互感和自感+高二下学期物理人教版（2019）选择性必修2

第4节

互感和自感第二章励志：励志视频学习目标1、知道什么是互感现象和自感现象2、观察通电自感和断电自感实验现象，了解自感现象，认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、知道自感电动势的表达式

，理解自感系数和自感系数的决定因素问题：两个线圈A、B之间并没有导线相连，线圈A与手机的音频输出端连接，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？问题引入A中变化电流（音频信号）变化磁场B的磁通量变化B中产生感应电流感应电流让扩音器发出音乐1.定义：在法拉第的实验中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流发生变化时，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。这种现象叫做互感。这种感应电动势叫做互感电动势。一、互感现象一、互感现象自制简易手机无线充电器给手机充电2、应用KDCABS延时继电器3.危害：手机发射出的无线电波（射频电磁辐射），能使接受无线电的天线感生射频电流。当射频电流在金属导体间环流时，遇有锈蚀或接触不良，就会产生射频火花。互感现象能发生在两个相互靠的很近的电路之间，有时会影响电路工作，因此也要设法减小电路间互感的影响。【典例1】

在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在1处，现把它从1扳到2，如图所示，试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是（

）A.先由P→Q，再由Q→PB.先由Q→P，再由P→QC.始终由Q→PD.始终由P→QC练一练1.（多选）如图所示，是一种延时装置的原理图，当S1闭合时，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（

）A.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BC⁠2.如图（a）所示，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图（b）所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是（

）C二、自感现象根据楞次定律：当电流从无到有或从有到无，或者电路中电流发生变化时，自感线圈就会产生阻碍这种变化的感应电流，从而延缓结果的发生。问题：当开关闭合时，为什么灯泡A1逐渐变亮；当开关断开时，为什么灯泡A1延时熄灭S闭合

流经L电流增大

自感电动势

阻碍IL增大

IL缓慢增大

S

A1B原B感A2E感

LIA1R实验探究自感对电流的影响——通电自感讨论：

开关闭合瞬间1.线圈中产生的自感电动势的方向？与原电流方向相反，阻碍电流的

增加，

IL缓慢增大2.最终一样亮，说明了什么？阻碍不是阻止，是延缓电流增加的时间S闭合

流经L电流增大

自感电动势

阻碍IL增大

IL缓慢增大

S

A1B原B感E感

LIA1R1.开关断开前，

流过灯泡和线圈的电流方向？2.开关断开瞬间,线圈中的电流如何变化？3.开关断开瞬间,线圈产生的自感电动势的方向？4.此时线圈充当了什么功能？

5.流过灯泡A的电流方向有什么变化？

6.为什么灯泡闪亮一下再熄灭？

讨论：与原电流同向

阻碍电流减少，

IL

电流缓慢减小电源

反向

实验探究自感对电流的影响——通电自感断开前断开后LLAA问题：断电时，与线圈并联的灯泡一定会闪亮一下后在慢慢熄灭吗？(1)不能认为任何断电现象灯都会闪一下①当IL>IA时，会闪一下，再逐渐熄灭;②当IL<IA或

IL=IA时，不会闪，逐渐熄灭。(2)IL和IA的大小，要由L的直流电阻RL与灯泡的电阻RA的大小来决定。①如果RL≥RA，则IL≤IA；②如果RL<RA，则IL>IA。闪亮一下的原因【典例2】（多选）如图所示，灯A、B完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则（

）A.S闭合的瞬间，灯A、B同时发光，接着灯A变暗，灯B更亮，最后灯A熄灭B.S闭合瞬间，灯A不亮，灯B立即亮C.S闭合瞬间，灯A、B都不立即亮D.稳定后再断开S的瞬间，灯B立即熄灭，灯A闪亮一下再熄灭AD【典例2】中，若线圈L的电阻为RL且RL＞RA（RA为灯A的电阻），稳定后断开S的瞬间，两个灯的亮暗变化情况是怎样的？⁠1.（多选）如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略。R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系数较大，电阻可忽略的线圈。开关S原来是断开的，从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是（

）A.I1开始较大而后逐渐变小B.I1开始很小而后逐渐变大C.I2开始很小而后逐渐变大D.I2开始较大而后逐渐变小AC2.（多选）在图（a）、（b）中，电阻R和自感线圈L的电阻值相等，接通S，使电路达到稳定状态，灯泡D发光，则（

）A.在图（a）中，断开S，D将渐渐变暗B.在图（a）中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗C.在图（b）中，断开S，D将渐渐变暗D.在图（b）中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗AD3.某兴趣小组探究断电自感现象的电路如图所示。闭合开关S，待电路稳定后，通过电阻R的电流为I1，通过电感线圈L的电流为I2。t1时刻断开开关S，下列图像中能正确描述通过电阻R的电流IR和通过电感线圈L的电流IL的是（

）A1.定义：当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场激发出本身感应电动势。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。2.自感电动势的大小自感系数注意：L

越大，E

越大，对电流阻碍越大自感与电流的变化率成正比3.自感电动势的作用：总是阻碍导体中原电流的变化（同样遵循楞次定律），效果上使电流变化减慢，不至于突然变化。

3.自感电动势的方向（1）导体电流增加时，阻碍电流增加，此时自感电动势方向与原电流方向相反；（2）导体电流减小时，阻碍电流减小，此时自感电动势方向与原电流方向相同.4.自感系数（1）物理意义:描述线圈产生自感电动势能力（2）决定因素：（3）单位：亨利，简称亨，符号是H

1H（亨利）=103mH（mH）=106μH（微亨）线圈的圈数线圈的大小是否有铁芯线圈的形状开关闭合时电流是逐渐增大的开关闭合时电流是瞬间增大三、用电流传感器显示自感对电流的影响四、磁场的能量问题：在断电自感的实验中，为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间？甚至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。开关闭合时，线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。在学完“互感和自感”这节课后，三位同学合作完成了如下小实验：如图，他们把一节电动势为1.5V的干电池、一个开关，一个自感系数很大的线圈、若干导线及他们自己按图示方式连接，实验过程中人会有电击的感觉。下列说法正确的是（）A．闭合开关瞬间，人有触电的感觉B．断开开关瞬间，流过这几位同学的电流大于流过线圈L的电流C．断开开关瞬间，线圈两端的电压突然增大D．断开开关瞬间，流过人的电流方向为由P→Q练一练CItItItIt

LA1RA2

S

R1

实验一中，当电键闭合后，通过灯泡A1的电流随时间变化的图像为

图；通过灯泡A2的电流随时间变化的图像为

图。ABCDCA练一练在实验中，若线圈L的电阻RL与灯泡A的电阻RA相等，则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为

图，通过灯泡的电流随时间的变化图像为

图；若RL远小于RA，则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为

图，通过灯泡的电流图像为

图。It

ABCDItItItALSACBD练一练在制作精密电阻时，为了消除使用过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，如图所示．其道理是(

)A．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，