自感与互感

2.4 自感与互感

模块一知识掌握

知识点一互感现象

【情境导入】

如图所示，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？

答案两个线圈之间并没有导线相连，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会使穿过另一个线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电动势．

【知识梳理】

1．互感和互感电动势：两个相互靠近且没有导线相连的线圈，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，这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势．

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．

【重难诠释】

1．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．

2．一个线圈中电流变化越快(电流的变化率越大)，另一个线圈中产生的感应电动势越大．

3．应用与危害

(1)应用：变压器、收音机的磁性天线都是利用互感现象制成的．

(2)危害：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，这时要设法减小电路间的互感．例如在电路板刻制时就要设法减小电路间的互感现象．

[例题1]（多选）（2023•河南模拟）线圈L1、L2绕在同一个铁芯上，组成如图所示的电路，开始时，电键K1、K2均断开，下列操作能使电流表指针偏转的是（）

A．先闭合K1，稳定后再闭合K2

B．先闭合K2，过一会儿再闭合K1

C．K1、K2均闭合，电流表指针不偏转，突然断开K1

D．K1、K2均闭合，电流表指针不偏转，突然断开K2

【解答】解：A、先闭合K1，稳定后再闭合K2，L2中的磁通量不会变化，不会产生感应电流，不能使电流表指针偏转，故A错误；

B、先闭合K2，过一会儿再闭合K1，L1中的磁通量增大，引起L2中的磁通量增大，会产生感应

电流，能使电流表指针偏转，故B正确；

C、K1、K2均闭合，电流表指针不偏转，突然断开K1，L1中的磁通量减小，引起L2中的磁通量

减小，会产生感应电流，能使电流表指针偏转，故C正确；

D、K1、K2均闭合，电流表指针不偏转，突然断开K2，L2中不会产生感应电流，不能使电流表

指针偏转，故D错误。

故选：BC。

[例题2]（2022•海淀区校级三模）某同学通过学习电磁感应的相关知识，利用实验室里的线圈自制了一个放大版的手机扬声器，装置如图所示。两个匝数不同的线圈A、B之间没有导线相连，线圈A与手机的音频输出端连接，线圈B与音响连接。为检验该装置是否能正常工作及其播放效果，现将线圈A插入线圈B中，则下列说法正确的是（）

A．因A、B两线圈之间未用导线连通，所以该扬声装置不可能发出声音

B．线圈B中产生变化的电流使音响发声

C．将A、B线圈互换，音响的播放效果不变

D．在A线圈中插入铁芯，音响的播放效果不变

【解答】解：AB、该装置采用了电磁感应原理，如果线圈A中为交变电流信号，则在线圈子B 中产生的感应电流也为交流电，音响能发出由手机输出的声音，故A错误，B正确；

C、由于两线圈的匝数不同，所以将两线圈互换时，音响的播放效果不同，故C错误；

D、在A线圈中插入铁芯，磁场变强，感应电流变强，音响的播放效果将会更好，故D错误。

故选：B。

知识点二自感现象

【情境导入】

1．按照如图所示电路图连接电路．

(1)开关S接通时，灯泡1和2的发光情况有什么不同？

(2)根据楞次定律结合电路图分析该现象产生的原因．

答案(1)灯泡2立即发光，而灯泡1是逐渐亮起来的．

(2)接通电源的瞬间，电流增加，线圈L中产生感应电动势．根据楞次定律，感应电动势会阻碍电流的增加，所以灯泡1慢慢地亮起来．

2.按照如图所示电路图连接电路．

(1)若灯泡的电阻小于线圈L的直流电阻，先闭合开关使灯泡发光，稳定后断开开关．观察开关断开时灯泡的亮度变化，并解释原因．若灯泡电阻大于线圈L的直流电阻，灯泡的亮度如何变化？(2)开关断开前后，流过灯泡的电流方向相同吗？

答案(1)灯泡逐渐熄灭．开关断开时，通过线圈L的电流减小，这时会出现感应电动势阻碍线圈L 中的电流减小，线圈中产生与原方向相同的电流，与灯泡构成闭合回路，所以灯泡逐渐熄灭．若灯泡电阻大于线圈L的直流电阻，则灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭．

(2)开关闭合时，灯泡中的电流方向向左，开关断开瞬间，灯泡中的电流方向向右，所以开关断开前后，流过灯泡的电流方向相反．

【知识梳理】

当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈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作自感电动势．

【重难诠释】

1．对自感现象的理解

自感现象是一种电磁感应现象，遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律．

2．对自感电动势的理解

(1)产生原因

通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在线圈上产生感应电动势．(2)自感电动势的方向

当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同(即：增反减同)．

(3)自感电动势的作用

阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用．

3．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．

(3)线圈通电和断电时线圈中电流的变化规律如图．

[例题3]（2023春•东城区期末）如图所示电路中，L是一电阻不计的电感线圈，a，b为L的左、