第六节 互感和自感现象及其应用

至于灯泡中的电流是突然变大还是 变小(也就是说灯泡是否突然变得更 亮一下)，就取决于I2与I1谁大谁小， 也就是取决于R和r谁大谁小的问题． 特别提醒
r为自感线圈L的直流电阻的电阻值(由题 目给定是否有其值）
乙
1. 如乙图，当电流处于稳定状态时，如果R>r，则I1>I2， 灯泡会先更亮一下才熄灭． 2．如果R＝r，灯泡会由原亮度渐渐熄灭． 3．如果R<r，灯泡会先立即暗一些，然后渐渐熄灭．产 生自感电动势的效果体现为线圈中电流在原来电流值 基础上逐渐减小，而不是电动势与线圈两端电压相等， 自感电动势可以超出线圈两端原电压
互感和自感现象及其应用
一、互感现象
问题：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？
1.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 互感现象 互感现象中产生的感应电动势，称为 互感电动势 2.互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间 , 且可发生于任何两个相互靠近的电路之间.
解析：选D.电键S由断开到闭合瞬间，回路中的电 流要增大，因而在L上要产生自感电动势．根据楞次定 律，自感电动势总是要阻碍引起它的电流的变化，这 就是说由于电流增加引起的自感电动势，要阻碍原电 流的增加．而阻碍不是阻止，电流仍要增大，而达到 稳定后其电流为2I0，故选项D正确．
3：如图电路中电源内阻不能忽略，R阻值和L 的自感系数都很大，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（ B )
思路点拨：断电自感，要注意抓住“电流”的变化情况来分析灯泡 是否突然变亮。断电自感中最容易判断失误的就是一看是断电自感， 便错误地认为灯泡会突然变亮．实际上，在断电自感现象中，灯泡 是否突然变亮，取决于通过它的电流是否突然变大，要根据题意， 分析电路中电流的大小．
【答案】 AD
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（ A ） A . 灯A立即熄灭
4、自感电动势的大小： 与电流的变化率成正比
I 公式： E L t 自感电动势的大小的推导： I
t
E t
t
I EL t
5、磁场的能量 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 中． 线圈 ，储存在______ 线圈 中的能量释放出来转化为电能． ②线圈中电流减小时，_______
核心要点突破
第 四 章 电 磁 感 应
特别提醒
电阻R对恒定电流有阻碍作用．电感L 对恒定电流无阻碍作用．
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类型一：通电自感现象的分析 例1、如图所示中灯LA、LB完全相同，带铁芯的线圈L的 电阻可忽 略．则( A ) A．S闭合的瞬间，LA、LB同时发光，接着LA变暗，LB更 亮，最后LA熄灭 B．S闭合瞬间，LA不亮，LB立即亮 C．S闭合瞬间，LA、LB都不立即亮 D．稳定后再断开S的瞬间，LB熄灭，LA比LB(原先亮度)更
3、互感的应用和危害： （1）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、收音机的“磁性天线” （2）危害：影响电力工程和电子电路的正常工作
4、互感是一种常见的电磁感应现象！
二、自感现象
问题：K接通瞬间，线圈L本身中会不会产生感应电动势？ 1.自感现象：由于线圈（或导体）本身的 电流发生变化而产生的电磁感应现象， 叫自感现象。（它产生的变化的磁场在 它本身也将激发出感应电动势）
解析：K闭时，A、B、C三灯都通电，三灯同 时亮，且由于自感线圈的自感作用，L中瞬间 无电流，A中电流为B、C灯中的两倍，A灯最 亮．电流稳定后，自感现象消失，A灯被线圈 短路，逐渐熄灭，B选项对.
类型二：断电自感现象的分析 1、如图甲、乙电路中，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( AD ) 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
【点评】 在分析自感现象时要抓住两点：一是线 圈在电路中的位置、结构；二是电路中原有电流的变 化规律，如电流方向、电流突然变化的情况等．
2、如图所示，多匝线圈L的电阻和电池内阻不计，两个 电阻的阻值都是R，电键S原来是断开的，电流 I0＝E/2R，今合上电键S将一电阻短路，于是线圈有 自感电动势产生，此电动势( D ) A．有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零 B．有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0 C．有阻碍电流增大的作用，因而电流将保持I0不变 D．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2I0
三、自感系数L及自感电动势的大小：
自感系数 L----简称自感或电感 1、L的意义：表征线圈产生自感电动势本领大小的物理
量。在数值上等于通过线圈的电流在1秒内改变1A时 产生的自感电动势的大小； 2．自感系数L的大小决定因素：自感系数与线圈 的 匝数 、 形状 、 大小 ，以及是否有铁芯等因素有关 线圈有铁芯时比无铁芯时的自感系数大得多 3、L的单位：亨利，符号“H”. 1H=103mH=106μH
二、两种电路的自感比较 与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡
电路 图
与线圈串联的灯泡 通 电 时
与线圈并联的灯泡
电流逐渐增大，灯 电流突然变大，然后逐渐减小达 泡逐渐变亮 到稳定 电路中稳态电流为 I1、 I2
断 电流逐渐减小 电 灯泡逐渐变暗 时 电流方向不变
①若 I2≤ I1，灯泡逐渐变暗； ②若 I2>I1，灯泡闪亮后逐渐变 暗． 两种情况灯泡电流方向均改变
L
A
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．电路如图所示，小灯泡电阻为R，线圈L的直流电 阻为r，当开关S断开时，将看到灯泡怎样的现象，试 分析产生这种现象的原因。
I
A
【解析】 S接通的瞬间，L支路中电流从无到有 发生变化，因此，L中产生的自感电动势阻碍电流增 加．由于有铁芯，自感系数较大，对电流的阻碍作用 也就很强，所以S接通的瞬间L中的电流非常小，即干 路中的电流几乎全部流过LA.所以LA、LB会同时亮． 又由于L中电流很快稳定，感应电动势很快消 失，L的阻值很快就变得很小，对LA起到“短路”作 用，因此，LA便熄灭．这里电路的总电阻比刚接通 时小，由恒定电流知识可知，LB会比以前更亮． 【答案】 A
1．通电瞬时、断电瞬时、电路稳定时自感线圈在电路中各起什
么作用？
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，使得通过电感 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．
基础知识梳理
增反减同
3、如何画出自感电动势（自感电流）的方向即电源的正 负极（四指指向自感电动势的正极）
通电自感和断电自感
电路 现象 自感电动 势的作用
通电 自感
接通电源的瞬间， 阻碍 ______电 灯泡A1 流的增加 较慢地亮起来 ————————————————
断电 自感
断开开关的瞬间， 阻碍 电 ______ 灯泡A 流的减小 __________ 逐渐变暗
四、自感现象的分析：
L R A1 A2
S
R1
特别提醒：1、自感现象（自感电动势）只是在开关接通 或断开的瞬间（很短的时间内）即电流发生 变化时才发生，电路最终电流一定要稳定， 此时就没有自感电动势。 2、对于线圈而言，通电瞬间相当于一个极大的电阻， 断电瞬间相当于一个电源，电流稳定时就是一个直流 电阻。
要为 闪什 亮么 一灯 下不 才是 熄立 灭即 熄 灭 ， 而 现象分析
？ 通过线圈的电流I 减小 ？穿过圈的磁通量减小 ？ 线圈产生感应电动势 ？ 阻碍电
S断开
流减小（补偿） 1 感应电流方向如何？ 2 原电流方向如何？ 3 通过灯的电流怎样变化？
I
O
灯逐渐熄灭
t
（一）、自感现象的分析思路： (1)明确通过自感线圈的电流怎样变化(是增大还是 减小)． (2)判断自感电动势方向，电流增强时(如通电)，自 感电动势方向与原电流方向相反；电流减小时 (如断电)，自感电动势与原电流方向相同． (3)分析电流变化情况，电流增强时(如通电)，由于 自感电动势方向与原电流方向相反，阻碍增加， 电流逐渐增大；电流减小时(如断电)，由于自感 电动势方向与原电流方向相同，阻碍减小，线圈 中电流方向不变，电流逐渐减小．
特别提醒： 电流减小时，自感线圈中电流大小一定小于原先所通 电流大小，自感电动势可能大于原电源电动势 .
三、电感和电阻的区别和联系 电阻R 电感L 对电流的变化
阻碍 作用 表现
大小 因素 决定 因素 联系
对电流 导体发热
产生自感现象 电感越大，电流变化 电阻越大，对电流的 越快，对电流的阻碍 阻碍越大，产生的电 作用越大，产生的自 势差越大 感电动势越大 长度、横截面积、单 长度、横截面积、电 位长度的匝数、有无 阻率 铁芯 电感和电阻都是反映导体本身性质的物理量
思考：若电阻R和自感线圈L的电阻值相等，其他条件都 不变，其结果呢？
【解析】 电阻R和自感线圈L的电阻都很小，图中，闭合S 时，I1<I2，断开S后，I2＝0，由于自感线圈的存在，阻碍灯泡中的 电流I1变小，但I1仍继续变小，并通过R形成回路，所以甲图中灯 泡是渐渐变暗． 图中，同理I1′>I2′，断开S后，通过灯泡的电流在I1′的基础上 变小，所以乙图中灯泡会突然亮一下，然后渐渐变暗．
S闭合 的瞬间
甲
2. 在断电自感中，灯泡的亮度变化 自感电动势(的方向)总是要阻碍引起 自感的电流的变化，就好像感应电流的 磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量 的变化一样．自感电动势阻碍的对象是 乙 “电流的变化”，而不是电流本身． 如乙图所示，当电流处于稳定状态时，流过L的电流 为I1=E/r(电源内阻不计），方向由a b；流过灯 泡A的电流I2=E/R，方向由d →c 断开S的瞬间，I2立即消失，而由于线圈的自感，I1 不会马上消失，线圈总力图维持I1的存在，所以线圈上产 生一个b端为正、a端为负的自感电动势，与灯泡组成abcd 回路，由此流过A的电流由大小I2变成I1，方向由d→c变 成c→d.可见通过A的电流大小与方向都发生了变化．