1、6 互感和自感同学们，上一节我们学习了电磁感应现象有关规律，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：1(2020哈尔滨名校二模)如图所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，圆形金属环 B 正对电磁铁 A，当导线 MN 在导轨上向右加速滑动时，则()AMN 导线无电流，B 环无感应电流BMN 导线有向上电流，B 环无感应电流CMN 导线有向下电流，从左向右看 B 有逆时针方向电流DMN 导线有向上电流，从左向右看 B 有顺时针方向电流【答案】D【解析】导线MN向右加速滑动，导线产生的感应电动势EBLv增大，通过电磁铁A的电流增大，由右手定则判定感应电流方向为NM.由电磁铁A产生的磁感应
2、强度方向向左，电流增大，则穿过金属环B的磁通量增大，B中产生感应电流，由楞次定律可知，从左向右看B有顺时针方向电流故A、B、C错误，D正确2(2019唐山一模)如图所示，单匝金属线圈半径为 r1，电阻为 R，内部存在一圆形区域匀强磁场，磁场区域半径为 r2，磁感应强度随时间的变化为 Bkt(k0)，磁场方向垂直纸面向外，下列说法正确的是()A线圈中感应电流的方向为逆时针方向B线圈具有收缩趋势C线圈中感应电流的大小为kr22RD线圈中感应电动势的大小为 kr21【答案】C【解析】磁感应强度随时间的变化为 Bkt(k0)，磁场方向垂直纸面向外，穿过线圈的磁通量增大，则线圈内有感应电流，根据楞次定律
3、，则有顺时针的电流，故 A 错误；虽因线圈中顺时针方向有感应电流，且磁场方向垂直纸面向外，但线圈处没有磁场，因此不受到磁场力作用，则没有收缩或扩张趋势，故 B 错误；保持半径不变，使磁场均匀变化，则线圈中感应电动势 EBt r22kr22，因此线圈中的电流为 IERkr22R，故 C正确，D 错误一、互感现象1互感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_，这种现象叫互感2互感的应用利用互感现象可以把_由一个线圈传递到另一个线圈感应电动势能量3互感的危害互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，互感现象有时会影响电路的工作二、自感现象1自感一个线
4、圈中的电流_时，它所产生的_的磁场在它本身激发出感应电动势的现象变化变化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L1_电流的增加断电自感断开开关的瞬间，灯泡L_.有时灯泡 L 会闪亮一下，然后逐渐变暗_电流的减小慢慢地亮起来阻碍逐渐变暗阻碍3自感系数(1)自感电动势的大小：E_，其中L是线圈的自感系数，简称自感或电感，单位：_，符号：_.(2)决定线圈自感系数大小的因素：线圈的_、_、_，以及是否有_等LIt亨利H大小形状圈数铁芯三、磁场的能量1自感现象中的磁场能量(1)线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源把能量输送给_，储存在_中(2)线圈中电流减小时：_
5、中的能量释放出来转化为电能2电的“惯性”自感电动势有阻碍线圈中_的“惯性”磁场磁场磁场电流变化变压器、电动机等器材都有很大的线圈，当电路中的开关断开时，在开关中的金属片之间会产生火花放电你知道这是为什么吗？【答案】变压器和电动机的线圈在电路开关断开的瞬间，会产生瞬时高压，瞬时高压加在开关的金属片之间，击穿金属片间的空气而产生电火花.1概念：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，叫做互感现象对互感现象的理解2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
6、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例1 如图所示，是一种延时装置的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放则()A由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用B由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用C如果断开B线圈的开关S2，无延时作用D如果断开B线圈的开关S2，延时将变化解析：线圈A中的磁场随开关S1的闭合而产生，随S1的断开而消失当S1闭合时，线圈A中的磁场穿过线
7、圈B，当S2闭合，S1断开时，线圈A在线圈B中的磁场变弱，线圈B中有感应电流，B中电流的磁场继续吸引D而起到延时的作用，所以B正确，A错误；若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，所以C正确，D错误答案：BC1如图所示是套在同一铁芯上的两个线圈，左线圈与电源、变阻器及开关相连，右线圈与电流表连成一闭合电路在下列情况下，电流表指针不偏转的是()A开关S合上或断开的瞬间B开关S合上后，左线圈中通过恒定的电流时C开关S合上后，移动滑动变阻器滑片增大其阻值时D开关S合上后，移动滑动变阻器滑片减小其阻值时【答案】B【解析】要使电流表指针不偏转，只要不产生感应电流即可，这就要求左侧线圈中的电流
8、保持不变，故只有B正确1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，自感电动势方向与原电流方向相同(3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，起到延迟电流变化的作用对自感现象的理解及分析2自感现象的分析思路3灯泡亮度变化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，电流方向不变设电路中稳态电流为 I1、I2：若 I2I1，灯泡逐渐变暗；若I2I
9、1，灯泡闪亮后逐渐变暗两种情况灯泡中电流方向均改变例2 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是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧 毁，电 阻 R2 阻 值 约 等 于 R1 的 两 倍，则()A闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些B闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些C断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭D断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭解析：由于灯泡LA与线圈L串联，灯泡LB与电阻R2串联，当S闭合的瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以LB先亮，A、B错误；由于LA所在的支
10、路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即LA更亮一些；当S断开的瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从线圈中电流开始减小，即从IA减小，故LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭，C错误、D正确答案：D2(2020蚌埠名校月考)如图所示的电路中，D1和D2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻值与R相同在开关接通和断开时，灯泡D1和D2亮暗的顺序是()A接通时D1先达最亮，断开时D1后灭B接通时D2先达最亮，断开时D2后灭C接通时D1先达最亮，断开时D2后灭D接通时D2先达最亮，断开时D1后灭【答案】A【解析】该电路可以看做是左右两部分并联后再串联起来S刚刚接通时，电压同
11、时加在两部分电路中，所以两个灯泡同时变亮；由于流过D1的电流等于流过D2的电流与流过R的电流的和，所以D1更亮S刚刚接通时，L上的自感会使电流慢慢增大根据变化电路的特性，L支路上的电流增大时，和它并联的D1上的电流就减小，和它串联的D2上的电流就增大所以S刚刚接通时D1灯先达到最亮S断开时，L和D1构成自感回路，D2不在回路中，所以S断开时，D2立刻熄灭，D1后熄灭故A正确，B、C、D错误自感现象是电磁感应现象的一个特例，它仍遵循电磁感应定律分析自感现象，除弄清这一点之外，还必须抓住以下三点：(1)自感电动势总是阻碍电路中原来电流的变化当原来电流增大时，自感电动势的方向与原来电流方向相反；当原
12、来电流减小时，自感电动势的方向与原来电流方向相同自感现象中的图象问题(2)“阻碍”不是“阻止”“阻碍”电流变化的实质是使电流不发生“突变”，使其变化过程有所延缓，用it图象可以表示出电流的变化过程(3)当电路接通瞬间，自感线圈相当于断路；当电路稳定时，相当于电阻，如果线圈没有电阻，相当于导线(短路)；当电路断开瞬间，自感线圈相当于电源例3 如图所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，现将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是()A BC D解析：开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为1 A开关S断开瞬间，自感线
13、圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势，使线圈中的电流从原来的2 A逐渐减小，方向不变，且同灯泡D构成回路，通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同，也应该是从2 A逐渐减小到零，但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反，D对答案：D3如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值在t0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在tt1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是()A B C D【答案】B【解析】闭合开关S后，灯泡D直接发光，电感L的电流逐渐增大，电路中的总电流也将逐渐增大，电源内电压增大，则路端电压UAB逐渐减小；断开开关S后，灯泡D中原来的电流突然消失，电感L中的电流通过灯泡形成的闭合回路逐渐减小，所以灯泡D中电流将反向，并逐渐减小为零，即UAB反向逐渐减小为零，所以选项B正确
