2024_2025版高中物理第四章电磁感应6互感和自感教案新人教版选修3_2.docxVIP

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6互感和自感

[学科素养与目标要求]

物理观念：1.了解互感和自感现象.2.了解自感电动势的表达式E＝Leq\f(ΔI,Δt)，知道自感系数的确定因素.3.了解自感现象中的能量转化.

科学探究：通过视察通电自感和断电自感时灯泡亮度的改变，相识自感现象.

科学思维：体会互感和自感现象产生的机理，能运用电磁感应规律分析说明.

一、互感现象

1.互感和互感电动势：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流改变时，它所产生的改变的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫互感，这种感应电动势叫做互感电动势.

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，如变压器就是利用互感现象制成的.

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，互感现象有时会影响电路的正常工作.

二、自感现象

当一个线圈中的电流改变时，它产生的改变的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在它本身激发出感应电动势，这种现象称为自感.由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势.

三、自感电动势与自感系数

1.自感电动势：E＝Leq\f(ΔI,Δt)，其中eq\f(ΔI,Δt)是电流的改变率；L是自感系数，简称自感或电感.单位：亨利，符号：H.

2.自感系数与线圈的大小、形态、圈数，以及是否有铁芯等因素有关.

四、自感现象中磁场的能量

1.线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给磁场，储存在磁场中.

2.线圈中电流减小时，磁场中的能量释放出来转化为电能.

1.推断下列说法的正误.

(1)两个线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象.(×)

(2)自感现象中，感应电流肯定与原电流方向相反.(×)

(3)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的改变率有关.(×)

(4)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势.(√)

2.如图1所示，电路中电源内阻不能忽视，L的自感系数很大，其直流电阻忽视不计，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，A灯________变亮，B灯________变亮.当S断开时，A灯________熄灭，B灯________熄灭.(选填“马上”或“缓慢”)

图1

答案缓慢马上缓慢缓慢

一、互感现象

1.当一个线圈中的电流改变时，它产生的磁场就发生改变，改变的磁场在四周空间产生感生电场，在感生电场的作用下，另一个线圈中的自由电荷定向运动，于是产生感应电动势.

2.一个线圈中电流改变越快(电流的改变率越大)，另一个线圈中产生的感应电动势越大.

例1(多选)(2024·惠州市第一次调研)目前无线电力传输已经比较成熟，如图2所示为一种非接触式电源供应系统.这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力，两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示.利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电.下列说法正确的是()

图2

A.若A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势

B.只有A线圈中输入改变的电流，B线圈中才会产生感应电动势

C.A中电流越大，B中感应电动势越大

D.A中电流改变越快，B中感应电动势越大

答案BD

解析依据感应电流产生的条件，若A线圈中输入恒定的电流，则A产生恒定的磁场，B中的磁通量不发生改变，B线圈中不会产生感应电动势，故A错误；若A线圈中输入改变的电流，依据法拉第电磁感应定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可得，B线圈中会产生感应电动势，故B正确；A线圈中电流改变越快，A线圈中电流产生的磁场改变越快，B线圈中感应电动势越大，故C错误，D正确.

二、通电自感现象

1.相识通电时的自感现象

如图3所示，先闭合S，调整R2使A1、A2的亮度相同，再调整R1，使A1、A2都正常发光，然后断开S.再次闭合S.

图3

现象：灯泡A2马上发光，灯泡A1渐渐亮起来.

缘由：电路接通时，电流由零起先增加，穿过线圈L的磁通量渐渐增加，为了阻碍磁通量的增加，感应电流产生的磁通量与原来电流产生的磁通量方向相反，则线圈中感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍了L中电流的增加，即推迟了电流达到稳定值的时间.

2.对通电自感的理解

(1)通电瞬间自感线圈处相当于断路.

(2)当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流的方向相反，阻碍电流的增大，使电流从零渐渐增大到稳定值，但不能阻挡电流的增大.

(3)电流稳定时自感线圈相当于导体(若直流电阻为零，相当于导线).

例2如图4所示，电路中电源的内阻不能忽视，电阻R的阻值和线圈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(线圈L的直流电阻较小)()

图4

A.A比B先亮，然后A灭 B.B比A先亮，然后B渐渐变暗

C.A、B一起