学案：高中物理第4章电磁感应6互感和自感学案新人教版选修3_2

6 互感和自感

[学习目标] 1.[物理观念]了解互感现象及互感现象的应用．(重点) 2.[科学思维]了解自感现象，认识自感电动势对电路中电流的影响．(难点) 3.[物理观念]了解自感系数的意义和决定因素．(重点) 4.[物理观念]知道磁场具有能量．(难点)

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．产生的电动势叫作互感电动势．

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．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，灯泡A1逐

渐地亮起来

阻碍电流的增加

断电自感断开开关的瞬间，灯泡闪亮一

下后逐渐变暗或灯泡A逐渐变

暗，直至熄灭

阻碍电流的减小

4.自感电动势的大小：E＝L

Δt

，其中L是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，符号是H. 5．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．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(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．(×)

(5)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势．(√)

2．(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

BC [S1断开时，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，故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，故C正确，D错误．]

3．通过一个线圈的电流在均匀增大时，则这个线圈的( )

A．自感系数也将均匀增大

B．自感电动势也将均匀增大

C．磁通量保持不变

D．自感系数和自感电动势不变

D [线圈的磁通量与电流大小有关，电流增大，由法拉第电磁感应定律知，磁通量变化，故C项错

误；自感系数由线圈本身决定，与电流大小无关，A项错误；自感电动势E＝L ΔI

Δt

，与自感系数和电流变化率有关，对于给定的线圈，L一定，已知电流均匀增大，说明电流变化率恒定，故自感电动势不变，B项错误，D项正确．]

对互感现象的理解和应用

1.

生于任何两个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．

【例1】如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流i A随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是( )

A．t1时刻，两环作用力最大

B．t2和t3时刻，两环相互吸引

C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥

D．t3和t4时刻，两环相互吸引

B [t1时刻感应电流为零，故两环作用力为零，A错误；t2和t3时刻A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，故相互吸引，B正确，C错误；t4时刻A中电流为零，两环无相互作用，D错

误．] [跟进训练]

1．(多选)目前无线电力传输已经比较成熟，如图所示为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．利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电．下列说法正确的是( )

A B

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

BD [根据感应电流产生的条件，若A 线圈中输入恒定的电流，则A 产生恒定的磁场，B 中的磁通量不发生变化，B 线圈中不会产生感应电动势，故A 错误；若A 线圈中输入变化的电流，根据法拉第电磁感

应定律E ＝n ΔΦΔt

可得，B 线圈中会产生感应电动势，故B 正确；A 线圈中电流变化越快，A 线圈中电流产生的磁场变化越快，B 线圈中感应电动势越大，故C 错误，D 正确．]

对自感现象的理解和应用

1.(1)明确通过自感线圈的电流大小的变化情况(是增大还是减小)．

(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：当电流增强时，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；当电流减小时，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．