第四章第六节互感和自感

第六节 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 ＝L 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．

[学生用书P 29]

一、互感现象(阅读教材第22页第1段至第3段)

1．互感：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．这种现象叫做互感，这种感应电动势叫做互感电动势．

2．互感的应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器就是利用互感现象制成的．

3．互感的危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，互感现象有时会影响电路的正常工作．

▏拓展延伸►———————————————————(解疑难)

1．互感现象是一种常见的电磁感应现象，也满足法拉第电磁感应定律．

2．互感能不通过导线相连来传递能量．

3．变压器是利用互感制成的，而影响正常工作的互感现象要设法减小．

1.(1)两线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现

象．( )

(2)在实际生活中，有的互感现象是有害的，有的互感现象可以利用．( ) (3)只有闭合的回路才能产生互感．( )

提示：(1)× (2)√ (3)×

二、自感现象和自感系数

(阅读教材第22页第4段至第24页第3段)

1．自感：当一个线圈中的电流自身发生变化时，它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在它本身激发出感应电动势的电磁感应现象．

2．自感电动势：由于自感现象而产生的感应电动势．

E ＝L ΔI Δt

，其中L 是自感系数，简称自感或电感． 3．自感系数

(1)单位：亨利，符号H.

(2)决定自感系数大小的因素：与线圈的圈数、大小、形状以及有无铁芯等因素有关． ▏拓展延伸►———————————————————(解疑难)

1．自感电动势的作用：总是阻碍导体中原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用．

2．自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，当原来电流增大时，自感电动势的方向与原来电流方向相反；当原来电流减小时，自感电动势的方向与原来电流方向相同．也遵循“增反减同”的规律．

3．自感系数是由线圈本身性质决定的，是表征线圈产生自感电动势本领大小的物理量，数值上等于通过线圈的电流在1 s 内改变1 A 时产生的自感电动势的大小．

4．线圈的长度越长，截面积越大，单位长度上匝数越多，线圈的自感系数越大，线圈有铁芯比无铁芯时自感系数大得多．

2.(1)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关．()

(2)线圈自感电动势的大小与自感系数L有关，反过来，L与自感电动势也有关．()

(3)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势．()

(4)自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反．()

(5)一个线圈中的电流均匀增大，自感电动势也均匀增大．()

提示：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×

三、磁场的能量(阅读教材第24页第4段至第7段)

1．线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源的能量输送给磁场，储存在磁场中．2．线圈中电流减小时：磁场中的能量释放出来转化为电能．

▏拓展延伸►———————————————————(解疑难)

在自感现象中电能转化为线圈内的磁场能或线圈内的磁场能转化为电能，因此自感现象遵循能量守恒定律．

3.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？试从能量的角度加以解释．

提示：开关断开后，线圈中储存的能量释放出来转化为电能，故灯泡发光会持续一段时间．

对自感现象的理解

[学生用书P30]

自感现象的分析思路

1．明确通过自感线圈的电流的变化情况(增大或减小)．

2．根据“增反减同”，判断自感电动势的方向．

3．分析阻碍的结果：电流增大时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小．

———————————(自选例题，启迪思维)

1. 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

[思路探究](1)闭合开关S瞬间，线圈中的电流是如何变化的？线圈中自感电动势如何

阻碍电流变化？

(2)电阻R1两端电压如何变化？

[解析]闭合开关S时，由于L是一个自感系数较大的线圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以开始I2很小，随着电流达到稳定，自感作用减小，I2开始逐渐变大．闭合开关S时，由于线圈阻碍作用很大，路端电压较大，随着自感作用减小，路端电压减小，所以R1上的电压逐渐减小，电流I1逐渐减小，故选AC.

[答案]AC

2. 如图所示，带铁芯的电感线圈的电阻与电阻器R的阻值相同，A1和A2是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是()

A．闭合S瞬间，电流表A1的示数小于A2的示数

B．闭合S瞬间，电流表A1的示数等于A2的示数

C．断开S瞬间，电流表A1的示数大于A2的示数

D．断开S瞬间，电流表A1的示数等于A2的示数

[解析]闭合开关时，线圈中产生与电流反向的自感电动势起到阻碍作用，所以电流表A1的示数小于电流表A2的示数，A对、B错；断开开关时，线圈中产生与原电流同向的自感电动势，并与R组成临时回路，电流表A1与电流表A2示数相等，C错、D对．[答案]AD

3. 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

[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．[答案]BC

[名师点评](1)电流变化时，电感线圈对电流的变化有阻碍作用．

(2)电流稳定时，电感线圈相当于一段导体，阻值即为直流电阻．

通、断电自感中灯泡亮度变化分析

[学生用书P31]

1．通电自感如图甲所示，线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加，使线圈的电流从通