高中人教物理選擇性必修二2.4 互感和自感（導(dǎo)學(xué)案）-同步備課

1、第二章 電磁感應(yīng)第4節(jié) 互感和自感1.了解自感電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式ELeq f(I,t)，知道自感系數(shù)的決定因素。2. 了解自感現(xiàn)象，理解自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)電路中電流的影響。3. 知道磁場(chǎng)具有能量。4.認(rèn)識(shí)自感是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的特例，感悟特殊現(xiàn)象中有它的普遍規(guī)律，而普遍規(guī)律中包含了特殊現(xiàn)象的辯證唯物主義觀點(diǎn)。重點(diǎn)：自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)難點(diǎn)：運(yùn)用自感知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題一、互感現(xiàn)象1定義：兩個(gè)相互靠近的線圈，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生_的現(xiàn)象。產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫作互感電動(dòng)勢(shì)。2應(yīng)用：互感現(xiàn)象可以把能量從一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈，變壓器、收音機(jī)的“磁性天線”就是利用_制成的。

2、3危害：互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個(gè)相互靠近的電路之間。在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路正常工作。二、自感現(xiàn)象1自感現(xiàn)象：當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)在_激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。2自感電動(dòng)勢(shì)：由于_而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3通電自感和斷電自感電路現(xiàn)象自感電動(dòng)勢(shì)的作用通電自感接通電源的瞬間，燈泡A1逐漸地亮起來(lái)阻礙電流的_斷電自感斷開(kāi)開(kāi)關(guān)的瞬間，燈泡閃亮一下后逐漸變暗或燈泡A逐漸變暗，直至熄滅阻礙電流的_三、自感系數(shù)1.自感電動(dòng)勢(shì)的大?。篍Leq f(I,t)，其中L是自感系數(shù)，簡(jiǎn)稱_或_，單位：_，符號(hào)是H。2自感系數(shù)大小的決定因素：自感系數(shù)與線圈的_、_、_，以及是否有

3、_等因素有關(guān)。四、磁場(chǎng)的能量1自感現(xiàn)象中的磁場(chǎng)能量(1)線圈中電流從無(wú)到有時(shí)：磁場(chǎng)從無(wú)到有，電源的能量輸送給_，儲(chǔ)存在_中。(2)線圈中電流減小時(shí)：_中的能量釋放出來(lái)轉(zhuǎn)化為電能。2電的“慣性”：自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙線圈中電流_的“慣性”。1、關(guān)于電磁感應(yīng),下列說(shuō)法中正確的是()A.由于自感電流總是阻礙原電流的變化,所以自感電動(dòng)勢(shì)的方向總與原電流的方向相反B.在自感系數(shù)一定的條件下,通過(guò)導(dǎo)體的電流引起的磁通量變化越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大C.在自感系數(shù)一定的條件下,通過(guò)導(dǎo)體的電流變化越快,產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)越大D.在自感現(xiàn)象中,電感線圈的自感系數(shù)與產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)大小有關(guān)2.(多選)下列關(guān)于自感現(xiàn)象

4、的論述中,正確的是()A.線圈的自感系數(shù)跟線圈內(nèi)電流的變化率成正比B.當(dāng)線圈中電流減弱時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相反C.當(dāng)線圈中電流增大時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相反D.穿過(guò)線圈的磁通量的變化和線圈中電流的變化成正比3.(多選)線圈通以如圖所示的隨時(shí)間變化的電流,則()A.0t1時(shí)間內(nèi)線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)最大B.t1t2時(shí)間內(nèi)線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)最大C.t2t3時(shí)間內(nèi)線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)最大D.t1t2時(shí)間內(nèi)線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)為零4、如圖所示,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻忽略不計(jì)。A、B是兩個(gè)相同的小燈泡,L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈,直流電阻不計(jì)。關(guān)于這個(gè)電路的說(shuō)法中正確的是()A.閉合開(kāi)關(guān)瞬

5、間,A、B燈同時(shí)變亮B.閉合開(kāi)關(guān)一會(huì)兒后,B燈比A燈亮C.開(kāi)關(guān)由閉合至斷開(kāi),在斷開(kāi)瞬間,電流自右向左通過(guò)A燈D.開(kāi)關(guān)由閉合至斷開(kāi),在斷開(kāi)瞬間,A燈閃亮一下再熄滅5手機(jī)無(wú)線充電是比較新穎的充電方式。如圖所示，電磁感應(yīng)式無(wú)線充電的原理與變壓器類似，通過(guò)分別安裝在充電基座和接收能量裝置上的線圈，利用產(chǎn)生的磁場(chǎng)傳遞能量。當(dāng)充電基座上的送電線圈通入正弦式交變電流后，就會(huì)在鄰近的受電線圈中感應(yīng)出電流，最終實(shí)現(xiàn)為手機(jī)電池充電。在充電過(guò)程中（）A送電線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)呈周期性變化B受電線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)恒定不變C送電線圈和受電線圈無(wú)法通過(guò)互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)能量傳遞D手機(jī)和基座無(wú)需導(dǎo)線連接，這樣傳遞能量沒(méi)有損

6、失1.一演示自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示,L是帶鐵芯的線圈,A是一只燈泡,開(kāi)關(guān)S處于閉合狀態(tài),燈泡正常發(fā)光,現(xiàn)斷開(kāi)S,燈泡過(guò)一會(huì)兒才熄滅。關(guān)于斷開(kāi)S前和斷開(kāi)S后瞬間,通過(guò)燈泡A的電流方向,下面說(shuō)法正確的是()A.斷開(kāi)S前,ba;斷開(kāi)S后瞬間,abB.斷開(kāi)S前,ab;斷開(kāi)S后瞬間,baC.斷開(kāi)S前,ba;斷開(kāi)S后瞬間,baD.斷開(kāi)S前,ab;斷開(kāi)S后瞬間,ab2.課堂上物理老師為了更直觀地說(shuō)明斷電自感能量來(lái)源于線圈存儲(chǔ)的能量而非由電源直接提供,設(shè)計(jì)了如圖所示的電路。電感L的自感系數(shù)很大,電阻可忽略,D為理想二極管(單向?qū)щ?如電路圖,若電流a流向b可視為二極管電阻為0,反之,電阻無(wú)窮大),下列說(shuō)

7、法正確的是()A.當(dāng)S閉合后,L1、L2一直不亮B.當(dāng)S閉合后,L1立即變亮,L2逐漸變亮C.當(dāng)S斷開(kāi)瞬間,L1變亮,能更直觀說(shuō)明斷電自感能量來(lái)源于線圈存儲(chǔ)的能量D.當(dāng)S斷開(kāi)瞬間,L2變亮,能更直觀說(shuō)明斷電自感能量來(lái)源于線圈存儲(chǔ)的能量3、如圖所示的電路中,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,電感L的電阻不計(jì),電阻R的阻值大于燈泡D的阻值。在t=0時(shí)刻閉合開(kāi)關(guān)S,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,在t=t1時(shí)刻斷開(kāi)S。下列表示A、B兩點(diǎn)間電壓UAB隨時(shí)間t變化的圖象中,正確的是()4如圖甲、乙所示的電路中，線圈L的自感系數(shù)很大，電阻R和線圈L的電阻值都很小，且小于燈泡A的電阻，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，再斷開(kāi)S

8、，則（）A在電路甲中，閉合S后，A將立即變亮B在電路甲中，斷開(kāi)S后，A將先變得更亮，然后才逐漸變暗C在電路乙中，閉合S后，A將逐漸變亮D在電路乙中，斷開(kāi)S后，A將先變得更亮，然后才逐漸變暗5在研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，用兩個(gè)完全相同的燈泡a、b與自感系數(shù)很大的線圈L和定值電阻R組成如圖所示的電路（線圈的直流電阻可忽略，電源的內(nèi)阻不能忽略），關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)下面說(shuō)法中正確的是（）A閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，a、b一起亮，然后a熄滅B閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，b比a先亮，然后b逐漸變暗C閉合開(kāi)關(guān)，待電路穩(wěn)定后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，b逐漸變暗，a閃亮一下然后逐漸變暗D閉合開(kāi)關(guān)，待電路穩(wěn)定后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，a、b燈中的電流方向均為從左向右參考答案

9、：小試牛刀：選C?！窘馕觥扛鶕?jù)楞次定律,當(dāng)原電流增大時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與原電流方向相反;當(dāng)原電流減小時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與原電流方向相同,故A錯(cuò)誤;在自感系數(shù)一定的條件下,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,則有:通過(guò)導(dǎo)體的電流的變化率越大,產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)越大,與電流大小及電流變化的大小無(wú)關(guān),故B錯(cuò)誤,C正確;自感系數(shù)由線圈自身決定,與其他因素?zé)o關(guān),故D錯(cuò)誤。2、選C、D?！窘馕觥烤€圈的自感系數(shù)是由線圈本身性質(zhì)決定的,與線圈的長(zhǎng)度、匝數(shù)、線圈的橫截面積、鐵芯的有無(wú)有關(guān),而與線圈內(nèi)電流強(qiáng)度的變化率無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤;自感電動(dòng)勢(shì)的方向總是阻礙原來(lái)線圈中電流的變化,即原來(lái)線圈中電流增大,自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相反;線

10、圈中電流減弱,自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相同,故C正確,B錯(cuò)誤。根據(jù)E=L和E=n比較可知I,則D正確。3、選C、D?！窘馕觥烤€圈中的自感電動(dòng)勢(shì)與通入的電流的變化率成正比,即E。根據(jù)圖象分析:0t1時(shí)間內(nèi)的電流變化率小于t2t3時(shí)間內(nèi)的電流變化率,A錯(cuò)誤,C正確;t1t2時(shí)間內(nèi)的電流變化率為零,自感電動(dòng)勢(shì)為零,B錯(cuò)誤,D正確。4、選C?！窘馕觥块]合開(kāi)關(guān)瞬間,A燈泡立刻亮,但是由于線圈阻礙L和B燈泡支路電流的增加,使得B燈泡逐漸亮起來(lái),由于兩個(gè)支路的直流電阻相等,則最后B燈泡與A燈泡一樣亮,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;開(kāi)關(guān)由閉合至斷開(kāi),在斷開(kāi)瞬間,原來(lái)通過(guò)A燈泡的電流立即消失;由于線圈阻礙電流減小,產(chǎn)生自

11、感電動(dòng)勢(shì),且在L、B和A燈泡之間形成新的回路,則電流自右向左通過(guò)A燈泡,由于電路穩(wěn)定時(shí)A、B兩燈泡的電流相同,則在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間,A燈泡逐漸熄滅,但不會(huì)閃亮一下,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。故選C。5、選A【解析】A由于送電線圈中通入正弦式交變電流，根據(jù)麥克斯韋理論可知送電線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)呈周期性變化，故A正確；B周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)，所以受電線圈中感應(yīng)電流仍是正弦交流電，產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是周期性變化的，故B錯(cuò)誤；C無(wú)線充電利用的是電磁感應(yīng)原理，所以送電線圈和受電線圈通過(guò)互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)能量傳遞，故C錯(cuò)誤；D無(wú)線充電器的優(yōu)點(diǎn)之一是不用傳統(tǒng)的充電線連接到需要充電的終端設(shè)備上的充電器，但充電過(guò)程

12、中仍有電能量損失，故D錯(cuò)誤。故選A。當(dāng)堂檢測(cè)：1、選B。【解析】開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)前,流過(guò)燈泡的電流為電源提供,左端與電源正極相連,故燈泡中電流方向從左到右,即為ab;迅速斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí),燈泡中原來(lái)的電流瞬間減小到零,而線圈由于要阻礙電流的減小,產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),由楞次定律可判斷右端為高電勢(shì),與燈泡組成閉合回路,感應(yīng)電流流過(guò)燈泡,故燈泡中電流方向從右到左,即為ba,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。2、選C?！窘馕觥块]合開(kāi)關(guān)的瞬間,由于二極管具有單向?qū)щ娦?所以無(wú)電流通過(guò)L1,由于線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的阻礙,L2燈逐漸變亮,故A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)錯(cuò)誤;閉合開(kāi)關(guān),待電路穩(wěn)定后斷開(kāi)開(kāi)關(guān),線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),兩燈串聯(lián),所以L1

13、突然變亮,然后逐漸變暗至熄滅,L2逐漸變暗,能更直觀說(shuō)明斷電自感能量來(lái)源于線圈存儲(chǔ)的能量;故C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3、選B?！窘馕觥块]合開(kāi)關(guān)S后,燈泡D直接發(fā)光,電感L的電流逐漸增大,電路中的總電流也將逐漸增大,電源內(nèi)電壓增大,則路端電壓UAB逐漸減小;斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后,燈泡D中原來(lái)的電流突然消失,電感L中的電流通過(guò)燈泡形成的閉合回路逐漸減小,所以燈泡D中電流將反向,并逐漸減小為零,即UAB反向逐漸減小為零,所以選項(xiàng)B正確。4、選D【解析】A在電路甲中，閉合S后，由于線圈的自感，A逐漸變亮，A錯(cuò)誤；B在電路甲中，斷開(kāi)S，由于線圈阻礙電流變小，導(dǎo)致A將逐漸變暗，因通過(guò)線圈L的電流小于電阻R，則不會(huì)出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象，B錯(cuò)誤；C在電路乙中，閉合S后，A與電阻R串聯(lián)接入電源，則其將立即變亮，C錯(cuò)誤；D在電路乙中，由于電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，所以通過(guò)燈泡的電流比線圈的電流小，斷開(kāi)S時(shí)，由于線圈阻礙電流變小，導(dǎo)致A將變得更亮，然后逐漸變暗，D正確。故選D。5、選B【解析】AB閉合開(kāi)