1、第四章 电磁感应第6节 互感和自感 学 习 目 标 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知道磁场具有能量填一填、做一做、记一记课前自主导学|基础知识填一填|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 1，这种现象叫互感2应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器就是利用 2制成的3危害：互感现象能发生在任何两个 3的电路之间在电力工程和电子电路中，有时会影响电路的正常工作感应电动势互感现象相互靠近二、自感现象1自感：当一个线圈中的电流变
2、化时，它所产生的变化的4在它本身激发出感应电动势的现象2自感系数(1)自感电动势的大小：E 5 ，式中 L 是比例系数，叫做自感系数，简称自感或电感(2)决定因素：线圈的大小、形状、6以及是否有铁芯等(3)单位：亨利，简称亨，符号是 H.常用单位还有毫亨(mH)、微亨(H).1 H 7 mH 8 H.磁场LIt圈数103106三、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 9输送给磁场，储存在磁场中(2)线圈中电流减小时：磁场中的 10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 11的“惯性”能量能量电流变化|基础小题做一做|1正误判断(1)两
3、线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象()(2)在实际生活中，有的互感现象是有害的，有的互感现象可以利用()(3)只有闭合的回路才能产生互感()(4)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关()(5)线圈自感电动势的大小与自感系数 L 有关，反过来，L与自感电动势也有关()(6)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势()2下列说法正确的是()A当线圈中电流不变时，线圈中的自感电动势也不变B当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反C当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反D当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与
4、线圈中电流的方向相反解析：选 C 由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中的电流不变时，不产生自感电动势，选项 A 错误；当线圈中的电流反向时，相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，选项 B 错误；当线圈中的电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，所以选项 C 正确，同理可知选项 D 错误3(多选)如图所示，带铁芯的自感线圈的电阻与电阻 R 的阻值相同，A1 和 A2 是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是()A闭合 S 瞬间，电流表 A1 示数小于 A2 示数B闭合 S 瞬间，电流表 A1 示数等于 A2 示数C断开 S
5、瞬间，电流表 A1 示数大于 A2 示数D断开 S 瞬间，电流表 A1 示数等于 A2 示数解析：选 AD 闭合 S 瞬间，由于自感线圈 L 的阻碍，使得 I1I1，灯泡闪亮一下后逐渐变暗，两种情况灯泡电流方向均改变|例题展示|【例 3】某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈 L、小灯泡 A、开关 S 和电池组 E，用导线将它们连接成如图所示的电路检查电路后，闭合开关 S，小灯泡发光；再断开开关 S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是()A电源的内阻较大 B小灯泡电阻偏大C线圈电
6、阻偏大D线圈的自感系数较大解析 从实物连接图中可以看出，线圈 L 与小灯泡并联，断开开关 S 时，小灯泡 A 中原来的电流立即消失，线圈 L 与小灯泡组成闭合回路，由于自感，线圈中的电流逐渐变小，使小灯泡中的电流反向且与线圈中电流大小相同，小灯泡未闪亮说明断开 S 前，流过线圈的电流与小灯泡的电流相同且较小，原因可能是线圈电阻偏大，故选项 C 正确答案 C【例 4】(多选)图甲、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 ()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
7、将渐渐变暗D在电路乙中，断开 S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗解析 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，电灯渐渐变暗乙图中，电灯 A 所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小(因为电感线圈的电阻很小)，断开开关 S 时电感线圈的自感电动势要阻碍电流的变小，电感线圈相当于一个电源给灯 A 供电，因此在这一短暂的时间内，反向流过 A 的电流是从 IL 开始逐渐变小的，所以电灯要先亮一下，然后渐渐变暗故选项 A、D 正确答案 AD方 法 技
8、巧通、断电自感现象的判断技巧(1)通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且与电流方向相反，使电流相对缓慢地增加(2)断电时线圈产生的自感电动势与原电流方向相同，在与线圈串联的回路中，线圈相当于电源，它提供的电流逐渐变小(3)电流稳定时，若线圈有电阻时就相当于一个定值电阻，若不计线圈的电阻时就相当于一根导线|对点训练|1(多选)图中两个电路是研究自感现象的电路，对实验结果的描述正确的是()A接通开关时，灯 A2 立即就亮，A1 稍晚一会儿亮B接通开关时，灯 A1 立即就亮，A2 稍晚一会儿亮C断开开关时，灯 A1 立即熄灭，A2 稍晚一会儿熄灭D断开开关时，灯 A2 立即熄灭，A1 稍晚一会儿
9、熄灭解析：选 AC 接通开关时，A2 立即就亮，A1 与线圈串联，由于自感电动势的作用，电流逐渐变大，所以 A1 稍晚一会儿亮，A 正确；断开开关时，A1 立即熄灭，A2 由于和线圈构成回路，回路中电流逐渐减小，所以稍晚一会儿熄灭，C 正确2(多选)如图所示，灯 A、B 完全相同，带铁芯的线圈 L 的电阻可忽略，则()AS 闭合的瞬间，A、B 同时发光，接着 A变暗，B 更亮，最后 A 熄灭BS 闭合瞬间，A 不亮，B 立即亮CS 闭合瞬间，A、B 都不立即亮D稳定后再断开 S 的瞬间，B 熄灭，A 闪亮一下再熄灭解析：选 AD S 接通的瞬间，L 所在支路中电流从无到有发生变化，因此，L 中
10、产生的自感电动势阻碍电流增加由于有铁芯，自感系数较大，对电流的阻碍作用也就很强，所以 S 接通的瞬间 L 中的电流非常小，即干路中的电流几乎全部流过 A，所以A、B 会同时亮；又由于 L 中电流逐渐稳定，感应电动势逐渐消失，A 逐渐变暗，线圈的电阻可忽略，对 A 起到“短路”作用，因此 A 最后熄灭这个过程电路的总电阻比刚接通时小，由恒定电流知识可知，B 会更亮稳定后 S 断开瞬间，由于线圈的电流较大，L 与 A 组成回路，A 要闪亮一下再熄灭，B 立即熄灭要点三 自感现象中的图象问题|要点梳理|1问题类型(1)由给定的自感过程判断或画出正确的图象(2)由给定的有关图象分析自感的过程，求解相应
11、的物理量(3)利用给出的图象判断或画出新的图象2解题关键弄清初始状态，电路的结构，其中通电、断电的瞬间是解决问题的关键3注意点通过自感线圈中的电流不能发生突变，即通电过程中，电流是逐渐变大，断电过程中，电流是逐渐变小，此时线圈可等效为“电源”，该“电源”与其他电路元件形成回路|例题展示|【例 5】在如图所示的电路中，S 闭合时流过电感线圈的电流是 2 A，流过灯泡的电流是 1 A，将 S 突然断开，则 S 断开前后，能正确反映流过灯泡的电流 I 随时间 t 变化的图线是图中的()解析 S 断开后：答案 D|对点训练|1如图所示，电键 S 原先闭合，电路处于稳定状态，线圈L 电阻不计，在某一时刻
12、 t1 突然打开电键 S，则通过电阻 R2 中的电流 I2 随时间变化的图象是()解析：选 C 电键 S 闭合，电路处于稳定状态时，流过电阻 R2 的电流保持不变，某一时刻 t1 突然打开电键 S 时，电感对电流的变化起阻碍作用，发生自感现象，电感 L 相当于电源，R1、R2、L 构成闭合回路，电流 I2 原方向流过电阻 R2，并逐渐减小且随时间的变化电流变化的越来越缓慢，C 选项正确2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 时刻断开开关 S.如选项图所示，表示 A、B 两
13、点间电压 UAB 随时间 t 变化的图象中，正确的是()解析：选 B 开关 S 闭合的瞬间，由于 L 的阻碍作用，由 R与 L 组成的支路相当于断路，后来由于 L 的阻碍作用不断减小，相当于外电路并联部分的电阻不断减小，根据闭合电路欧姆定律I ERr，整个电路中的总电流增大，由 U 内Ir 得内电压增大，由 UABEIr 得路端电压 UAB 减小电路稳定后，由于 R 的阻值大于灯泡 D 的阻值，所以流过 L 支路的电流小于流过灯泡 D的电流当开关 S 断开时，由于电感 L 的自感作用，流过灯泡 D的电流立即与 L 电流相等，与灯泡原来的电流方向相反且逐渐减小，即 UAB 反向减小，选项 B 正确课堂小结word部分：请做：课时分层训练练规范、练能力、学业过关点此进入该word板块
