互感和自感+高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修2

第4節(jié)

互感和自感第二章勵(lì)志：勵(lì)志視頻學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道什么是互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象2、觀察通電自感和斷電自感實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，了解自感現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)自感電動(dòng)勢(shì)的作用，能夠通過(guò)電磁感應(yīng)的有關(guān)規(guī)律分析通電自感和斷電自感現(xiàn)象3、知道自感電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式

，理解自感系數(shù)和自感系數(shù)的決定因素問(wèn)題：兩個(gè)線圈A、B之間并沒(méi)有導(dǎo)線相連，線圈A與手機(jī)的音頻輸出端連接，線圈B與擴(kuò)音器的輸入端連接。把線圈A插入線圈B時(shí)就能在擴(kuò)音器上聽(tīng)見(jiàn)由手機(jī)輸出的聲音，這是為什么？問(wèn)題引入A中變化電流（音頻信號(hào)）變化磁場(chǎng)B的磁通量變化B中產(chǎn)生感應(yīng)電流感應(yīng)電流讓擴(kuò)音器發(fā)出音樂(lè)1.定義：在法拉第的實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)線圈之間并沒(méi)有導(dǎo)線相連，但當(dāng)一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化時(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)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象叫做互感。這種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做互感電動(dòng)勢(shì)。一、互感現(xiàn)象一、互感現(xiàn)象自制簡(jiǎn)易手機(jī)無(wú)線充電器給手機(jī)充電2、應(yīng)用KDCABS延時(shí)繼電器3.危害：手機(jī)發(fā)射出的無(wú)線電波（射頻電磁輻射），能使接受無(wú)線電的天線感生射頻電流。當(dāng)射頻電流在金屬導(dǎo)體間環(huán)流時(shí)，遇有銹蝕或接觸不良，就會(huì)產(chǎn)生射頻火花?；ジ鞋F(xiàn)象能發(fā)生在兩個(gè)相互靠的很近的電路之間，有時(shí)會(huì)影響電路工作，因此也要設(shè)法減小電路間互感的影響?！镜淅?】

在同一鐵芯上繞著兩個(gè)線圈，單刀雙擲開(kāi)關(guān)原來(lái)接在1處，現(xiàn)把它從1扳到2，如圖所示，試判斷在此過(guò)程中，在電阻R上的電流方向是（

）A.先由P→Q，再由Q→PB.先由Q→P，再由P→QC.始終由Q→PD.始終由P→QC練一練1.（多選）如圖所示，是一種延時(shí)裝置的原理圖，當(dāng)S1閉合時(shí)，電磁鐵F將銜鐵D吸下，C線路接通；當(dāng)S1斷開(kāi)時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用，D將延遲一段時(shí)間才被釋放。則（

）A.由于A線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用B.由于B線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放D的作用C.如果斷開(kāi)B線圈的開(kāi)關(guān)S2，無(wú)延時(shí)作用D.如果斷開(kāi)B線圈的開(kāi)關(guān)S2，延時(shí)將變化BC?2.如圖（a）所示，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上，在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測(cè)得線圈cd間電壓如圖（b）所示。已知線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖中，可能正確的是（

）C二、自感現(xiàn)象根據(jù)楞次定律：當(dāng)電流從無(wú)到有或從有到無(wú)，或者電路中電流發(fā)生變化時(shí)，自感線圈就會(huì)產(chǎn)生阻礙這種變化的感應(yīng)電流，從而延緩結(jié)果的發(fā)生。問(wèn)題：當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，為什么燈泡A1逐漸變亮；當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，為什么燈泡A1延時(shí)熄滅S閉合

流經(jīng)L電流增大

自感電動(dòng)勢(shì)

阻礙IL增大

IL緩慢增大

S

A1B原B感A2E感

LIA1R實(shí)驗(yàn)探究自感對(duì)電流的影響——通電自感討論：

開(kāi)關(guān)閉合瞬間1.線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的方向？與原電流方向相反，阻礙電流的

增加，

IL緩慢增大2.最終一樣亮，說(shuō)明了什么？阻礙不是阻止，是延緩電流增加的時(shí)間S閉合

流經(jīng)L電流增大

自感電動(dòng)勢(shì)

阻礙IL增大

IL緩慢增大

S

A1B原B感E感

LIA1R1.開(kāi)關(guān)斷開(kāi)前，

流過(guò)燈泡和線圈的電流方向？2.開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間,線圈中的電流如何變化？3.開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間,線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的方向？4.此時(shí)線圈充當(dāng)了什么功能？

5.流過(guò)燈泡A的電流方向有什么變化？

6.為什么燈泡閃亮一下再熄滅？

討論：與原電流同向

阻礙電流減少，

IL

電流緩慢減小電源

反向

實(shí)驗(yàn)探究自感對(duì)電流的影響——通電自感斷開(kāi)前斷開(kāi)后LLAA問(wèn)題：斷電時(shí)，與線圈并聯(lián)的燈泡一定會(huì)閃亮一下后在慢慢熄滅嗎？(1)不能認(rèn)為任何斷電現(xiàn)象燈都會(huì)閃一下①當(dāng)IL>IA時(shí)，會(huì)閃一下，再逐漸熄滅;②當(dāng)IL<IA或

IL=IA時(shí)，不會(huì)閃，逐漸熄滅。(2)IL和IA的大小，要由L的直流電阻RL與燈泡的電阻RA的大小來(lái)決定。①如果RL≥RA，則IL≤IA；②如果RL<RA，則IL>IA。閃亮一下的原因【典例2】（多選）如圖所示，燈A、B完全相同，帶鐵芯的線圈L的電阻可忽略，則（

）A.S閉合的瞬間，燈A、B同時(shí)發(fā)光，接著燈A變暗，燈B更亮，最后燈A熄滅B.S閉合瞬間，燈A不亮，燈B立即亮C.S閉合瞬間，燈A、B都不立即亮D.穩(wěn)定后再斷開(kāi)S的瞬間，燈B立即熄滅，燈A閃亮一下再熄滅AD【典例2】中，若線圈L的電阻為RL且RL＞RA（RA為燈A的電阻），穩(wěn)定后斷開(kāi)S的瞬間，兩個(gè)燈的亮暗變化情況是怎樣的？?1.（多選）如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻r不能忽略。R1和R2是兩個(gè)定值電阻，L是一個(gè)自感系數(shù)較大，電阻可忽略的線圈。開(kāi)關(guān)S原來(lái)是斷開(kāi)的，從閉合開(kāi)關(guān)S到電路中電流達(dá)到穩(wěn)定為止的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)R1的電流I1和通過(guò)R2的電流I2的變化情況是（

）A.I1開(kāi)始較大而后逐漸變小B.I1開(kāi)始很小而后逐漸變大C.I2開(kāi)始很小而后逐漸變大D.I2開(kāi)始較大而后逐漸變小AC2.（多選）在圖（a）、（b）中，電阻R和自感線圈L的電阻值相等，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，燈泡D發(fā)光，則（

）A.在圖（a）中，斷開(kāi)S，D將漸漸變暗B.在圖（a）中，斷開(kāi)S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗C.在圖（b）中，斷開(kāi)S，D將漸漸變暗D.在圖（b）中，斷開(kāi)S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗A(chǔ)D3.某興趣小組探究斷電自感現(xiàn)象的電路如圖所示。閉合開(kāi)關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，通過(guò)電阻R的電流為I1，通過(guò)電感線圈L的電流為I2。t1時(shí)刻斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，下列圖像中能正確描述通過(guò)電阻R的電流IR和通過(guò)電感線圈L的電流IL的是（

）A1.定義：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)激發(fā)出本身感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象稱為自感，由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)。2.自感電動(dòng)勢(shì)的大小自感系數(shù)注意：L

越大，E

越大，對(duì)電流阻礙越大自感與電流的變化率成正比3.自感電動(dòng)勢(shì)的作用：總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化（同樣遵循楞次定律），效果上使電流變化減慢，不至于突然變化。

3.自感電動(dòng)勢(shì)的方向（1）導(dǎo)體電流增加時(shí)，阻礙電流增加，此時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向相反；（2）導(dǎo)體電流減小時(shí)，阻礙電流減小，此時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向相同.4.自感系數(shù)（1）物理意義:描述線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)能力（2）決定因素：（3）單位：亨利，簡(jiǎn)稱亨，符號(hào)是H

1H（亨利）=103mH（mH）=106μH（微亨）線圈的圈數(shù)線圈的大小是否有鐵芯線圈的形狀開(kāi)關(guān)閉合時(shí)電流是逐漸增大的開(kāi)關(guān)閉合時(shí)電流是瞬間增大三、用電流傳感器顯示自感對(duì)電流的影響四、磁場(chǎng)的能量問(wèn)題：在斷電自感的實(shí)驗(yàn)中，為什么開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，燈泡的發(fā)光會(huì)持續(xù)一段時(shí)間？甚至?xí)仍瓉?lái)更亮？試從能量的角度加以討論。開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，能量?jī)?chǔ)存在磁場(chǎng)中開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，線圈作用相當(dāng)于電源，把磁場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)化成電能。在學(xué)完“互感和自感”這節(jié)課后，三位同學(xué)合作完成了如下小實(shí)驗(yàn)：如圖，他們把一節(jié)電動(dòng)勢(shì)為1.5V的干電池、一個(gè)開(kāi)關(guān)，一個(gè)自感系數(shù)很大的線圈、若干導(dǎo)線及他們自己按圖示方式連接，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中人會(huì)有電擊的感覺(jué)。下列說(shuō)法正確的是（）A．閉合開(kāi)關(guān)瞬間，人有觸電的感覺(jué)B．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間，流過(guò)這幾位同學(xué)的電流大于流過(guò)線圈L的電流C．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間，線圈兩端的電壓突然增大D．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間，流過(guò)人的電流方向?yàn)橛蒔→Q練一練CItItItIt

LA1RA2

S

R1

實(shí)驗(yàn)一中，當(dāng)電鍵閉合后，通過(guò)燈泡A1的電流隨時(shí)間變化的圖像為

圖；通過(guò)燈泡A2的電流隨時(shí)間變化的圖像為

圖。ABCDCA練一練在實(shí)驗(yàn)中，若線圈L的電阻RL與燈泡A的電阻RA相等，則電鍵斷開(kāi)前后通過(guò)線圈的電流隨時(shí)間的變化圖像為

圖，通過(guò)燈泡的電流隨時(shí)間的變化圖像為

圖；若RL遠(yuǎn)小于RA，則電鍵斷開(kāi)前后通過(guò)線圈的電流隨時(shí)間的變化圖像為

圖，通過(guò)燈泡的電流圖像為

圖。It

ABCDItItItALSACBD練一練在制作精密電阻時(shí)，為了消除使用過(guò)程中由于電流變化而引起的自感現(xiàn)象，采用雙線并繞的方法，如圖所示．其道理是(

)A．當(dāng)電路中的電流變化時(shí)，兩股導(dǎo)線產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)相互抵消B．當(dāng)電路中的電流變化時(shí)，