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1、4互感和自感学习目标1 .了解互感现象及其应用2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了解自感电动势的表达式石=点,知道自感系数的决定因素4了解自感现象中的 能量转化.梳理教材夯实基础一、互感现象.互感和互感电动势：两个相互靠近且没有导线相连的线圈，当一个线圈中的电速变化时, 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,这种现象叫作互感，这种感应电 动势叫作互感电动势.1 .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.2 .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
2、正常工作.二、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不仅在邻近的电路中激发出感应电动势, 同样也在线圈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 作自感电动势.三、自感系数.自感电动势：E=禺,其中管是电流的变化率;L是自感系数,简称自感或电感.单位: 亨利,符号：H.1 .自感系数与线圈的大小、形状、匝数,以及是否有铁芯等因素有关.四、磁场的能量.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.1 .线圈中电流减小时，磁场中的能量释放出来转化为电能.2 .自感电动势有阻碍线圈中电流变化的性质.。即学即用1.判断以下说法的正误.两
3、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.（X ）pQ图1A.闭合开关S后，把R的滑片右移B.闭合开关S后，把R的滑片左移C.闭合开关S后，把。靠近PD.无需闭合开关S,只要把。靠近P即可答案BC解析闭合开关S后，假设把R的滑片右移，。中的磁场方向从左向右，且在减小，根据楞次 定律，。线圈中电流方向与题图电流方向相反，故A错误；同理可知，B正确；闭合开关S 后，湍靠近P,。中的磁场方向从左向右，且在增强，根据楞次定律，。线圈中的电流方 向与题图电流方向相同，故C正确；假设S不闭合，那么。线圈中无磁场，故。中不会有电流 产生，故D错误.考点二自感现象.（2020重庆一中高二
4、上期末）如图2, A、B是两个完全相同的白炽灯，L是自感系数很大、 直流电阻可忽略的自感线圈.以下说法正确的选项是（）图2A.闭合开关S, A、B灯同时亮B.闭合开关S, A灯比B灯先亮C.闭合开关S, A、B灯最后一样亮D.断开开关S, A灯慢慢熄灭，B灯闪亮一下再慢慢熄灭答案C解析 开关闭合的瞬间，电源两端的电压同时加到两支路的两端，B灯立即发光；由于线圈 的自感作用，A灯逐渐发光，由于线圈的直流电阻可以忽略，那么电路稳定时两灯一样亮，选 项A、B错误，C正确.断开开关的瞬间，原来流过B灯的电流立即消失，流过线圈的电流 将要减小，线圈产生自感电动势，相当于电源，线圈与两灯A、B构成一个闭合
5、回路，那么两 灯同时逐渐熄灭；由于原来通过A、B两灯的电流相等，那么B灯不会闪亮，选项D错误.2 .如图3所示，多匝线圈的电阻和电源内阻不计，两个电阻的阻值都是R,开关S原来是F断开的，电流/o=轰，现闭合开关S将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，那么该电动 势（）L/。 上r Gi方向在闭合回路中继续维持一个较短的时间，因此G2的指针缓慢地回到零 点，而Gi的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，应选D.（2）自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反.（X ）线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关.（X ）（4）对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势也较大.（V
6、）（5）没有发生自感现象时，即使有磁场也不会储存能量.（X ）2.如图1所示，电路中电源内阻不能忽略，L的自感系数很大，其直流电阻忽略不计，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.（均选填“立即”或“缓慢”）A L-0El r答案缓慢立即缓慢缓慢探究重点探究重点提升素养一、互感现象【导学探究】如图2所示，在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电 流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？图2答案 两个线圈之间并没有导线相连，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场 会使穿过另一个线圈的磁通量发生变化，从而产
7、生感应电动势.【知识深化】.当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场就发生变化，变化的磁场在周围空间产生感生 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.1 . 一个线圈中电流变化越快（电流的变化率越大），另一个线圈中产生的感应电动势越大.2 .应用与危害应用：变压器、收音机的磁性天线都是利用互感现象制成的.危害：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，这时要设法减小 电路间的互感.例如在电路板刻制时就要设法减小电路间的互感现象.例（多项选择X202。天津卷）手机无线充电是比拟新颖的充电方式.如图3所示，电磁感应式 无线充电的原理与变压器类似，
8、通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产 生的磁场传递能量.当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线 圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电.在充电过程中（ ）受电线圈送电线圈图3A.送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化B.受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变C.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递D.手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失答案AC解析 送电线圈中通入的是正弦式交变电流，故产生的磁场也是周期性变化的，受电线圈中 产生的感应电流也是周期性变化的，感应电流产生的磁场也是周期性变化的，故A正确，B 错误；送电线圈和受电线圈通过互感现象实现
9、能量传递，故C正确；有一局部能量会以电磁 波的形式散发到周围的空间中损失掉，也有一局部能量转化为手机的内能损失掉，故D错误. 针对训练 如图4所示，在同一铁芯上绕着两个线圈A、3,单刀双掷开关原来接“1”，现 在把它从“1”扳向“2”.那么在此过程中，电阻R中的电流方向是（）AB图4A.先由再由Q-PB.先由QfP,再由C.始终由。-尸D.始终由P-Q答案A解析 由于A线圈产生的磁场发生变化，8线圈中会产生感应电流，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.在线圈A中电流沿原方向减小的过程中，线圈A的磁场自右向左也跟着减弱，导致穿过线 圈5的磁通量减少
10、.由楞次定律知，线圈B中会产生由P-Q的感应电流；（2）在线圈A中电 流沿原方向增大的过程中，线圈A的磁场自右向左也跟着增强，导致穿过线圈5的磁通量增 加.由楞次定律知，线圈B中会产生由Q-P的电流.综上分析可知，全过程中流过电阻R的电流方向先是由PfQ,然后是由Q-P,所以A正确.二、自感现象【导学探究】1 .按照图5连接电路.开关S接通时，灯泡1和2的发光情况有什么不同？L 1图5（2）利用已学知识解释该现象.答案（1）灯泡2立即发光，而灯泡1是逐渐亮起来的.接通电源的瞬间，电流增加，线圈L中产生感应电动势.根据楞次定律，感应电动势会阻 碍电流的增加，所以灯泡1慢慢地亮起来.2 .按照图6
11、连接电路.先闭合开关使灯泡发光，稳定后断开开关.观察并说明开关断开时灯泡的亮度.一 L 一一 I一图6利用已学知识解释该现象.答案（1）灯泡逐渐熄灭.开关断开时，通过线圈L的电流减小，这时会出现感应电动势阻碍线圈L中的电流减小， 线圈中产生与原方向相同的电流，与灯泡构成闭合回路，所以灯泡不是马上熄灭，而是慢慢 熄灭.【知识深化】.对自感现象的理解自感现象是一种电磁感应现象，遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律.1 .对自感电动势的理解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，因而在线圈上产生感应电动势. 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
12、减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同（即：增反减同）.自感电动势的作用阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，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 .对电感线圈阻碍作用的理解假设电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使通过电 感线圈的电流不能突变.假设电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的 电阻引起的.线圈通电和断电时线圈中电流的变化规律如图7.图7例考向1通电自感现象 如图8所示，电路中电源的内阻不能忽略，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合 时，以下说法正确的选项是（线圈L的自感系数很大
13、，直流电阻较小）（）A L0B RI1图8A. A比B先亮，然后A逐渐熄灭B比A先亮，然后B逐渐变暗B. A、B 一起亮，然后A逐渐熄灭A、B 一起亮，然后B逐渐熄灭答案B解析 S闭合时，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，电路 稳定后线圈L的直流电阻较小，故流过B灯支路的电流变小，所以B灯逐渐变暗，故B正 确.考向2断电自感现象 如图9所示，开关S处于闭合状态，小灯泡A和B均正常发光，小灯泡A的电阻大 于线圈L的直流电阻，现断开开关S,以下说法正确的选项是（）A.小灯泡A越来越暗，直到熄灭B.小灯泡B越来越暗，直到熄灭C.线圈L中的电流会立即消失D.线圈L中的电流过一
14、会再消失，且方向向右答案D解析 S断开瞬间，B立即熄灭.由于小灯泡A的电阻大于线圈L的直流电阻，所以S断开 前线圈的电流大于小灯泡A中的电流.S断开瞬间，线圈中出现自感电动势，从而阻碍电流 的减小，线圈中的电流方向不变，但大小由原电流逐渐减小，即线圈L中的电流过一会再消 失，且方向向右，因L和A组成新的回路，所以A先亮一下，然后慢慢熄灭，故D正确.在如图10所示的电路中，开关S闭合且稳定后流过自感线圈的电流是2 A,流过灯泡D的电流是1A,现将开关S突然断开，能正确反映流过灯泡的电流i在开关S断开前后 随时间才变化关系的图像是（）D0图10BD答案D解析 开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的
15、，其值为1A.开关S断开瞬间，自感线 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自感电流，使线圈中的电流从2 A 逐渐减小，方向不变，且与灯泡D构成闭合回路，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，故D对.三、自感电动势和自感系数【导学探究】自感电动势的大小与哪些因素有关？自感系数与哪些因素有关？答案 根据公式可知，自感电动势与自感系数和电流的变化率有关.自感系数与线圈 I 、I,的大小、形状、匝数以及有无铁芯等因素有关.【知识深化】.自感电动势表达式： L_ C理解：公式中学为电流的变化率，电流变化越快，电流变化率
16、越大，自感电动势也越大.公式中L为线圈的自感系数.1 .自感系数例。关于自感现象、自感系数、自感电动势，以下说法正确的选项是（）A.当线圈中通恒定电流时，线圈中没有自感现象，线圈自感系数为零B.线圈中电流变化越快，线圈的自感系数越大C.自感电动势与原电流方向相反D.对于确定的线圈，其产生的自感电动势与其电流变化率成正比答案D解析 当线圈中通恒定电流时，线圈中没有自感现象，不产生自感电动势，但是线圈自感系 数不为零，选项A错误；线圈中电流变化越快，产生的自感电动势越大，线圈的自感系数与 电流变化快慢无关，选项B错误；根据楞次定律，当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电 流增大，自感电动势方向与原电
17、流方向相反；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流减 小，自感电动势方向与原电流方向相同，选项C错误；对于确定的线圈，自感系数L 一定， 其产生的自感电动势与其电流变化率当成正比，选项D正确.1- 随堂演练逐点落实1 .（互感现象）（多项选择）（2020惠州市第一次调研）目前无线电力传输已经比拟成熟，如图11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，原理示意图如下图.利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电.以下说法正确的选项是（）AB图11A.只要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线圈中输入变
18、化的电流，B线圈中才会产生感应电动势C. A中电流越大，5中感应电动势越大A中电流变化越快，8中感应电动势越大答案BD解析 根据感应电流产生的条件，假设A线圈中输入恒定的电流，那么A产生恒定的磁场，3中 的磁通量不发生变化，3线圈中不会产生感应电动势，故A错误；假设A线圈中输入变化的电 流，根据法拉第电磁感应定律E=/卷可知，B线圈中会产生感应电动势，A线圈中电流变化 越快，A线圈中电流产生的磁场变化越快，5线圈中感应电动势越大，故B、D正确，C错 ,口 沃.2.（自感系数）（2020.株洲市高二上期中）关于线圈的自感系数，以下说法正确的选项是（）A.线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大B
19、.线圈中电流等于零时，自感系数也等于零C.线圈中电流变化越快，自感系数越大D.线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定答案D解析线圈的自感系数是由线圈本身的因素及有无铁芯决定的，与有无电流、电流变化情况 都没有关系，应选项B、C错误，D正确；自感电动势的大小除了与自感系数有关，还与电 流的变化率有关，应选项A错误.3 .（自感现象X2020四川成都外国语学校期中）如图12所示，L是电感足够大的线圈，其直流 电阻可忽略不计，A和B是两个参数相同的灯泡，假设将开关S闭合，等灯泡亮度稳定后，再 断开开关S,那么（）A.开关S闭合时,A.开关S闭合时,灯泡A比B先亮图12图12B.开关S闭合时,B
20、.开关S闭合时,灯泡A、B同时亮，最后一样亮C.开关S闭合后，灯泡A逐渐熄灭，灯泡B逐渐变亮，最后亮度保持不变D.开关S断开瞬间，A、B闪亮一下逐渐熄灭答案C解析 开关S闭合时，由于L的阻碍作用，电流从两灯中流过，故两灯同时亮，此后，有电 流流过心且流过L的电流逐渐增大，流过A的电流逐渐减小，电路稳定后，灯泡A被短路 而熄灭，B灯比原来更亮且最后亮度保持不变，故C正确，A、B错误；开关S断开瞬间，B 中电流消失，故立即熄灭，由于电感线圈中产生自感电动势，且L和A构成回路，所以A 闪亮一下后逐渐熄灭，故D错误.4 .（自感现象中的图像问题）（多项选择）如图13所示，用电流传感器研究自感现象.电源内阻不可 忽略，线圈的自感系数较大，其直流电阻小于电阻R的阻值.，=0时刻闭合开关S,电路稳 定后，。时刻断开S,电流传感器连接计算机分别描绘了整个过程线圈中的电流。和电阻中 的电流久随时间，变化的图像.以下图像中可能正确的选项是（）电流传感器|H电流传感器图13答案AD课时对点练基础对点练考点一互感现象1.（多项选择）如图1所示，线圈P、。同轴放置，尸与开关S、电源和滑动变阻器R组成回路，Q 与电流计G相连，要使。线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有（）