6互感和自感1
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]AC2. 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]AD3. 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，使线圈的电流从通电瞬间的0逐渐增大到正常值，所以与线圈串联的灯泡的亮度是逐渐亮起来．甲乙2．断电自感如图乙所示，正常工作时线圈和电灯的电流分别为I L和I A.断电后，线圈产生自感电动势，线圈与灯泡组成回路，线圈起到电源作用．线圈产生的自感电动势阻碍电流的减小，使线圈中的电流由I L逐渐减小到0，因此灯泡中的电流也由断电前的I A突变为I L，然后逐渐减小到0，亮度也是逐渐变小到熄灭，当然灯泡中的电流方向由断电前的d→c突变为c→d.若I L>I A，灯泡闪亮一下再逐渐熄灭若I L≤I A，灯泡逐渐熄灭，不闪亮．——————————(自选例题，启迪思维)1. (2015·南京师大附中高二测试)如图所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关．关于三盏灯泡，下列说法正确的是()A．合上开关，c、b先亮，a后亮B．合上开关一会后，a、b一样亮C．断开开关，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭D．断开开关，c马上熄灭，b闪一下后和a一起缓慢熄灭[思路探究](1)合上开关时L产生的自感电动势有什么作用？a灯的亮度如何变化？(2)断开开关后L产生的自感电动势有什么作用？b灯闪亮吗？a灯闪亮吗？[解析]闭合开关S时，由于线圈L的自感作用，流过a灯的电流逐渐增大，所以a灯后亮，b、c灯与电源构成回路，所以b、c灯先亮，故A正确．合上开关一会后，电路稳定，L是一个直流电阻为零的自感线圈，可视为导线，a、b灯完全相同，并联电压相同，故a、b灯一样亮，故B正确．断开开关瞬间，a、b灯与线圈构成闭合回路．由于L的自感作用，a、b灯的电流要逐渐减小，故c灯马上熄灭，a、b灯缓慢熄灭，C错误．由于电路稳定时，a、b灯中电流相同，故b灯无闪亮现象，D 错误.[答案]AB2. 如图所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，L A是一灯泡，下列说法正确的是()A．开关S接通瞬间，无电流通过灯泡B．开关S接通后，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接通瞬间，灯泡中有从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[解析]L的直流电阻为0是指电路稳定后相当于短路．当通电瞬间，L相当于断路，电流通过灯泡且电流从a到b，稳定后，灯泡被短路熄灭．断电后，L和L A组成回路，L A 闪亮一下再逐渐熄灭，所以B、D正确．[答案]BD[名师点评](1)分析通、断电自感灯泡的亮度变化的关键是弄清电路的连接情况，根据自感线圈的自感电动势的方向进行具体分析．(2)断电自感时灯泡是否闪亮一下再熄灭的判断方法是通过比较断电前的线圈的电流和灯泡的电流的大小来确定．[学生用书P32]思想方法——自感现象中图象问题的解决方法1．明确研究对象及所研究的问题．2．分析所研究对象在电路中的位置，与电源、线圈等的关系及其电流、电压在某一段时间内的大小、方向和变化情况．3．看是否规定正方向，若没有说明，可只考虑其数值．4．结合题意和已知条件，利用自感知识和电路知识等进行分析和计算，从而确定出不同时间内某物理量随时间的变化规律．[范例]如图所示电路中，L为自感系数很大、电阻为R L的线圈，A为一阻值为R A的小灯泡，已知R L>R A，电源的电动势为E，内阻不计，某物理实验小组的同学们把S闭合一段时间后开始计时，记录各支路的电流，测得流过L的电流为i1，流过灯A的电流为i2，并在t1时刻将S断开，画出了通过灯泡A的电流随时间变化的图象，你认为正确的是()[解析]当S闭合时，由于R L>R A，故开始一段时间内，各支路电流之间的关系为i2>i1，流过灯A的电流方向从左向右，S断开时，由于L的自感作用，流经L的电流方向从左向右不变，大小由原来的i1逐渐减小，它与灯A构成闭合回路，由此可知灯A的电流方向与原来相反，大小与L中电流相同，即由i1逐渐减小，故A、B、C错，D对．[答案] D如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值．在t＝0 时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压U AB随时间t变化的图象中，正确的是()解析：选B.闭合开关S 后，灯泡D 直接发光，电感L 的电流逐渐增大，电路中的总电流也将逐渐增大，电源内电压增大，则路端电压U AB 逐渐减小；断开开关S 后，灯泡D 中原来的电流突然消失，电感L 中的电流通过灯泡形成的闭合回路逐渐减小，所以灯泡D 中电流将反向，并逐渐减小为零，即U AB 反向逐渐减小为零，故选B.[学生用书P 33][随堂达标]1．下列说法正确的是( )A ．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势B ．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反C ．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反D ．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反解析：选AC.由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中的电流不变时，不产生自感电动势，A 正确；当线圈中的电流反向时，相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，B 错误；当线圈中的电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，所以选项C 正确，同理可知选项D 错误．故选AC.2．关于线圈中自感电动势大小的说法中正确的是( )A ．电感一定时，电流变化越大，自感电动势越大B ．电感一定时，电流变化越快，自感电动势越大C ．通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零D ．通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大解析：选B.由自感电动势E ＝L ΔI Δt 得L 一定时，E 与ΔI Δt成正比，即电感一定时，电流变化越快，自感电动势越大．故A 错误，B 正确．通过线圈的电流为零的瞬间，电流变化率不一定为零，自感电动势不一定为零，通过线圈的电流为最大值的瞬间，电流变化率可能为零，自感电动势也可能为零，故C 、D 均错误．正确答案选B.3．如图所示，L 为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S 的瞬间会有( )A ．灯A 立即熄灭B ．灯A 慢慢熄灭C．灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭D．灯A突然闪亮一下再突然熄灭解析：选A.当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A串联，在S断开后，不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开后，电源供给的电流为零，灯立即熄灭．故选A.4. (选做题)如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，L A、L B 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，L A、L B同时达到最亮，且L B更亮一些B．闭合开关S时，L A、L B均慢慢亮起来，且L A更亮一些C．断开开关S时，L A慢慢熄灭，L B马上熄灭D．断开开关S时，L A慢慢熄灭，L B闪亮一下后才慢慢熄灭解析：选D.由于灯泡L A与线圈L串联，灯泡L B与电阻R2串联，当S闭合的瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以L B先亮，A、B错误；由于L A所在的支路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即L A更亮一些，当S断开的瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从线圈中电流开始减小，即从I A 减小，故L A慢慢熄灭，L B闪亮一下后才慢慢熄灭，C错误、D正确．[课时作业]一、选择题1．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性质及有无铁芯决定解析：选D.自感系数是由线圈的大小、形状、圈数、有无铁芯等因素决定的，故B、C 错，D对；自感电动势不仅与自感系数有关，还与电流变化快慢有关，故A错．2．(多选)无线电力传输目前已取得重大突破，在日本展出了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．下列说法正确的是()A．若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中感应电动势越大解析：选BD.根据产生感应电动势的条件，只有处于变化的磁场中，B线圈才能产生感应电动势，A错，B对；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于磁通量变化率，所以C错，D对．3．如图所示，闭合电路中的螺线管可自由伸缩，螺线管有一定的长度，灯泡具有一定的亮度．若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内，则将看到()A．灯泡变暗B．灯泡变亮C．螺线管缩短D．螺线管长度不变解析：选A.当软铁棒插入螺线管中时，穿过螺线管的磁通量增加，故产生反向的自感电动势，使总电流减小，灯泡变暗，每匝线圈间同向电流吸引力减小，螺线管变长．4．(多选)如图所示的电路中，线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，A、B 是两个相同的灯泡，下列说法中正确的是()A．S闭合后，A、B同时发光且亮度不变B．S闭合后，A立即发光，然后又逐渐熄灭C．S断开的瞬间，A、B同时熄灭D．S断开的瞬间，A再次发光，然后又逐渐熄灭解析：选BD.线圈对变化的电流有阻碍作用，开关接通时，A、B串联，同时发光，但电流稳定后线圈的直流电阻忽略不计，使A被短路，所以A错误，B正确；开关断开时，线圈产生自感电动势，与A构成回路，A再次发光，然后又逐渐熄灭，所以C错误，D正确．5．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．先拆除电压表解析：选B.若先断开S1或先拆除电流表，线圈与电压表组成闭合回路，这时，流过电压表的电流与原来方向相反，电压表的指针将反向偏转，容易损坏电压表．按操作要求，应先断开开关S2，再断开开关S1，然后拆除器材．故选项B正确．6. 如图所示电路中，A、B是相同的两小灯泡．L是一个带铁芯的线圈，电阻可不计，调节R，电路稳定时两灯泡都正常发光，则在开关合上和断开时()A．两灯同时点亮、同时熄灭B．合上S时，B比A先到达正常发光状态C．断开S时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A、B两灯的电流方向都与原电流方向相同D．断开S时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭解析：选B.闭合S时，由于L的自感作用，A灯逐渐变亮，B灯立即变亮，稳定时两灯一样亮，故A错B对；断开S时，由于L的自感作用，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A灯的电流方向不变，但通过B灯的电流反向，故C错；又因通过A灯的电流不会比原来的大，故A灯不会闪亮一下再熄灭，故D错．7. 在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L 和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是()解析：选B.闭合开关S后，调整R，使两个灯泡L1、L2发光的亮度一样，电流为I，说明R L＝R.若t′时刻再闭合S，流过电感线圈L和灯泡L1的电流迅速增大，使电感线圈L产生自感电动势，阻碍了流过L1的电流i1增大，直至达到电流为I，故A错误，B正确；而对于t′时刻再闭合S，流过灯泡L2的电流i2立即达到电流I，故C、D错误．故选B.8．在如图所示的电路中，两个相同的电流表G1和G2的零点均在刻度盘中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向左摆；当电流从“－”接线柱流入时，指针向右摆．在电路接通后再断开开关S的瞬间，下列说法中正确的是()A．G1指针向右摆，G2指针向左摆B．G1指针向左摆，G2指针向右摆C．两表指针都向右摆D．两表指针都向左摆解析：选B.当开关S闭合时，流经电感线圈L的电流方向自左向右．当断开开关S的瞬间，通过线圈L的电流将变小，根据楞次定律可知，感应电流方向与原电流方向相同，也将是自左向右流，以阻碍原电流减小的变化．这样在由L、G2、R及G1组成的闭合电路中，感应电流将从G2的负接线柱流入，因而G2的指针向右偏；感应电流将从G1的正接线柱流入，因而G1的指针向左偏．9. (2015·天水一中高二检测)在制作精密电阻时，为了消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．其道理是()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，两股导线中原电流的磁通量相互抵消D．以上说法都不对解析：选C.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，任何时刻两股导线中的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．☆10. (多选)如图所示电路中，自感系数较大的线圈L其直流电阻不计，下列操作中能使电容器C的A板带正电的是()A．S闭合的瞬间B．S断开的瞬间C．S闭合电路稳定后D．S闭合、向右移动变阻器触头解析：选BD.S闭合电路稳定时，线圈两端没有电势差，电容器两板不带电；S闭合的瞬间，电流增大，线圈产生自感电动势的方向与电流方向相反，使B板带正电；S断开的瞬间或S闭合、向右移动变阻器触头时，电流减小，线圈产生自感电动势的方向与电流方向相同，使A板带正电，B、D项正确．二、非选择题11．如图所示，电流表的内阻不计，电阻R1＝2.5 Ω，R2＝7.5 Ω，电感线圈的直流电阻可以忽略．闭合开关S的瞬时，电流表的读数I1＝0.2 A；线圈中的电流稳定后，电流表的读数I2＝0.4 A，试求电池的电动势和内电阻．解析：S闭合瞬时，可认为由于线圈的自感作用使得线圈中没有电流；而线圈中的电流稳定时，认为线圈的电阻为零，电阻R2被短路，R2中的电流为零．设电池的电动势为E，内电阻为r，则S闭合的瞬时，由闭合电路欧姆定律得：E＝I1(R1＋R2＋r)稳定后，由闭合电路欧姆定律得：E＝I2(R1＋r)联立代入数据解得E＝3 V，r＝5 Ω.答案：见解析☆12.如图甲所示为研究自感实验电路图，并用电流传感器显示出在t＝1×10－3 s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流(如图乙)．已知电源电动势E＝6 V，内阻不计，灯泡R1的阻值为6 Ω，电阻R的阻值为2 Ω.甲乙求：(1)线圈的直流电阻R L；(2)开关断开时，该同学观察到的现象是什么？并计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是多少？解析：(1)由题图可知，开关S闭合电路稳定时流过线圈L的电流I0＝1.5 A，由欧姆定律得I0＝ER L＋R解得R L＝EI0－R＝2.0 Ω.(2)电路稳定时流过小灯泡的电流I1＝ER1＝66A＝1 A断开开关后，线圈L、电阻R和灯泡R1构成一闭合回路，电流由1.5 A逐渐减小，所以小灯泡会闪亮一下再熄灭．开关断开瞬间自感电动势为E′＝I0(R＋R L＋R1)＝15 V.答案：(1)2.0 Ω(2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭15 V。
《互感和自感》教案
第六节互感和自感一、教材分析：互感和自感都是电磁感应现象的特例，所以在本节教学中，要注意引导学生利用电磁感应现象自己完成互感和自感现象的分析，并能利用所学知识解释实际问题。
二、教学目标：知识与技能：（1）了解互感和自感现象，了解自感现象产生的原因。
（2）知道自感现象中的一个重要概念——自感系数，了解它的单位及影响其大小的因素。
过程与方法：引导学生从事物的共性中发掘新的个性，从发生电磁感应现象的条件和有关电磁感应得规律，提出自感现象，并推出关于自感的规律。
会用自感知识分析，解决一些简单的问题，并了解自感现象的利弊以及对它们的防止和利用。
情感态度与价值观：培养学生的自主学习的能力，通过对已学知识的理解实现知识的自我更新，以适应社会对人才的要求。
三、教学重点与难点：重点：自感现象及自感系数。
难点：自感现象的产生原因分析，通、断电自感的演示实验中现象解释。
四、教学用具：通、断电自感演示装置，电池四节（带电池盒）导线若干。
五、教学过程：电路之间。
线圈之间，而且可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。
问题情景：（互感中的能量）另一电路中能量从哪儿来的？小结：互感现象可以把能量从一个电路传到另一个电路。
3、互感的应用和防止：见课本。
二、自感现象1、问题情景：由电流的磁效应可知，线圈通电后周围就有磁场产生，电流变化，则磁场也变化，那么对于这个线圈自身来说穿过它的磁通量在此过程中也发生了变化。
是否此时也发生了电磁感应现象呢？我们通过实验来解决这个问题。
2、演示实验：实验1 出示自感演示器，通电自感。
提出问题：闭合S瞬间，会有什么现象呢？引导学生做预测，然后进行实验。
（实验前事先闭合开关S，调节变阻器R和R1使两灯正常发光，然后断开开关，准备好实验）。
开始做实验，闭合开关S，提示学生注意观察现象观察到的现象：在闭合开关S瞬间，灯A2立刻正常发光，A1比A2迟一段时间才正常发光。
学思考现象原因。
请学生分析现象原因。
总结：由于线圈L自身的磁通量增加，而产生了感应电动势，这个感应电动势总是阻碍磁通量的变化，既阻碍线圈中电流的变化，故通过A1的电流不能立即增大，灯A1的亮度只能慢慢增加，最终与A2相同。
第6节互感和自感
思考1：
开关S
B
A
S
在图中接通Ｓ，B线圈会不会产生感应电动势？为什么?
一、互感现象 1、互感：当一个线圈中电流变化，在另一个线圈
中产生感应电动势的现象，称为互感。互感现象 中产生的感应电动势，称为互感电动势。
数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯 时大得多。
3、单位：亨利，简称：亨，符号： H。 常用单位：毫亨（m H） 微亨（μH）
4. 应用： 在交流电路中、在各种用电设备和无线电技术 中有着广泛的应用。
(1)双线绕法消除自感：
由于两根平行导线中的电流 方向相反，它们的磁场可以互 相抵消，从而可以使自感现象 的影响减弱到可以忽略的程度。
2、利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另 一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛 应用。变压器就是利用互感现象制成的。
收音机里的磁性天线.
3、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间, 而且可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。在电力工 程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作 ，要设法减小互感。
i1
t
线圈中出现的感应电动势只是阻碍了原 电流的的变化，而非阻止，所以虽延缓了电 流变化的进程，但最终电流仍然达到最大值 ，A1最终会正常发光。
通电瞬间，线圈相当于断路
演示实验2 ：接通电路,待灯泡A正常发光.然后断开电路, 观察到什么现象?
断 电 自 感
现象: S断开时,A 灯突然闪亮一下才熄灭。
思考2：
A
S
S接通瞬间，线圈L本身中会不会产生感应电动势？ 感应电流沿什么方向？
8 第6节 互感和自感
第6节 互感和自感1.知道什么是互感现象和自感现象．2.观察通电自感和断电自感实验现象，理解自感电动势在自感现象中的作用．(重点＋难点)3.知道自感电动势的大小与什么有关，理解自感系数和自感系数的决定因素．(重点)【基础梳理】一、互感现象1．互感：两个相互靠近的线圈，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，这种现象叫互感． 2．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．危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间．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电流变化时，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，这种现象称为自感．由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势．三、自感电动势与自感系数1．自感电动势：E ＝L ΔI Δt，其中L 是自感系数，简称自感或电感．单位：亨利，符号：H ．2．自感系数与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关．四、自感现象中磁场的能量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．【自我检测】判断正误 (1)两个线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象．( )(2)自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反．( )(3)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关．( )(4)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势．( )提示：(1)× (2)× (3)× (4)√探究思考 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．对互感现象的理解和应用1．互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何相互靠近的电路之间．2．互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路．变压器就是利用互感现象制成的．3．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，这时需要设法减小电路间的互感．在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在点1，现把它从1扳向2，如图所示，试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是()A．先由P→Q，再由Q→PB．先由Q→P，再由P→QC．始终由Q→PD．始终由P→Q[解析]单刀双掷开关接在点1上时，A线圈中的电流恒定不变，在铁芯中产生的磁场方向是沿铁芯自右向左．在单刀双掷开关由点1扳向点2的过程中，通过线圈A中的电流，先沿原方向减小到零，再由零增大到原电流值，所以B中产生的感应电流分两个阶段分析：(1)在A中电流沿原方向减小到零的过程中，A产生的磁场自右向左也跟着减弱，导致穿过线圈B的磁通量在减小．由楞次定律知，线圈B中会产生右上左下的感应电流，即流过电阻R的电流方向是P→Q.(2)在A中电流由零增大到原方向的电流的过程中，A产生的磁场自右向左也跟着增强，导致穿过线圈B的磁通量在增大．由楞次定律知，线圈B中会产生左上右下的感应电流，即通过电阻R的电流方向是Q→P.综上分析知，全过程中流过电阻R的电流方向先是P→Q，然后是Q→P，所以A对．[答案] A(多选)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：选BC.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，所以选项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，所以选项C正确，D错误．对自感现象的理解1．自感现象的特点(1)自感现象是由于通过导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象．(2)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．(3)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，自感电动势与原来电流方向相反；当原来电流减小时，自感电动势与原来电流方向相同，同样遵循“增反减同”的规律．2．通电自感与断电自感比较与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图通电时电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮电流立刻变大，灯泡变亮，然后逐渐变暗断电时电流逐渐减小灯泡逐渐变暗电流方向不变电路中稳态电流为I1、I2①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗②若I2＞I1，灯泡闪亮后逐渐变暗两种情况灯泡中电流方向均改变命题视角1对自感电动势的理解(2019·南昌高二检测)关于线圈中自感电动势大小的说法中正确的是()A．电感一定时，电流变化越大，自感电动势越大B．电感一定时，电流变化越快，自感电动势越大C．通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零D ．通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大[思路点拨] 影响自感电动势大小的两个因素：(1)线圈自感系数越大产生的自感电动势越大．(2)电流变化越快产生的自感电动势越大．[解析] 电感一定时，电流变化越快，ΔI Δt 越大，由E ＝L ΔI Δt知，自感电动势越大，A 错，B 对；线圈中电流为零时，电流的变化率不一定为零，自感电动势不一定为零，故C 错；当通过线圈的电流最大时，电流的变化率为零，自感电动势为零，故D 错．[答案] B命题视角2 对通电自感现象的分析(2019·长沙一中高二检测)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，电源为理想电源，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[思路点拨] S 闭合瞬间，含电感线圈的支路相当于断路；稳定后，自感线圈相当于导体．[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 错误，B 正确．[答案] B命题视角3 对断电自感现象的分析(2019·济南外国语学校高二检测)如图甲、乙中，自感线圈L 的电阻很小，接通S ，使电路达到稳定，灯泡A 发光，下列说法正确的是( )A ．在电路甲中，断开S ，A 将立即熄灭B．在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后逐渐变暗C．在电路乙中，断开S，A将逐渐变暗D．在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗[思路点拨][解析]甲图中，灯泡A与电感线圈L在同一个支路中，流过的电流相同，断开开关S 时，线圈L中的自感电动势的作用使得支路中的电流瞬时不变，以后渐渐变小，A、B错误；乙图中，灯泡A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小(因为电感线圈的电阻很小)，断开开关S时，电感线圈的自感电动势要阻碍电流变小，此瞬间电感线圈中的电流不变，电感线圈相当于一个电源给灯泡A供电．因此反向流过A的电流瞬间要变大，然后逐渐变小，所以灯泡要先更亮一下，然后渐渐变暗，C错误，D正确．[答案] D自感问题的分析技巧(1)当电路接通瞬间，自感线圈相当于断路；当电路稳定时，相当于电阻，如果线圈没有电阻，相当于导线(短路)；当电路断开瞬间，自感线圈相当于电源，电流逐渐减小．(2)断开开关后，灯泡是否瞬间变得更亮，取决于电路稳定时两支路中电流的大小关系，即由两支路中电阻的大小关系决定．(3)若断开开关后，线圈与灯泡不能组成闭合回路，则灯泡会立即熄灭．(4)电流减小时，自感线圈中电流大小一定小于原先所通的电流大小，但自感电动势可能大于原电源电动势．(5)在线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍电流的变化，但“阻碍”不是“阻止”，“阻碍”实质上是“延缓”．1．关于自感现象，下列说法正确的是( )A ．感应电流一定和原电流方向相反B ．线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大C ．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感系数较大D ．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解析：选D.自感现象中感应电动势的方向遵从楞次定律．当原电流减小时，自感电动势和自感电流与原电流方向相同；当原电流增大时，自感电流与原电流方向相反，所以选项A 错误；自感电动势的大小E 自＝L ΔI Δt，所以自感电动势大不一定是由自感系数大引起的，有可能是电流的变化率很大引起的，所以选项B 错误；线圈自感系数的大小，由线圈本身决定，与线圈中有无电流以及电流变化的快慢无关，所以选项C 错误；由E 自＝L ΔI Δt知，对于同一线圈，自感系数L 确定，当电流变化较快时，线圈中产生的自感电动势也越大，所以选项D 正确．2．(多选)如图是用电流传感器(相当于电流表，其内阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R ，L 是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R .坐标图是某同学画出的在t 0时刻开关S 切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图象．关于这些图象，下列说法正确的是( )A ．图甲是开关S 由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况B ．图乙是开关S 由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况C ．图丙是开关S 由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况D ．图丁是开关S 由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况解析：选BC.开关S 由断开变为闭合，电源与传感器2组成的回路立即有电流，而线圈这一支路，由于线圈阻碍电流的增加，通过线圈的电流要慢慢增加，所以干路电流(通过传感器1的电流)也要慢慢增加，故A错误，B正确．开关S由闭合变为断开，通过传感器1的电流立即消失，而电感这一支路，由于电感阻碍电流的减小，该电流又通过传感器2，只是电流的方向与以前相反，且通过传感器2的电流逐渐减小，故C正确，D错误．3．(多选)如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略．下列说法正确的是()A．合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B．合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮C．断开开关S切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会儿才熄灭D．断开开关S切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭解析：选AD.由于自感现象，合上开关时，A1中的电流缓慢增大到某一个值，故过一会儿才亮；断开开关时，A1中的电流缓慢减小到零，线圈产生感应电动势，相当于新电源；A1、A2串联，其电流始终相等，故两灯都是过一会儿才熄灭，故选项A、D正确．4．在如图所示的电路中，两个相同的电流表G1和G2的零点均在刻度盘中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向左摆；当电流从“－”接线柱流入时，指针向右摆．在电路接通后再断开开关S的瞬间，下列说法中正确的是()A．G1指针向右摆，G2指针向左摆B．G1指针向左摆，G2指针向右摆C．两表指针都向右摆D．两表指针都向左摆解析：选B.当开关S闭合时，流经电感线圈L的电流方向自左向右．当断开开关S的瞬间，通过线圈L的电流将变小，根据楞次定律可知，感应电流方向与原电流方向相同，也将是自左向右流，以阻碍原电流减小的变化．在由L、G2、R及G1组成的闭合回路中，感应电流将从G2的负接线柱流入，因而G2的指针向右摆；感应电流将从G1的正接线柱流入，因而G1的指针向左摆．故B正确．(建议用时：30分钟)【A组基础巩固】1．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性质及有无铁芯决定解析：选D.自感系数是由线圈的大小、形状、圈数、有无铁芯等因素决定的，故B、C 错，D对；自感电动势不仅与自感系数有关，还与电流变化快慢有关，故A错．2．(多选)下列说法正确的是()A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势B．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反解析：选AC.由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中电流不变时，不产生自感电动势，选项A正确；当线圈中电流反向时，相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，选项B错误；当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，选项C正确；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同，选项D错误．3. 在制作精密电阻时，为了消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．其道理是()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，两股导线中原电流的磁通量相互抵消D．以上说法都不对解析：选C.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，任何时刻两股导线中的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、D错误，只有C正确．4．(多选)一个线圈中的电流如果均匀增大，则这个线圈的()A．自感电动势将均匀增大B．磁通量将均匀增大C．自感系数也均匀增大D．自感系数和自感电动势都不变解析：选BD.线圈的自感系数L确定，当线圈中的电流均匀增大时，电流的变化率恒定知，自感电动势恒定不变，所以选项A、C错误，选项D正确；电流均匀不变，由E＝LΔIΔt增大时，产生的磁场均匀增强，穿过线圈的磁通量也均匀增大，选项B正确．5．(2019·浙江诸暨中学月考)如图所示，电感线圈L的直流电阻R L＝3.0 Ω，小灯泡A 的电阻R＝6.0 Ω，闭合开关S，待电路稳定后再断开开关，则在断开开关S的瞬间，小灯泡A()A．不熄灭B．立即熄灭C．逐渐熄灭D．闪亮一下再逐渐熄灭解析：选D.因为电感线圈的直流电阻R L＜R，当电流达到稳定时，小灯泡中的电流小于线圈中的电流，开关S断开瞬间，线圈L产生自感电动势，L中电流要逐渐变小，灯泡中的电流与L中的电流变化一致，由于电流比灯泡原来的电流大，所以灯泡要闪亮一下再逐渐熄灭，故D正确，A、B、C错误．6．(多选)如图所示，电池的电动势为E，内阻不计，线圈自感系数较大，直流电阻不计．当开关S闭合后，下列说法正确的是()A．a、b间电压逐渐增加，最后等于EB．b、c间电压逐渐增加，最后等于EC．a、c间电压逐渐增加，最后等于ED ．电路中电流逐渐增加，最后等于E R解析：选BD.由于线圈自感系数较大，当开关闭合瞬间，a 、b 间近似断路，所以a 、b 间电压很大，随着电流的增加，a 、b 间电压减小，b 、c 间电压增大，最后稳定后，a 、b 间电压为零，b 、c 间电压等于E ，电流大小为I ＝E R，选项B 、D 对，A 、C 错． 7．如图所示电路，多匝线圈的电阻和电池的内电阻可以忽略，电源的电动势为E ，两个电阻的阻值都是R ，开关S 未闭合时，电流I 0＝E 2R，现闭合开关S 将一电阻短路，于是线圈中有自感电动势产生，该自感电动势( )A ．有阻碍电流减小的作用，最后电流由I 0减小到零B ．有阻碍电流减小的作用，最后电流小于I 0C ．有阻碍电流增大的作用，因而电流保持为I 0不变D ．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是要增大到2I 0解析：选D.开关S 闭合后，电路中电流增大，由于线圈产生自感电动势，阻碍电流增大，但阻碍不是阻止，最终结果不受影响，电流最后还是要增大到2I 0.8．如图所示，L 为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S 的瞬间会有( )A ．灯A 立即熄灭B ．灯A 慢慢熄灭C ．灯A 突然闪亮一下再慢慢熄灭D ．灯A 突然闪亮一下再突然熄灭解析：选A.当开关S 断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到无，线圈将产生感应电动势，但由于线圈L 与灯A 在S 断开后，不能形成闭合回路，因此灯A 在开关断开后，电流为零，立即熄灭．【B 组 素养提升】9．(多选)用电流传感器可以清楚地演示自感对电路中电流的影响，不一定要用两个灯泡作对比．电流传感器的作用相当于一个电流表，实验就用电流表的符号表示．它与电流表的一个重要区别在于，传感器与计算机相结合能够即时反映电流的迅速变化，并能在屏幕上显示电流随时间变化的图象．先按图甲连接电路，测一次后，可以拆掉线圈，按图乙再测一次，得到如图a、b所示的图象．则下列说法正确的是()A．a图象是对应甲测得的B．a图象是对应乙测得的C．b图象是对应甲测得的D．b图象是对应乙测得的解析：选AD.电路甲中电流在开关闭合后，由于自感电动势作用，逐渐增至最大；电路乙中电流在开关闭合后，立即增至最大，所以选项A、D正确．10．如图所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，A是一灯泡，下列说法正确的是()A．开关S接通瞬间，无电流通过灯泡B．开关S接通后，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接通瞬间及接通稳定后，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的电流解析：选B.开关S接通瞬间，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大．开关S接通后，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断开的瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，该线圈与灯泡形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流．11．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．先拆除电压表解析：选B.若先断开S1或先拆除电流表，线圈与电压表组成闭合回路，这时，流过电压表的电流与原来方向相反，电压表的指针将反向偏转，容易损坏电压表．按操作要求，应先断开开关S2，再断开开关S1，然后拆除器材．故选项B正确．12．(多选)(2019·南京高二测试)如图所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L 是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关．关于三盏灯泡，下列说法正确的是()A．合上开关，c、b先亮，a后亮B．合上开关一会后，a、b一样亮C．断开开关，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭D．断开开关，c马上熄灭，b闪一下后和a一起缓慢熄灭解析：选AB.闭合开关S时，由于线圈L的自感作用，流过a灯的电流逐渐增大，所以a灯后亮，b、c灯与电源构成回路，所以b、c灯先亮，故A正确；合上开关一会后，电路稳定，L是一个直流电阻为零的自感线圈，可视为导线，a、b灯完全相同，并联电压相同，故a、b灯一样亮，故B正确；断开开关瞬间，a、b灯与线圈构成闭合回路．由于L的自感作用，a、b灯的电流要逐渐减小，故c灯马上熄灭，a、b灯缓慢熄灭，C错误；由于电路稳定时，a、b灯中电流相同，故b灯无闪亮现象，D错误．13．(多选)如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的有()A．当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮B．当S闭合时，L1一直不亮，L2逐渐变亮C．当S断开时，L2立即熄灭D．当S断开时，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭解析：选BD.当S闭合时，因二极管加上了反向电压，故二极管截止，L1一直不亮；通过线圈的电流增加，感应电动势阻碍电流增加，故使得L2逐渐变亮，选项B正确，A错误；当S断开时，由于线圈自感电动势阻碍电流的减小，故通过L1的电流要在L2→L1→D→L 之中形成新的回路，故L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，选项C错误，D正确．14．(2019·河南南阳一中月考)在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是()解析：选B.闭合开关S后，调整R，使两个灯泡L1、L2发光的亮度一样，电流为I，说明R L＝R.若t′时刻再闭合S，流过电感线圈L和灯泡L1的电流迅速增大，使电感线圈L产生自感电动势，阻碍了流过L1的电流i1增大，直至达到电流为I，故A错误，B正确；而对于t′时刻再闭合S，流过灯泡L2的电流i2立即达到电流I，故C、D错误．。
第四章 第6节 互感和自感
互感和自感
知识点 1 互感现象
1．定义
如图 4－6－1 所示，由一个线圈中的电流发生变化而使其 他与之不相连的线圈产生感应电动势的现象，这种感应电动势 叫做互感电动势.
图 4－6－1
2．实质 如图 4－6－1 所示，当线圈 L1 中的电流发生变化，使线圈 L2 中的磁通量发生了变化，引起了感应电流，它的感应电流的 磁场又会重新引起线圈 L1 的变化，使它们的磁路交织在一起而
【触类旁通】
3．(双选)如图 4－6－7 所示，电路中 L 为一电感线圈，ab 支路和 cd 支路电阻相等，则( )
A．刚合上开关 S 时，电流表 A1 的示数小于电流表 A2 的 示数
B．刚合上开关 S 时，电流表 A1 的示数等于电流表 A2 的示数 C．断开开关 S 时，电流表 A1 的示数大于电流表 A2 的示数 D．断开开关 S 时，电流表 A1 的示数等于电流表 A2 的示数 图 4－6－7
图 4－6－8
解析：由题图可知，S 闭合时，流过灯泡、线圈 L 的电流
方向都自左向右，在 S 断开的瞬间，流过 L 的电流大小仍为2 A，
方向仍从左向右，它与灯泡构成串联回路，故流过灯泡的电流 大小变成 2 A，方向变成由右向左，然后逐渐减小为零，D 正确． 答案：D
【触类旁通】 4．紧靠在一起的线圈 A 与 B 如图 4－6－9 甲所示，当给 线圈 A 通以图乙所示的电流(规定由 a 进入，b 流出为电流正方 向)时，则线圈 B 两端的电压变化应为下图中的( )
【例 1】如图 4－6－2 所示，E 为电源，L 是电阻可忽略不 计、自感系数足够大的线圈，D1、D2 是两个规格相同的灯泡，
S 是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法不正确的是
自感互感1
法拉第 用过的 线圈
1831年8月29日,法拉第把两个线圈绕在同一 年 月 日 个铁芯上,在给一个线圈通电的瞬间, 个铁芯上,在给一个线圈通电的瞬间,在另一 个线圈中观察到了他寻找10年之久的 年之久的" 个线圈中观察到了他寻找 年之久的"磁生电 流"
产生互感现象的条件是什么? 产生互感现象的条件是什么?
想一想: 想一想:如果左侧的电键一直处于闭合 状态,那么右边的灯泡会亮吗? 状态,那么右边的灯泡会亮吗?
街头的变压器是中型的互感器
变电站的大型变压器是大型的互感器
实验二: 实验二:
二,自感现象 1,定义:由于线圈自身电流的变化而 ,定义: 在它本身产生的电磁感应现象叫做自 感现象. 感现象. 产生的感应电动势称为自感电动势. 产生的感应电动势称为自感电动势.
想一想 我们本节所学习的互感和自感现象有那些 不同点和共同点? 不同点和共同点?
练习,如图所示, 为自感系数较大的线圈, 练习 ,如图所示,L 为自感系数较大的线圈, 电路稳定后小灯 泡正常发光,当断开开关S的瞬间会有什么现象( 泡正常发光,当断开开关S的瞬间会有什么现象( A.灯A立即熄灭 B.灯A慢慢熄灭 C.灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭 D.灯A突然闪亮一下再突然熄灭
③单位:亨利.符号 H. 单位:亨利. .
6,自感 , 现象的应 用与防止
小明去断开 正在工作的大 功率电动机的 开关时, 开关时,被突 然产生的电火 花击中了, 花击中了,想 一想,为什么? 一想,为什么?
延时继电器
试说 明这 种继 电器 的工 作原 理.
自感现象的防止: 自感现象的防止:在一些精密仪器中为了消 除使用过程中电流变化引起的自感现象, 除使用过程中电流变化引起的自感现象, 往往采用双线绕法. 往往采用双线绕法.
重难点梳理4 第6节 互感和自感
第6节互感和自感
一、学习要求
1、知道什么是互感现象和自感现象。
2、知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的决定因素。
3、知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。
4、能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因及磁场的能量转化问题。
5、通过对两个自感实验的观察和讨论，培养学生的观察能力和分析推理能力。
7、通过自感现象的利弊学习，培养学生客观全面认识问题的能力。
自感是电磁感应现象的特例，使学生初步形成特殊现象中有它的普遍规律，而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点
二、教学重点
1．自感现象。
2．自感系数。
三、教学难点
分析自感现象。
四、教学资源
自感现象的分析与判断。
第六节：互感和自感教案
第六节互感和自感【教学目标】1、知识与技能（1）、了解互感现象的电磁感应特点。
（2）、指导学生运用观察、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。
（4）、了解日光灯的工作原理2、过程与方法（1）、能用电磁感应原理，解释生产和生活中的某些自感现象。
（2）、提高学生分析问题的能力和运用物理知识解决实际问题的能力。
3、情感态度和价值观培养、提高学生尊重科学，利用实验探索研究自然的科学素养【教学重点】自感现象产生的原因及特点。
【教学难点】运用自感知识解决实际问题。
【教学方法】讨论法、探究法、试验法、练习法【教学用具】变压器原理说明器(用400匝线圈)、3.8V0.3A灯泡两只、滑动变阻器、电源(3V)、导线、开关，日光灯组件，多媒体课件【教学过程】一、复习旧课，引入新课师：前面我们学习了电磁感应现象，了解了几种不同形式的电磁感应现象。
如磁铁向线圈中插入或拔出时、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时等，都会引起感应电动势，发生电磁感应现象。
你们认为引起电磁感应现象最重要的条件是什么？生：穿过电路的磁通量发生变化。
师：不论用什么方式，也不管是什么原因，只要穿过电路的磁通量发生了变化，都能引起电磁感应现象。
如果电路是闭合的，电路中就会有感应电流。
二、新课教学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）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。
（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。
这种现象叫做互感，这种感应电动势叫做互感电动势。
利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈。
第四章 6 互感和自感
R1=6.0 Ω,定值电阻 R=2.0 Ω,A、B 间的电压 U=6.0 V。开关 S 原
来闭合,电路处于稳定状态,在 t1=1.0×10-3 s 时刻断开开关 S,该时刻
前后电流传感器显示的电流 I 随时间 t 变化的图线如图乙所示。
(1)求出线圈 L 的电阻 RL。
出来,由于自感很大,产生很高的自感电动势,所以使整排人都产生触
电感觉。
第四章 6 互感和自感
预习导引
1.互感现象
(1)如图所示,在闭合或断开开关 S 时,我们会观察到电流计的指
针有偏转,即在线圈 L2 中产生了感应电流。
(2)线圈 L1 和 L2 之间并没有用导线相连,但当线圈 L1 中的电流
变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈 L2 中产生感应电动
且持续的时间也越长。
第四章 6 互感和自感
案例探究
在生产实际中,有些高压直流电路含有自感系数很大的线圈,当
电路中的开关 S 由闭合到断开时,线圈会产生很高的自感电动势,使
开关 S 处产生电弧,危及操作人员的人身安全。为了避免电弧的产
生,可在线圈处并联一个元件,下列方案可行的是(
)
解析:闭合 S 时,二极管处于反向截止状态,不影响电路正常工
数。
预习交流 1
自感电动势的作用是什么?方向如何?
答案:作用:总是阻碍导体中原电流的变化。
方向:当原来电流增大时,自感电动势与原来电流方向相反;当
原来电流减小时,自感电动势与原来电流方向相同。
第四章 6 互感和自感
3.自感系数
(1)物理意义:
表征线圈能产生自感电动势本领大小的物理量。数值上等于
互感和自感
1、如磁场相对于导体转动,在导体中会产 生感应电流,感应电流使导体受到安培力的 作用,安培力使导体运动起来----电磁驱动。
2、交流感应电动机就是利用电Fra bibliotek驱动的 原理工作的。
电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
• 电磁阻尼是导体相对于磁场运动; 电磁驱动是磁场相对于导体运动. • 安培力的作用都是阻碍它们间的 相对运动。
b.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅 钢铁芯。
二.电磁阻尼
1.当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体 受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运 动-----电磁阻尼
V
2.思考与讨论:P27 (1)为什么用铝框做线圈骨架？
(2)、微安表的表头在运输时为何应该 把两个接线柱连在一起？
三.电磁驱动
B
E
涡流
2.应用
(1)利用 真空冶炼炉，高频焊接
线圈导线
焊 接 处
电源
待焊接元件
应用： 真空冶炼炉：
抽真空
电磁炉
探雷器
安检门
门框
报警电路
线圈
~ 交流电
(2)减少涡流
线圈中流过变化的电流,在铁芯中产生的涡流使 铁芯发热,浪费了能量,还可能损坏电器。 减少涡流的途径: a.增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。
自感电动势
1、定义：
在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。
阻碍导体中原来电流的变化。
2、自感电动势的作用：
3、影响自感电动势大小的因素：
4.自感系数
I EL t
线圈大小、形状、线圈匝数、 线圈的横截面积、线圈中是否有铁芯。
自感系数的单位：亨利，简称亨，符号是H。
7.涡流、电磁阻尼和电磁驱动
互感和自感 课件
题型二 自感现象的图象问题 如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L
的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值．在t＝0时刻闭 合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S.下列表示A、B 两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是( B )
内的磁场能转化为电能用以维持这个闭合回路中保持一定时间 的电流，电流逐渐减小，线圈中的磁场减弱，磁场能减少，当 电流为零时，线圈中原储存的磁场能全部转化为电能并通过灯 泡(或电阻)转化为内能．所以，在自感现象中是电能转化为线 圈内的磁场能或线圈内的磁场能转化为电能的过程，因此自感 现象遵循能量转化和守恒定律．
知识点二 自感现象 1．定义：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应
现象． 2．本质分析：由法拉第电磁感应定律知道，穿过线路的磁
通量发生变化时，线路中就产生感应电动势．在自感现象中， 由于流过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生 变化而产生自感电动势．
3．从能量角度分析：在断电自感实验中，S断开前，线圈L
零．故选B. 点评：本题考查了综合运用楞次定律和欧姆定律分析自感现 象的能力，要注意电势差的正负．
线圈中电流开始减小，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．
点评：(1)本题是通电自感和断电自感问题，根据是明确线圈中 自感电动势的方向是阻碍电流的变化，体现电流的“惯性”．
(2)分析自感电流的大小时，应注意“L的自感系数足够大，其
直流电阻忽略不计”这一关键语句． (3)电路接通瞬间，自感线圈相当于断路．
(3)自感电动势E感与哪些因素有关． 自感电动势E感可以写成E感＝n ，由于磁通量的变化是电
人教版选修3-2第四章6互感和自感课件(90张)
圈中电流变化越快,线圈中产生的自感电动势一定越大,故D正确。
【素养训练】 关于电磁感应,下列说法中正确的是 ( ) A.由于自感电流总是阻碍原电流的变化,所以自感电动势的方向总与原电流的 方向相反 B.在自感系数一定的条件下,通过导体的电流引起的磁通量变化越大,产生的 感应电动势就越大 C.在自感系数一定的条件下,通过导体的电流变化越快,产生的自感电动势越 大 D.在自感现象中,电感线圈的自感系数与产生的自感电动势大小有关
【审题关键】 序号
信息提取
①
接通开关时,线圈相当于断路,A1、A2同时 亮,但A1分压大,更亮
② 断开开关时,线圈相当于电源,A1后灭
【解析】选A。开关接通瞬间,电路中迅速建立了电场,立即产生电流,但线圈中 产生自感电动势,阻碍电流的增加,故开始时通过灯泡A1的电流较大,故灯泡A1 较亮;电路中自感电动势阻碍电流的增加,但不能阻止电流增加,电流稳定后,两 个灯泡一样亮;开关断开瞬间,电路中的电流要立即减小到零,但线圈中会产生 很强的自感电动势,与灯泡A1构成闭合回路后放电,故断开开关时,A1后灭,故B、 C、D错误;A正确;故选A。
【解析】选C。根据楞次定律,当原电流增大时,感应电动势与原电流方向相反; 当原电流减小时,感应电动势与原电流方向相同,故A错误;在自感系数一定的条 件下,根据法拉第电磁感应定律,则有:通过导体的电流的变化率越大,产生的自 感电动势越大,与电流大小及电流变化的大小无关,故B错误,C正确;自感系数由 线圈自身决定,与其他因素无关,故D错误。
知识点一 自感现象的产生与规律 1.自感现象的产生:当线圈中的电流变化时,产生的磁场及穿过自身的磁通量随 之变化,依据楞次定律,会在自身产生感应电动势,叫自感电动势。
2.规律:自感现象也是电磁感应现象,也符合楞次定律,可表述为自感电动势总 要阻碍引起自感的原电流的变化。 (1)当原电流增加时,自感电动势阻碍原电流的增加,方向与原电流方向相反。 (2)当原电流减小时,自感电动势阻碍原电流的减小,方向与原电流方向相同。 (3)自感电动势总要阻碍引起自感的原电流的变化,但阻止不住,只是变化得慢 了。
第四章 第6节 互感和自感
第6节互感和自感1．当一个线圈中的电流变化时，会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫互感，互感的过程是一个能量传递的过程。
2．当一个线圈中的电流变化时，会在它本身激发出感应电动势，叫自感电动势，自感电动势的作用是阻碍线圈自身电流的变化。
3．自感电动势的大小为E ＝L ΔI Δt，其中L 为自感系数，它与线圈大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关。
4．当电源断开时，线圈中的电流不会立即消失，说明线圈中储存了磁场能。
一、互感现象1．定义两个相互靠近的线圈，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的现象。
产生的电动势叫做互感电动势。
2．应用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，变压器、收音机的“磁性天线”就是利用互感现象制成的。
3．危害互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间。
在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路正常工作。
二、自感现象和自感系数1．自感现象 当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场在它本身激发出感应电动势的现象。
2．自感电动势 由于自感而产生的感应电动势。
3．自感电动势的大小E ＝L ΔI Δt，其中L 是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，符号为H 。
4．自感系数大小的决定因素 自感系数与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关。
三、磁场的能量1．自感现象中的磁场能量(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。
2．电的“惯性” 自感电动势有阻碍线圈中电流变化的“惯性”。
1．自主思考——判一判(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。
(×)(4)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关。
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实验二：断电自感
注意： ⑴．断电实验中，线圈的电流方向不变，而灯的 电流方向与原来方向相反 ⑵.不能认为任何断电现象灯都会闪一下
3.影响自感电动势大小的因素：
I EL t
三 、自感系数L
1.自感系数影响因素：形状、长短、匝数、有无铁芯 线圈的长度越长，横截面积越大，单位长度上匝数越多，线圈 的自感系数越大，有铁芯时比无铁芯时大 2.单位：亨利 符号：Ｈ 常用单位：毫亨（mH) 、微亨（μＨ） 1mH=10-3H 1μH=10-3mH 3.自感系数L：表示线圈的自感特性的物理量 L的大小表明了线圈对电流变 化的阻碍作用大小，反映了线 圈对电流变化的延时作用的强 弱。
I
I
I
I
t
t
t
Байду номын сангаас
t
A
B
C
D
课堂练习
1. 关于自感现象，正确的说法是： D A. 感应电流一定和原电流方向相反； B. 线圈中产生的自感电动势较大的其自感系数一 定较大； C. 对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产 生的自感电动势也越大； D. 自感电动势总是阻碍原来电流变化的。
2. 如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定 后小灯泡正常发光，当断开电键的瞬间会有
了解自感现象的利、弊以及对它们的利用和防止。 自感现象的防止
大型电动机定子绕组电路的断开。（油浸开关） 双线绕法避免自感
自感现象的利用
日光灯启动
组成振荡电路发射电磁波
课堂例题
例.在实验中，若RL远小于RA，则 电键断开前后通过线圈的电流随 B 图，通 时间的变化图像为___________ D 图。 过灯泡的电流图像为__________
AD
二.自感现象： 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应 现象 1.自感电动势的作用：阻碍导体中原电流的变化 1）导体中原电流增大时，自感电动势阻碍它增大。 2）导体中原电流减小时，自感电动势阻碍它减小。
“阻碍”不是“阻止”，电流还是变化的
实验一：通电自感 现象：在闭合开关Ｓ瞬间， 灯A2立刻正常发光，A1却比 A2迟一段时间才正常发光。 原因：由于线圈Ｌ自身的磁通量增加而产生了感应 电动势，这个电动势总是阻碍磁通量的变化即阻碍 线圈中电流的变化，故通过A1的电流不能立即增大， A1的亮度只能慢慢增加，最终与A2相同。
6 互感和自感
思考： 当闭合开关时电流表中有没有电流？
电能是哪里来的？
一、互感现象：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
利用互感现象可把能量由一个线圈传到另一个线圈.
请大家看以下两个实验，观察现象
实验总结：实验表明线圈电流发生变化时，自身产生感应 电动势，这个感应电动势总阻碍原电流的变化。
A . 灯A立即熄灭
B . 灯A慢慢熄灭
C . 灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭
D . 灯A突然闪亮一下再突然熄灭
L A
3.
4. 如图电路(甲)、(乙)中，电阻R和自感线圈L的电阻 都很小．接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则 A. 在电路(甲)中，断开S，A将渐渐变暗 B. 在电路(甲)中，断开S，A将先变得更亮，然后渐 渐变暗 C. 在电路(乙)中，断开S，A将渐渐变暗 D. 在电路(乙)中，断开S，A将先变得更亮，然后渐 渐变暗