新教材人教版高中物理选择性必修第二册 2.4互感和自感 教学讲义

1、精品文档 精心整理精品文档 可编辑的精品文档第二章电磁感应第4节互感和自感【素养目标】了解什么是互感现象,了解互感现象在生活和生产中的应用和防止。了解什么是自感现象,了解自感现象在生活和生产中的应用和防止;能够运用电磁感应的有关规律分析通、断电自感现象;了解自感电动势的计算式。知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量,知道它的大小与哪些因素有关,知道它的单位。【必备知识】知识点一、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感应电动势的现象。互感现象中,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

2、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,电力工程和电子电路中,有时会影响电路正常工作,这时要设法减小电路间的互感。知识点二、自感现象(1)定义:一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场在它本身激发出感应电动势的现象。由于自感而产生的电动势叫作自感电动势。(2)自感电动势知识点三、磁场的能量(1)自感现象中的磁场能量线圈中电流从无到有时,磁场从无到有,电源的能量输送给磁场,储存在磁场中。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。知识点四、通电自感和断电自感【

3、课堂检测】1.某同学为了验证断电自感现象，采用如图所示的电路。闭合开关S，两个完全相同的小灯泡均发光，切断开关，仅观察到小灯泡 L2 逐渐熄灭现象。你认为小灯泡 L2 未闪亮的可能原因是（ ） 电源的内阻较大 B.滑动变阻器R电阻偏大 C.线圈的自感系数较小D.线圈电阻偏大 【答案】 D 【解析】A灯泡是否闪亮取决于流过灯泡L2的电流是否增大，与电源的内阻无关，A不符合题意； B若滑动变阻器的电阻偏大，则稳定时流过小灯泡L2的电流较小，断开开关时小灯泡L2容易发生闪亮现象，与题意不符，B不符合题意；C线圈的自感系数的大小，会影响续流时间的长短，但不是影响电流的大小，因此无法决定小灯泡L2是否发

4、生闪亮。C不符合题意；D若线圈电阻偏大，则通过线圈的电流较小，若该电流小于灯泡L2稳定发光时的电流，则断开开关后无法看到小灯泡L2闪亮。D符合题意。故答案为：D。【分析】灯L1线圈L串联，灯L2与滑动变阻器串联，之后二者并连接在电源两端，当开关断开，L1、L2、L及滑动变阻器构成串联闭合回路，自感电流从原来线圈中电流值减小。2.如图所示，L为一个带铁芯的线圈，R是纯电阻，两支路的直流电阻相等，那么在接通和断开开关瞬间，两表的读数I1和I2的大小关系分别是（ ）I1I2 ， I1I2B.I1I2 ， I1I2C.I1I2 ， I1=I2D.I1=I2 ， I1I2【答案】 C 【解析】解：当开关

5、接通瞬间，R中电流立即增大到正常值I2 而线圈中的电流从零开始增大，产生自感电动势阻碍电流的增大，则电流I1只能逐渐增大，故I1I2 断开开关瞬间，线圈产生的自感电流流过线圈和电阻R，两者串联，电流相同，I1=I2 故选项C正确，选项ABD错误故选：C【分析】当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据这一特点来分析电流的大小【素养作业】1.关于线圈的自感系数，下列说法正确是（ ）A.线圈中的自感电动势越大，线圈的自感系数一定越大B.线圈的自感系数与线圈自身的因素以及有无铁芯有关C.线圈中的电流不发生变化，自感系数一定为零D.线圈中的电流变化越快，自

6、感系数就越大【答案】 B 【解析】解：自感系数由线圈自身决定：线圈越长，而其他条件相同时，自感系数越大；线圈匝数越多，而其他条件相同时，自感系数越大；同一线圈，插有铁芯时线圈的自感系数会变大；线圈的自感系数与线圈的长度、匝数以及是否有铁芯等都有关，与线圈中电流如何变化无关，与线圈中的自感电动势也无关故B正确，ACD错误故选：B【分析】自感系数由线圈自身决定，与其它因素无关线圈越长、单位长度上匝数越多自感系数越大，有铁芯比没有铁芯大得多2.如图所示，电路中的A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器当开关S断开与闭合时，A、B灯泡发光情况是（ ）

7、A.S刚闭合后，A灯亮一下又逐渐变暗，B灯逐渐变亮B.S刚闭合后，B灯亮一下又逐渐变暗，A灯逐渐变亮C.S闭合足够长时间后，A灯泡和B灯泡一样亮D.S闭合足够长时间后再断开，B灯立即熄灭，A灯逐渐熄灭【答案】 A 【解析】解：A、S刚闭合后，灯泡A与电感并联，由于电感阻碍电流的增大，所以A灯亮一下，然后逐渐熄灭，B灯与电容器并联，由于电容器充电，所以B灯逐渐变亮故A正确，B错误C、S闭合足够长时间后，C中无电流，相当于断路，L相当于短路，所以B很亮，而A不亮故C错误，D也错误故选：A【分析】电感器对电流的变化有阻碍作用，当电流增大时，会阻碍电流的增大，当电流减小时，会阻碍其减小电容器在电路中电

8、流变化时，也会发生充电和放电现象，此时可理解为有电流通过了电容器3.如图所示，电阻R和电感线圈L的值都较大，电感线圈的电阻不计，A、B是两只完全相同的灯泡，当开关S闭合时，下面能发生的情况是（ ）A.B比A先亮，然后B熄灭B.A比B先亮，然后A熄灭C.A，B一起亮，然后A熄灭D.A，B一起亮，然后B熄灭【答案】 D 【解析】解：当开关S闭合时，电源的电压同时加到两个灯泡上，它们会一起亮但由于电感线圈的电阻不计，线圈将B灯逐渐短路，B灯变暗直至熄灭；故ABC错误，D正确故选：D【分析】当开关S闭合时，电源的电压同时加到两个灯泡上，它们会同时发光根据电感线圈的电阻不计，会将B灯短路，分析B灯亮度的

9、变化4.如图所示的电路中，P、Q为两相同的灯泡，L的电阻不计，则下列说法正确的是( ) A.S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会儿才熄灭 B.S接通瞬间，P、Q同时达到正常发光 C.S断开瞬间，通过P的电流从右向左 D.S断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相反 【答案】 C 【解析】AS断开瞬间，由于线圈自感作用，阻碍原电流减小，相当于新的电源，通过Q、P形成回路，所以PQ均过一会熄灭，A不符合题意 CD通过线圈的电流沿原方向，所以通过Q的电流与原来方向相同，通过P的电流与原来方向相反，从右向左，C符合题意，D不符合题意BS接通瞬间，P立即正常发光，由于线圈自感阻碍电流增大，Q缓慢变亮，B不符合题意

10、故答案为：C。【分析】根据自感现象和楞次定律进行分析。5.如图所示甲、乙电路，电阻R和自感线圈L的电阻都很小。接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则（ ） A.在电路乙中，断开S，A将渐渐变暗 B.在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗 C.在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗 D.在电路乙中，断开S，A渐渐变亮 【答案】 C 【解析】BC.题图甲中，A与自感线圈L在同一个支路中，流过的电流相同，断开开关S时，线圈L中的自感电动势要维持原电流不变，所以开关断开的瞬间，A的电流不变，以后电流渐渐变小，因此A渐渐变暗，B不符合题意，C符合题意； AD.题图乙中，A所在支路的电流比自感线圈所在

11、支路的电流要小（因为自感线圈的电阻很小），断开开关S时，自感线圈的自感电动势要阻碍电流的变小，此瞬间自感线圈中的电流不变，自感线圈相当于一个电源给A供电。因此，反向流过A的电流瞬间要变大，然后渐渐变小，所以A将先闪亮一下，然后渐渐变暗，AD不符合题意。故答案为：C。【分析】根据自感现象和电路的动态分析进行判断。6.法拉第最初发现电磁感应现象的实验装置如图所示，闭合铁芯上绕有 M 、 N 两个线圈，线圈与铁芯绝缘，线圈 M 与直流电源相接，通过观察小磁针的偏转情况可判断线圈 N 中是否有电流产生。下列说法正确的是（ ） A.保持开关 S 处于闭合状态，小磁针发生偏转B.当开关 S 闭合的瞬间，小

12、磁针发生偏转C.当开关 S 断开的瞬间，小磁针不发生偏转D.无论开关 S 怎样改变，小磁针都不会发生偏转【答案】 B 【解析】由电磁感应的规律可知，当开关S闭合或断开的瞬间，线圈M中的变化电流将激发一个变化的磁场，这个变化的磁场沿铁芯穿过线圈N，在线圈N中激发感应电流，感应电流产生的磁场将使小磁针发生偏转；开关S保持闭合状态时，线圈M中的稳定电流激发的稳定磁场，不能在线圈N中激发感应电流。 故答案为：B。【分析】当开关闭合和断开瞬间其线圈M中电流发生改变，周围的磁场发生变化时，N中的磁通量才会发生改变，导致产生了感应电流，由于感应电流的产生导致周围磁场的产生导致小磁针发生偏转。7.在如图所示的

13、电路中，当滑动变阻器 R2 的滑动片向上移动时，关于电灯L的亮度及电容器C所带电量Q的变化判断正确的是（ ） A.L变暗，Q增大B.L变暗，Q减小C.L变亮，Q增大D.L变亮，Q减小【答案】 C 【解析】当滑动变阻器的滑动片向上移动时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流减小，电源的内电压减小，则路端电压增大，灯L变亮。电容器板间电压等于变阻器两端的电压。由上得知，路端电压增大，则通过L灯的电流增大，而干路电流减小，则通过R1的电流减小，R1的电压也减小，则变阻器两端的电压增大，电容器所带电量Q增大。C符合题意ABD不符合题意。 故答案为：C。 【分析】

14、滑动变阻器的滑动片向上移动时，变阻器接入电路的电阻增大，电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流减小，电源的内电压减小，路端电压增大。电容器两端的电压等于滑动变阻器两端的电压，干路电流减小，L支路的电流增大，则通过R1的电流减小，R1的电压也减小，阻器两端的电压增大，电容器所带电量Q增大。8.如图，线圈M和线圈N绕在同一铁芯上，线圈M与电池、开关S及滑动变阻器串联，线圈N与电流表G连接。若电流从左侧流入G表时，G表指针向左偏转，则（ ） A.S闭合的瞬间，G表指针不偏转B.S闭合的瞬间，G表指针将向左偏转C.S闭合稳定后，G表指针将向左偏转D.S闭合稳定后，滑动变阻器滑片P向右滑动时，G表指针将向右偏转【答案】 B 【解析】AB当闭合S的瞬间，导致电流增大，线圈M磁场增强，向右穿过线圈N的磁通量变大，根据右手螺旋定则可以知道，线圈M左端是S极，右端是N极，再根据楞次定律可得，感应电流方向由左向右流入G表，则指针向左偏，A不符合题意