1、第四章 电磁感应第六节 互感和自感学习目标明目标 知重点1.了解互感现象及其应用.2.能够分析通电自感和断电自感现象.3.了解自感电动势的表达式 EL I t，知道自感系数的决定因素.4.了解自感现象中的能量转化.第四章 电磁感应一、互感现象1定义：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_的现象产生的电动势叫做互感电动势2应用：互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，变压器、收音机的“磁性天线”就是利用_制成的感应电动势互感现象3危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，在电力工程和电子电路中，
2、互感现象有时会影响电路正常工作二、自感现象和自感系数1自感现象当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场在_激发出感应电动势的现象2自感电动势由于_而产生的感应电动势它本身自感3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 A1 逐渐地亮起来阻碍电流的_断电自感断开开关的瞬间，灯泡 A 逐渐变暗，直至熄灭阻碍电流的_增加减小4.自感电动势的大小EL I t，其中 L 是自感系数，简称_或_，单位_，符号为 H.常用的单位还有毫亨(mH)、微亨(H)5自感系数大小的决定因素自感系数与线圈的_、_、_，以及_等因素有关自感电感大小形状圈数是否有铁芯亨利三、磁场的能量转化
3、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，电源的能量输送给_，储存在_中(2)线圈中电流减小时：_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判断正误(1)两线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象()(2)只有闭合的回路才能产生互感()(3)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关()(4)自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反()(5)一个线圈中的电流均匀增大，自感电动势也均匀增大()提示：(1)(2)(3)(4)(5)互感现象的理解和应用1互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕
4、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，这时需要设法减小电路间的互感(2016北京六中高二检测)在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在点 1，现把它从 1 扳向 2，如图所示，试判断在此过程中，在电阻 R 上的电流方向是()A先由 PQ，再由 QPB先由 QP，再由 PQC始终由 QPD始终由 PQ解析 单刀双掷开关接在点 1 上时，A 线圈中的电流恒定不变，在铁芯中产生的磁场方向是沿铁芯自右向左当单刀双掷开关由点 1 扳向点 2
5、的过程中，通过线圈 A 中的电流，先沿原方向减小到零，再由零增大到原电流值，所以 B 中产生的感应电流分两个阶段分析：(1)在 A 中电流沿原方向减小到零的过程中，A 的磁场自右向左也跟着减弱，导致穿过线圈 B 的磁通量在减小由楞次定律知，线圈 B 中会产生右上左下的感应电流，即流过电阻 R的电流方向是 PQ；(2)在 A 中电流由零增大到原方向的电流的过程中，A 的磁场自右向左也跟着增强，导致穿过线圈 B 的磁通量在增大由楞次定律知，线圈 B 中会产生左上右下的感应电流，即通过电阻 R 的电流方向是 QP.综上分析知，全过程中流过电阻 R 的电流方向先是 PQ，然后是 QP，所以 A 对答案
6、 A1.(多选)如图所示是一种延时开关的原理图，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，延时将变长解析：选 BC.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
7、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2.(多选)a、b 两金属环上下相隔一很小间距按图示方式放置，O1、O2 分别是 a环、b 环的圆心，其中 b 环面的一半面积刚好与固定 a 环正对，在 a 环中开关S 闭合的瞬间，下列说法正确的是()Ab 环中有顺时针方向的感应电流Bb 环中有逆时针方向的感应电流Cb 环会沿 O1O2 方向运动Db 环会沿 O2O1 方向运动解析：选 BC.闭合 S 的瞬间，b 环中垂直纸面向里的磁通量增加，由楞次定律知 b 环中感应电流产生的磁
8、场方向为垂直纸面向外，由右手定则判断 b 环中感应电流为逆时针方向，故选项 A 错误，选项 B 正确；由楞次定律知，为了阻碍 b 环内磁通量的增大，b 环会朝着能适当减小与 a 环正对面积的方向移动，即 b 环沿 O1O2 方向移动，即选项 C 正确，选项D 错误 对自感现象的理解和分析1对自感电动势的理解(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，自感电动势的方向与原电流方向相同(即增反减同)(3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电
9、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2自感现象的分析思路(1)明确通过自感线圈的电流的变化情况(增大或减小)(2)根据“增反减同”，判断自感电动势的方向(3)阻碍结果分析：电流增大时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小3.自感现象中，灯泡亮度变化的问题分析通、断电时，灯泡亮度变化问题，关键要搞清楚电路的连接情况，根据电路特点进行具体分析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 I1 突然变大，
10、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电路中稳态电流为 I1、I2若 I2I1，灯泡逐渐变暗若 I2I1，灯泡闪亮一下后逐渐变暗，两种情况灯泡电流方向均改变考查维度 1 对自感电动势的理解(2016南昌高二检测)关于线圈中自感电动势大小的说法中正确的是()A电感一定时，电流变化越大，自感电动势越大B电感一定时，电流变化越快，自感电动势越大C通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零D通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大思路点拨 影响自感电动势大小的两个因素(1)线圈自感系数越大产生的自感电动势越大(2)电流变化越快产生的自感电动势越大 解析 电感一定时，电流变化越
11、快，I t越大，由 EL I t知，自感电动势越大，A 错，B 对；线圈中电流为零时，电流的变化率不一定为零，自感电动势不一定为零，故 C 错；当通过线圈的电流最大时，电流的变化率为零，自感电动势为零，故 D 错答案 B考查维度 2 对通电自感现象的分析(2016长沙一中高二检测)如图所示，电路中自感线圈电阻很小，可以忽略不计R 的阻值和 L 的自感系数都很大，A、B 为两个完全相同的灯泡，当 S 闭合时，下列说法正确的是()AA 比 B 先亮，然后 A 灭BB 比 A 先亮，然后 A 灯逐渐变亮CA、B 一起亮，然后 A 灭DA、B 一起亮，然后 B 灭思路点拨 S 闭合瞬间，含电感线圈的支
12、路相当于断路；稳定后，自感线圈相当于导体 解析 S 闭合时，由于与 A 灯串联的线圈 L 的自感系数很大，故在线圈上产生很大的自感电动势，阻碍电流的增大，所以 B 比 A 先亮，由于 L 的直流电阻很小，所以稳定后 A灯的电流变大，A 灯逐渐变亮，故 A、C、D 错稳定后，由于与 B 灯连接的电阻很大，流过 B 灯支路的电流很小，所以 B 灯逐渐变暗，故 B 正确 答案 B考查维度 3 对断电自感现象的分析(2016济南外国语学校高二检测)如图甲、乙中，自感线圈 L 的电阻很小，接通 S，使电路达到稳定，灯泡 A 发光，下列说法正确的是()A在电路甲中，断开 S，A 将立即熄灭B在电路甲中，断
13、开 S，A 将先变得更亮，然后逐渐变暗C在电路乙中，断开 S，A 将逐渐变暗D在电路乙中，断开 S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗思路点拨 甲图中，S处于闭合状态时，ILIA乙图中，S处于闭合状态时，ILIA S断开后，均产生断电自感现象 两灯泡的电流均从S闭合时的IL开始减小 解析 甲图中，灯泡 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 中的自感电动势的作用使得支路中的电流瞬时不变，以后渐渐变小，A、B 错误乙图中，灯泡 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变小，此瞬间
14、电感线圈中的电流不变，电感线圈相当于一个电源给灯泡 A 供电因此反向流过 A 的电流瞬间要变大，然后逐渐变小，所以灯泡要先更亮一下，然后渐渐变暗，C 错误，D正确答案 D考查维度 4 自感现象中图象问题的考查如图所示电路中，L 为自感系数很大、电阻为 RL 的线圈，A 为一阻值为 RA 的小灯泡，已知 RLRA，电源的电动势为 E，内阻不计，某物理实验小组的同学们把 S 闭合一段时间后开始计时，记录各支路的电流，测得流过 L 的电流为 i1，流过灯 A的电流为 i2，并在 t1 时刻将 S 断开，画出了通过灯泡 A 的电流随时间变化的图象，你认为正确的是()思路点拨(1)断开 S 前后电流方向
15、如何？(2)断开 S 前后电流大小如何？解析 当 S 闭合时，由于 RLRA，故开始一段时间内，各支路电流之间的关系为 i2i1，流过灯 A 的电流方向从左向右，S 断开时，由于 L 的自感作用，流经 L 的电流方向从左向右不变，大小由原来的 i1 逐渐减小，它与灯 A 构成闭合回路，由此可知灯 A 的电流方向与原来相反，大小与 L 中电流相同，即由 i1 逐渐减小，故 A、B、C 错，D 对 答案 D自感问题的分析技巧(1)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，电流逐渐减小(2)断开开关后，灯泡
16、是否瞬间变得更亮，取决于电路稳定时两支路中电流的大小关系，即由两支路中电阻的大小关系决定(3)若断开开关后，线圈与灯泡不能组成闭合回路，则灯泡会立即熄灭(4)电流减小时，自感线圈中电流大小一定小于原先所通的电流大小，但自感电动势可能大于原电源电动势(5)在线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍电流的变化，但“阻碍”不是“阻止”，“阻碍”实质上是“延缓”3(多选)如图所示的电路中，线圈 L 的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，A、B 是两个相同的灯泡，下列说法中正确的是()AS 闭合后，A、B 同时发光且亮度不变BS 闭合后，A 立即发光，然后又逐渐熄灭CS 断开的瞬间，A、B 同时熄灭DS 断
17、开的瞬间，A 再次发光，然后又逐渐熄灭解析：选 BD.线圈对变化的电流有阻碍作用，开关接通时，A、B 串联，同时发光，但电流稳定后线圈的直流电阻忽略不计，使 A 被短路，所以 A 错误，B 正确；开关断开时，线圈产生自感电动势，与 A 构成回路，A 再次发光，然后又逐渐熄灭，所以 C 错误，D 正确 4在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡 L1 和 L2 分别串联一个带铁芯的电感线圈 L 和一个滑动变阻器 R.闭合开关 S后，调整 R，使 L1 和 L2 发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为 I.然后，断开 S.若 t时刻再闭合 S，则在 t前后的一小段时间内，正确反映流过 L1 的电流 i1、流过 L2 的电流 i2 随时间 t 变化的图象是()解析：选 B.闭合开关 S 后，调整 R，使两个灯泡 L1、L2 发光的亮度一样，电流为 I，说明 RLR.若 t时刻再闭合 S，流过电感线圈 L 和灯泡 L1 的电流迅速增大，使电感线圈 L 产生自感电动势，阻碍了流过 L1 的电流 i1 增大，直至达到电流为 I，故 A 错误，B 正确；而对于 t时刻再闭合 S，流过灯泡L2 的电流 i2 立即达到电流 I，故 C、D 错误故选 B.本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放
