第四章 第6节

1、第6节互感和自感学习目标核心提炼1.了解互感现象及互感现象的应用。2种现象互感现象和自感现象2个概念自感电动势、自感系数2个重点通电、断电现象的成因2.了解自感现象，认识自感电动势对电路中电流的影响，并能对含线圈的电路进行分析。3.了解自感系数的意义和决定因素。4.知道磁场具有能量。一、互感现象阅读教材第22页，了解互感现象的应用及危害。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感应电动势，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

2、电路之间、电力工程和电子电路中，有时会影响电路的正常工作。思维拓展如图1是法拉第实验线圈。在实验中，两个线圈并没有用导线连接。图1(1)当其中一个线圈中有电流时，另一个线圈中是否会产生感应电流？(2)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？提示(1)不一定。当线圈中的电流为恒定电流时，在其周围空间产生的磁场不变，则在另一个线圈中就不会产生感应电流。只有当线圈中的电流变化时，在其周围空间产生变化的磁场，此时会在另一个线圈中产生感应电流。(2)当一个线圈中的电流变化时，穿过两个线圈的磁通量都会变化，在另一个线圈中就会产生感应电动势。二、自感现象阅读教材第2224页，理解自

3、感现象、自感电动势及自感系数的决定因素。1.定义：当一个线圈中的电流发生变化时，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，同样也在它本身激发出感应电动势的现象叫自感。图22.自感电动势对电流的作用：电流增加时，自感电动势阻碍电流的增加；电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小。实验1：演示通电自感现象实验电路如图2所示，开关S接通时，可以看到灯泡2立即发光，而灯泡1是逐渐亮起来的。实验2：演示断电自感现象。图3实验电路如图3所示，线圈L的电阻比灯泡的电阻小，接通电路，灯泡正常发光后，迅速断开开关S，可以看到灯泡闪亮一下再逐渐熄灭。3.自感系数(1)自感电动势的大小：EL，式中L是比例系

4、数，叫作自感系数，简称自感或电感。(2)决定因素：线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等。(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 H103 mH106 H。思考判断(1)自感现象中，感应电流方向一定和原电流方向相反。(×)(2)线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大。(×)(3)对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势较大。()(4)一个线圈中的电流均匀增大，自感电动势也均匀增大。(×)三、磁场的能量阅读教材第24页，了解磁场中的能量与自感现象的关系。1.自感现象中的磁场能量(1)线圈中电流从无到有时：磁场

5、从无到有，电源的能量输送给磁场，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。2.电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中电流变化的“惯性”。预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2对互感现象的理解要点归纳1.互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕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，这时要求设法减小电路间的互感。精典示例例1 (多选)如图4所示是一种延时装置的原理图，当S1闭合时

6、，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()图4A.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，延时将变化解析线圈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中有感应电流，B中电流的磁场继续吸引D而起到延时的作用，所以选项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，所以选项C正确，D错

7、误。答案BC针对训练1 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5所示，试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是()图5A.先由PQ，再由QPB.先由QP，再由PQC.始终由QPD.始终由PQ解析S从“1”扳开瞬间，B中磁通量减小，由楞次定律得电流QP；接触“2”的瞬间，B中磁通量增加，产生电流QP，故选项C正确。答案C对自感现象的理解要点归纳1.自感现象的特点(1)自感现象是由于通过导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。(2)自感电动势的作用：总是阻碍导体中原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用。(3)自感电动势的方向：自感电动势总是阻

8、碍导体中原来电流的变化，当原来电流增大时，自感电动势与原来电流方向相反；当原来电流减小时，自感电动势与原来电流方向相同，同样遵循“增反减同”的规律。2.通电自感与断电自感比较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，灯泡逐渐变亮电流立刻变大，灯泡变亮，然后逐渐变暗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，灯泡闪亮后逐渐变暗两种情况灯泡中电流方向均改变精典示例例2 (多选)如图6所示的电路中，A、B为两个完全相同的灯泡，L是自感系数很大的线圈，其电阻与R相等，下列说法正确的是()图6A.在断开S2的情况下，若突然闭合S

9、1时，A、B灯均逐渐亮起来B.在断开S2的情况下，若突然闭合S1时，A灯立即发光，B灯逐渐亮起来C.闭合S1、S2待电路稳定后，若突然断开S1，则A、B灯均不会立即熄灭D.闭合S1、S2待电路稳定后，若突然断开S1，则A灯不会立即熄灭，而B灯立即熄灭解析在断开S2的情况下，若突然闭合S1时，由于线圈的自感现象，出现自感电动势阻碍电流的增大，则A灯立即亮，B灯逐渐亮，A错误，B正确；当同时闭合S1、S2，待电路稳定后突然将S1断开，B灯立即熄灭，因自感现象，L与A组成回路，A灯不会立即熄灭，而是逐渐熄灭，故选项C错误，D正确。答案BD自感线圈对电流的变化有阻碍作用，具体表现为(1)通电瞬间自感线

10、圈处相当于断路。(2)断电时，自感线圈相当于电源，其电流由原值逐渐减小，不会发生突变(必须有闭合回路)。(3)电流稳定时自感线圈相当于导体，若其直流电阻忽略不计，则相当于导线。 针对训练2 如图7所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，现将开关S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是()图7解析开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为1 A。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感应电动势，使线圈中的电流从原来的2 A逐渐减小，方向不变，且同灯泡D构成回路，通过灯泡D的电流和线圈L

11、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，选项D正确。答案D1.(自感电动势的理解)关于线圈中自感电动势大小的说法正确的是()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，自感电动势最大解析电感一定时，电流变化越快，越大，由EL知，自感电动势越大，选项A错误，B正确；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，选项C错误；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，选项D错误。答案B2.(两种自感现象

12、)如图8甲和乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是()图8A.图甲中，A1与L1的电阻值相同B.图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C.图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同D.图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等解析图甲中，开关S1断开瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗，说明电路闭合稳定时IL1IA1，故RL1RA1，选项A、B错误；图乙中，电路稳定后A2与A3的亮度相同，说明两支路电流

13、相等，故RRL2，选项C正确；闭合S2瞬间，L2对电流的变化起阻碍作用，L2所在支路的电流小于滑动变阻器所在支路的电流，选项D错误。答案C3.(两种自感现象)(多选)如图9所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略不计，下列说法正确的是()图9A.合上开关S接通电路时，A2先亮A1后亮，最后一样亮B.合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮C.断开开关S切断电路时，A2立即熄灭，A1过一会熄灭D.断开开关S切断电路时，A1和A2都要过一会才熄灭解析S闭合接通电路时，A2支路中的电流立即达到最大，A2先亮；由于线圈的自感作用，A1支路电流增加的慢，A1后亮。A1中的电流稳定

14、后，线圈的阻碍作用消失，A1与A2并联，亮度一样，选项A正确，B错误；S断开时，L和A1，A2组成串联的闭合回路，A1和A2亮度一样，由于L中产生自感电动势阻碍L中原电流的消失，使A1和A2过一会才熄灭，故选项C错误，D正确。答案AD4.(自感的图象分析)如图10中L是绕在铁芯上的线圈，它与电阻R、R0、开关S1、S2和电池E构成闭合回路，开关S1和S2开始都处在断开状态。设在t0时刻，接通开关S1，经过一段时间，在tt1时刻，再接通开关S2，则能较准确表示电阻R两端的电势差Uab随时间t变化的图线的是()图10解析在t0时刻，接通开关S1，由于通电自感现象，电阻R的电流逐渐增大，故Uab随时

15、间t逐渐增大，在tt1时刻，再接通开关S2，则线圈与R构成的部分电路被短路，但由于线圈的断电自感，该部分电路的电流要逐渐减小，故Uab随时间t逐渐减小，由楞次定律可知电势差方向不变，A正确。答案A基础过关1.(多选)关于互感现象，下列说法正确的是()A.两个线圈之间必须有导线相连，才能产生互感现象B.互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈C.互感现象都是有益的D.变压器是利用互感现象制成的解析两个线圈之间没有导线相连，也能产生互感现象，选项A错误；互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈，选项B正确；互感现象不都是有益的，有时会影响电路的正常工作，选项C错误；变压器是利用互感现象制成的，

16、选项D正确。答案BD2.关于线圈的自感系数，下列说法正确的是()A.线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大B.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，故选项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，故选项A错误。答案D3.在无线电仪器中，常需要在距离较近处安装两个线圈，并要求当一个线圈中电流有变化时，对另一个线圈中电流的影响尽量小。如图所示两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是()解析两个

17、相距较近的线圈，当其中的一个线圈中电流发生变化时，就在周围空间产生变化的磁场。这个变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，即发生互感现象。要使这种影响尽量小，应采用选项D所示的安装位置才符合要求。因为通电线圈周围的磁场分布与条形磁铁的磁场分布类似，采用选项D所示的安装位置时，变化的磁场穿过另一线圈的磁通量最小。答案D4.一个线圈中的电流均匀增大，这个线圈的()A.磁通量均匀增大B.自感系数均匀增大C.自感系数、自感电动势都均匀增大D.自感系数、自感电动势、磁通量都不变解析线圈中电流均匀增大时，磁通量均匀增大，自感电动势不变，自感系数不变，选项A正确。答案A5.在制作精密电阻时，为了消除使用过

18、程中由于电流变化而引起的自感现象，采用双线并绕的方法，如图1所示。其道理是()图1A.当电路中的电流变化时，两股导线产生的自感电动势相互抵消B.当电路中的电流变化时，两股导线产生的感应电流相互抵消C.当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量互相抵消D.以上说法都不对解析由于采用双线并绕的方法，当电流通过时，两股导线中的电流方向是相反的，不管电流怎样变化，任何时刻两股电流总是等大反向的，所产生的磁通量也是等大反向的，故总磁通量等于零，在该线圈中不会产生电磁感应现象，因此消除了自感，选项A、B错误，C正确。答案C6.(多选)如图2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、

19、B是两个相同的灯泡，下列说法正确的是()图2A.S闭合后，A、B同时发光且亮度不变B.S闭合后，A立即发光，然后又逐渐熄灭C.S断开的瞬间，A、B同时熄灭D.S断开的瞬间，A再次发光，然后又逐渐熄灭解析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，所以选项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，所以选项C错误，D正确。答案BD7.如图3所示，两个电阻阻值均为R，电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽略不计，S原来断开，电路中电流I0。现将S闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的

20、作用是()图3A.使电路的电流减小，最后由I0减小到零B.有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I0C.有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变D.有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为2I0解析S闭合，电路中电阻减小，电流增大，线圈产生的自感电动势的作用是阻碍原电流的增大，选项A错误；阻碍电流增大，不是不让电流增大，而是让电流增大的速度变慢，选项B、C错误；最后达到稳定时，电路中电流I2I0，故选项D正确。答案D能力提升8.(多选)如图4所示，电池的电动势为E，内阻不计，线圈自感系数较大，直流电阻不计，当开关S闭合后，下列说法正确的是()图4A.a、b间电压逐渐增加，最后等于EB.b、c间电压

21、逐渐增加，最后等于EC.a、c间电压逐渐增加，最后等于ED.电路中电流逐渐增加，最后等于解析由于线圈的自感作用，开关闭合的瞬间，自感的阻碍作用非常大，电路中的电流从零逐渐增加直到稳定，大小为；所以开始时a、b间的电压等于E，然后逐渐减小到零；开始时R上的电压为零，然后逐渐增加直到等于E。答案BD9.如图5所示电路中，当电键S断开瞬间()图5A.流经R2的电流方向向右，流经L的电流方向向左B.流经R2的电流方向向左，流经L的电流方向向右C.流经R2和L的电流方向都向右D.流经R2和L的电流方向都向左解析电键S断开瞬间，线圈内产生自感电动势，相当于电源，与R2、构成回路，且流经线圈的电流只能从原值

22、开始缓慢减小，故只有A项正确。答案A10.(多选)如图6所示，电阻R13 ，R26 ，线圈的电阻不计，电源电动势E5 V，内阻r1 。开始时，开关S闭合，则()图6A.断开S前，电容器所带电荷量为零B.断开S前，电容器两板间的电压为 VC.断开S的瞬间，电容器a板带上正电D.断开S的瞬间，电容器b板带上正电解析断开开关前，电容器两端的电压等于线圈两端的电压，线圈没有电阻，线圈两端电压为零，所以电容器的两板间电压为零，所带的电荷量为零，选项A正确，B错误；断开开关，线圈相当于电源给电容器充电，使a板带正电，b板带负电，选项C正确，D错误。答案AC11.在如图7所示的电路中电源内阻不能忽略，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()图7解析闭合开关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