第二章　4　互感和自感-物理人教版选择性必修第二册

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E＝Leq\f(ΔI,Δt)，知道自感系数的决定因素.4.了解自感现象中的能量转化．一、互感现象1．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____________时，它所产生的______________会在另一个线圈中产生____________，这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作____________．2．应用：利用互感现象可以把________由一个线圈传递到________________，如变压器就是利用____________制成的．3．危害：互感现象能发生在任何两个____________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正常工作．二、自感现象当一个线圈中的________变化时，它所产生的____________在____________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____________．三、自感系数1．自感电动势：E＝________，其中eq\f(ΔI,Δt)是________________________；L是____________，简称自感或电感．单位：________，符号：____.2．自感系数与线圈的________、________、______，以及是否有________等因素有关．四、磁场的能量1．线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给_______，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．3．自感电动势有阻碍线圈中____________的性质．1．判断下列说法的正误．(1)自感现象中，感应电动势一定与原电流方向相反．()(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也较大．()(4)没有发生自感现象时，即使有磁场也不会储存能量．()(5)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关．()2．如图所示，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”)一、互感现象导学探究如图所示，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？知识深化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．2．一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．3．应用与危害(1)应用：变压器、收音机的磁性天线都是利用互感现象制成的．(2)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1(多选)(2022·惠州市第一次调研)目前无线电力传输已经比较成熟，如图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，原理示意图如图所示．利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电．下列说法正确的是()A．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线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势C．A中电流越大，B中感应电动势越大D．A中电流变化越快，B中感应电动势越大二、自感现象导学探究1．按照如图所示电路图连接电路．(1)开关S接通时，灯泡1和2的发光情况有什么不同？(2)根据楞次定律结合电路图分析该现象产生的原因．2.按照如图所示电路图连接电路．(1)若灯泡的电阻小于线圈L的直流电阻，先闭合开关使灯泡发光，稳定后断开开关．观察开关断开时灯泡的亮度变化，并解释原因．若灯泡电阻大于线圈L的直流电阻，灯泡的亮度如何变化？(2)开关断开前后，流过灯泡的电流方向相同吗？知识深化1．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．2．对自感电动势的理解(1)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．(2)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；当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同(即：增反减同)．(3)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．3．对电感线圈阻碍作用的理解(1)若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．(2)若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．(3)线圈通电和断电时线圈中电流的变化规律如图．考向1通电自感现象例2如图所示，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，下列说法正确的是(线圈L的自感系数很大，直流电阻较小)()A．A比B先亮，然后A逐渐熄灭B．B比A先亮，然后B逐渐变暗C．A、B一起亮，然后A逐渐熄灭D．A、B一起亮，然后B逐渐熄灭考向2断电自感现象例3(2022·哈尔滨三中高二月考)如图是用于观察自感现象的电路图，设线圈L的自感系数较大，线圈的直流电阻RL与灯泡的电阻R满足RL>R，则在开关S由闭合到断开的瞬间，可以观察到()A．灯泡立即熄灭B．灯泡逐渐熄灭C．灯泡有闪亮现象D．只有在RL>R时，才会看到灯泡有明显的闪亮现象例4在如图所示的电路中，开关S闭合且稳定后流过自感线圈的电流是2A，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t变化关系的图像是()三、自感系数和磁场的能量导学探究(1)自感电动势与哪些因素有关？(2)在断电自感现象中，断开开关后，灯泡仍然亮一会，是否违背能量守恒定律？知识深化1．自感电动势(1)表达式：E＝Leq\f(ΔI,Δt).(2)理解：①公式中eq\f(ΔI,Δt)为电流的变化率，电流变化越快，电流变化率越大，自感电动势也越大．②公式中L为