2024_2025年新教材高中物理第二章电磁感应4互感和自感学案新人教版选择性必修第二册.docVIP

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互感和自感

1．了解互感现象及互感现象的应用，知道什么是互感现象和自感现象。

2．视察通电自感和断电自感试验现象，了解自感现象，相识自感电动势的作用，能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象。

3．了解自感现象中自感电动势的作用，了解自感电动势的表达式E＝Leq\f(ΔI,Δt)，理解自感系数和自感系数的确定因素。

4．通过对自感现象的探讨，了解磁场的能量。

学问点一互感现象

[情境导学]

如图所示，两个线圈A、B之间并没有导线相连，线圈A与手机(或MP3等)的音频输出端连接，线圈B与扩音器的输入端连接。把线圈A插入线圈B时就能在扩音器上听见由手机输出的声音，这是为什么？

提示：利用电磁感应把能量从一个线圈传递到另一个线圈。

[学问梳理]

1．定义

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的现象。产生的电动势叫作互感电动势。

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。

[初试小题]

1．推断正误。

(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)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)变压器是利用互感现象制成的。(√)

2．如图所示，在同一铁芯上围着两个线圈A、B，单刀双掷开关原来接“1”，现在把它从“1”扳向“2”，则在此过程中，电阻R中的电流方向是()

A．先由P→Q，再由Q→P

B．先由Q→P，再由P→Q

C．始终由Q→P

D．始终由P→Q

解析：选A由于A线圈磁场改变，使B线圈产生感应电流，这就是互感。将开关由1扳到2的过程中，分两个阶段来分析电阻R上的电流方向。第一个阶段，在开关和1断开过程中，线圈A中电流沿原方向减小到零，线圈A的磁场自右向左并且也跟着减弱，导致穿过线圈B的磁通量削减。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的电流方向是由P→Q；其次个阶段，在开关和2相接的过程中，线圈A中电流由零沿原方向增大，线圈A的磁场自右向左并且也跟着增加，导致穿过线圈B的磁通量增加。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的电流方向是由Q→P。综上分析可知，全过程中流过电阻R的电流方向先是由P→Q，然后是由Q→P，所以A正确。

学问点二自感现象自感系数

[情境导学]

如图所示，无轨电车在行驶过程中，由于车身颠簸，车顶上的集电弓瞬间脱离电网线，这时可以视察到有电火花出现。你知道产生电火花的缘由吗？

提示：集电弓脱离电网线的瞬间电流减小，由于自感产生的自感电动势很大，在集电弓与电网线的空隙处产生电火花。

[学问梳理]

1．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在它本身激发出感应电动势的现象。

2．自感电动势

由于自感而产生的感应电动势。

3．自感电动势的大小

E＝Leq\f(ΔI,Δt)，其中L是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，符号为H。

4．自感系数大小的确定因素

自感系数与线圈的大小、形态、匝数，以及是否有铁芯等因素有关。

[初试小题]

1．推断正误。

(1)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的改变率有关。(×)

(2)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。(×)

(3)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。(√)

(4)自感现象中，感应电流的方向肯定与引起自感的原电流的方向相反。(×)

2．在如图所示的电路中，A、B是两个相同的小灯泡。L是一个带铁芯的线圈，其电阻可忽视不计。调整R，电路稳定时两小灯泡都正常发光，则()

A．合上开关时，A、B两灯同时正常发光；断开开关时，A、B两灯同时熄灭

B．合上开关时，B灯比A灯先达到正常发光状态

C．断开开关时，A、B两灯都不会马上熄灭，通过A、B两灯的电流方向都与原电流方向相同

D．断开开关时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭

解析：选B合上开关时，B灯马上正常发光，A灯所在的支路中，由于L产生的自感电动势阻碍电流的增大，A灯将延后一些时间才能达到正常发光状态，故选项A错误，B正确；断开开关时，L中产生与原电流方向相同的自感电流，流过A灯的电流方向与原电流方向相同，流过B灯的电流方向与原电流方向相反，选项C错误；因为断开开关后，由L作为电源供应的电流是从原来稳定时通过L的电流值渐渐减小的，所以A、B两灯只是延缓一些时间熄灭，并不会比原来更亮，选项D错误。

学问点三磁场的能量

[情境导学