:由线圈本身的特性所决定,与线圈是否通电无关.它跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯等因素有关,线圈越长,单位长度上的匝数越多,截面积越大,自感系数就越大,有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时要大得多.
五、电感器的主要作用:阻碍电流的变化,对交流电
有阻碍作用
六、自感现象的应用和防止
1.应用:在各种电器设备、电工技术和无线电技术中
应用广泛。
2.危害:在切断电路的瞬间,形成电弧。不安全。
七、涡流及其应用、防止。
【课堂练习和课外作业】
课堂练习:P69问题与练习1-5
课外作业:P69问题与练习1、2、4
高二物理学案12(必修班)
五、高压输电自感现象及涡流
一、知识梳理
1、如何减小电能输送的损失
1)2)
思考与讨论:
一台电动机,输出的功率为1000KW,所用输电导线的电阻是10Ω,当发电机接到输电线路的电压分别为5KV,50KV时,分别计算
(1)导线上的电流
(2)在导线上损失的电功率
结论:
2、电网供电:
1)定义:将多个电厂发的电通过输电线、变电站连接起来,形成全国性或地区性输电网络,这就是电网
2)电网供电的作用
A可以在一些能源产地使用大容量的发电机组,减少发电设施的重复建设,降低运输一次能源的成本,获得最大的经济利益
B可以保证发电和供电系统的安全与可靠,调整不同地区电力供需平衡,保障供电的质量
C使用电网,可以根据火电、水电、核电的特点,合理的调度电力,使电力供应更加可靠、质量更高
3、自感电动势总要阻碍导体中,当导体中的电流在增大时,自感电动势与原电流方向,当导体中的电流在减小时,自感电动势与电流方向。
4、线圈的自感系数与线圈的、、等因素有关。线圈越粗、越长、匝数越密,它的自感系数就越。除此之外,线圈加入铁芯后,其自感系数就会。
5、自感系数的单位:,有1mH=H,1μH=H。
二、例题分析
例1、利用超导材料可实现无损耗输电,现有一直流电路,输电总电阻为0.4Ω,它提供给用电器的电功率为40kw,电压为800V,若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线,保持供给用电器的功率和电压不变,那么节约的电功率为()
A、1kwB、1.6×103kw
C、1.6kwD、10kw
三、课后练习
1、中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后农村电价过高,农民负担过重,其中客观原因是电网陈旧老化,近来进行农村电网改造,为了减少选距离输电的损耗而降低电费价格,可采取的措施有()
A、提高输送功率
B、增大输送电流
C、提高输送的电压
D、减小输电导线的横截面积
2、远距离输电中,发电厂输送的是功率相同,如果分别采用输电电压为U1=110Kv输电和输电电压主U2=330Kv输电,则两种情况中,输电线上通过的电流之比I1;I2等于()
A、1/1B、3/1C、1/3D、9/1
3、线圈的自感系数大小的下列说法中,正确的是()
A、通过线圈的电流越大,自感系数也越大
B、线圈中的电流变化越快,自感系数也越大
C、插有铁芯时线圈的自感系数会变大
D、线圈的自感系数与电流的大小、电流变化的快慢、是否有铁芯等都无关
4、水电站向小山村输电,输送电功率为50kw,若以1100V送电,线路上电功率损失10kw,若以3300v送电,线路上电功率损失可降至多少千瓦?
文章来源:http://m.jab88.com/j/13764.html
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