人教版(新教材)高中物理选择性必修2学案1：2 4互感和自感

人教版(新教材)高中物理选择性必修第二册PAGEPAGE12.4互感和自感学习目标知识目标（1）了解互感现象的电磁感应特点。（2）运用观察、实验、分析、综合的方法，认识自感现象及其特点。（3）明确自感系数的意义及决定条件。学习过程自主学习一、互感现象两个线圈之间并没有导线相连，但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。这种现象叫做___________，这种感应电动势叫做___________。利用互感现象可以把_______由一个线圈传递到另一个线圈。变压器就是利用互感现象制成的。二、自感现象1、自感现象：由于______________发生变化而产生的电磁感应现象。2、自感电动势：在_______现象中产生的感应电动势。在自感现象中，自感电动势的产生是由于导体本身的电流发生了变化而引起的，而自感电动势却总是阻碍导体中原来电流的变化的。3、特点：自感电动势总是_______导体中原来电流的_______的。三、自感系数自感电动势的大小跟其它感应电动势的大小一样，跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关。而在理论分析表明：E=_______。L称为线圈的自感系数，简称自感或_______。自感表示线圈产生______________本领大小的物理量。L的大小跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯有关。单位：亨利(H)1H=_______mH=_______μH四、磁场的能量1、线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源的能量输送给，储存在中．2、线圈中电流减小时，中的能量释放出来转化为电能．即时巩固1.在图中，线圈M和线圈P绕在同一铁芯上，则（）A．当闭合开关S的一瞬间，线圈P里没有感应电流B．当闭合开关S的一瞬间，线圈P里有感应电流C．当断开开关S的一瞬间，线圈P里没有感应电流D．当断开开关S的一瞬间，线圈P里有感应电流2．如图所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)．A是一个灯泡，下列说法正确的是（）A．开关S闭合瞬间，无电流通过灯泡B．开关S闭合后，电路稳定时，无电流通过灯泡C．开关S断开瞬间，无电流通过灯泡D．开关S闭合瞬间及稳定时，灯泡中均有从a到b的电流，而在开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流3．如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则（）A．闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些B．闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些C．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭D．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭4．在制作精密电阻时，为了清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．其原理是（）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，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，两股导线中感应电流的磁通量相互抵消D．以上说法都不对要点理解1、互感现象问题1：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？请同学们用学过的知识加以分析说明。2、自感现象问题2：当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？［实验1］演示通电自感现象。问题3：为什么A1比A2亮得晚一些？试用所学知识（楞次定律）加以分析说明。［实验2］演示断电自感。问题4：为什么A灯不立刻熄灭？问题5：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。问题6：自感电动势的大小决定于哪些因素呢？阅读教材，然后用自己的语言加以概括，并回答有关问题。问题7：教材最后一段说，线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理解？电的“惯性”大小与什么有关？难点探究一、对互感现象的理解例1、如图所示是一种延时开关的原理图，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，延时将变长二、对通电自感现象的分析通电瞬间通过线圈的电流增大，自感电动势的方向与原电流方向相反，阻碍电流的增加，但不能阻止增加．1．通电瞬间，自感线圈处相当于断路；电流稳定时，自感线圈相当于导体．2．与线圈串联的灯泡在通电后会逐渐变亮，直到稳定．例2、如图所示，电路中自感线圈电阻很小，可以忽略不计．R的阻值和L的自感系数都很大，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，下列说法正确的是（）A．A比B先亮，然后A灭B．B比A先亮，然后A灯逐渐变亮C．A、B一起亮，然后A灭D．A、B一起亮，然后B灭三、对断电自感现象的分析1．断电时，自感线圈处相当于电源．2．断电时，灯泡会不会闪亮一下再熄灭取决于通过灯泡前后电流大小的关系．若断电前自感线圈电流IL大于灯泡的电流ID则灯会闪亮一下再熄灭；若断电前自感线圈中的电流IL小于或等于灯泡中的电流ID则不会出现闪亮，而是逐渐熄灭．3．要注意断电前后通过灯泡的电流方向是否变化．例3、如图(a)、(b)所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，闭合开关S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则（）A．在电路(a)中，断开S，A将渐渐变暗B．在电路(a)中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗C．在电路(b)中，断开S，A将渐渐变暗D．在电路(b)中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗四、对自感电动势及自感系数的理解1．对自感电动势的理解（1）自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化，可概括为“增反减同”．（2）由E＝Leq\f(ΔI,Δt)知自感电动势与L和eq\f(ΔI,Δt)有关，与ΔI、Δt无关．2．对自感系数的理解（1）自感系数的大小由线圈本身的特性及有无铁芯决定，线圈越长，单位长度的匝数越多，自感系数越大．（2）自感系数与E、ΔI、Δt等均无关系．例4、关于线圈的自感系数，下面说法正确的是（）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训练提升1．下列关于互感现象的说法正确的是（）A．一个线圈中的电流变化时，与之靠近的线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象B．互感现象的实质是电磁感应现象，同样遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律C．利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈，人们制造了收音机的“磁性天线”D．互感现象在电力工程以及电子电路中不会影响电路的正常工作2．关于自感现象，正确的说法是（）A．自感电动势一定和原来的电流方向相反B．对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大C．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大3．如图所示的电路中，P、Q两灯泡相同，L的直流电阻不计，则下列说法正确的是（）A．S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会才熄灭B．S接通瞬间，P、Q同时正常发光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的电流与原来电流方向相反4．如图所示为测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L的两端并联一个电压表，用来测量自感线圈的直流电压。在测量完毕后，将电路拆解时应（）A．先断开S1B．先断开S2C．先拆除电流表D．先拆除电压表▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁自主学习一、互感现象互感电动势能量二、1、导体本身的电流2、自感3、阻碍变化三、L电感自感电动势103106四、1、线圈，磁场2、线圈即时巩固1.〖答案〗BD2．〖答案〗B〖解析〗开关S闭合瞬间，灯泡中的电流从a到b，线圈由于自感作用，通过它的电流将逐渐增加．开关S闭合后，电路稳定时，纯电感线圈对电流无阻碍作用，将灯泡短路，灯泡中无电流通过．开关S断开瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，线圈和灯泡形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流．3．〖答案〗D〖解析〗由于灯泡LA与线圈L和R1串联，灯泡LB与电阻R2串联，当S闭合瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，所以LB比LA先亮，A、B项错误；由于LA所在的支路电阻阻值较小，故稳定时电流较大，即LA更亮一些，当S断开瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从线圈中开始减小，即从IA减小，故LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭，C错误，D正确．4．〖答案〗C〖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，只有C正确．要点理解1、问题1：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。问题2：会问题3：电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍L中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。问题4：当S断开时，L中的电流突然减弱，穿过L的磁通量逐渐减少，L中产生感应电动势，方向与原电流方向相同，阻碍原电流减小。L相当于一个电源，此时L与A构成闭合回路，故A中还有一段持续电流。灯A闪亮一下，说明流过A的电流比原电流大。问题5：推断出能量可能存储在磁场中问题6：自感电动势的大小与线圈中电流的变化率成正比，与线圈的自感系数L成正比。问题7：当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能立即增大到最大值或不能立即减小为零，因此可以借用力学中的术语，说线圈能够体现电的“惯性”。线圈的自感系数越大，这个现象越明显，可见，电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数。难点探究例1、〖答案〗BC〖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C正确，D错误．例2、〖答案〗B〖解析〗S闭合时，由于与A灯串联的线圈L的自感系数很大，故在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，由于L的直流电阻很小，所以稳定后A灯的电流变大，A灯逐渐变亮，故A、C、D错．稳定后，由于与B灯连接的电阻很大，流过B灯支路的电流很小，所以B灯逐渐变暗，故B正确．例3、〖答案〗AD〖解析〗在电路(a)中，灯A和线圈L串联，它们的电流相同，断开S时，线圈上产生自感电动势，阻碍原电流的减小，流过灯A的电流逐渐减小，从而灯A只能渐渐变暗．在电路(b)中，电阻R和灯A串联，灯A的电阻大于线圈L的电阻，电流则小于线圈L中的电流，断开S时，电源不再给灯供电，而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，通过R、A形成回路，灯A中电流突然变大，灯A变得更亮，然后渐渐变暗，故A、D正确．例4、〖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，故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A错误．训练提升1．〖答案〗ABC〖解析〗互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，会影响电路的正常工作，选项D错误。2．〖答案〗D〖解析〗当电流增加时，自感电动势的方向与原来的电流反向，当电流减小时，自感电动势的方向与原来的电流同向，故选项A错误；自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项B错误，选项D正确；自感系数只取决于线圈的本身因素，与