互感和自感

互感和自感

适用学科高中物理适用年级高中二年级

适用区域安徽地区课时时长（分钟）60

知识点1、自感现象、自感系数、自感电动势的公式

2、自感现象中自感电动势方向的判断、自感线圈中电流的变化特点

教学目标知识与技能：

1、了解自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。

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。

情感态度与价值观：培养学生的应用能力。让学生关注有关的生活、生产问题，感受物理的发展对当代社会发展的重要意义。

教学重点自感现象中自感电动势方向的判断、自感线圈中电流的变化特点

教学难点自感现象中自感电动势方向的判断、自感线圈中电流的变化特点

教学过程

一、复习预习

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？

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、知识讲解

考点1：自感现象和自感电动势

当导体中电流发生变化时，导体自身产生的电磁感应现象，叫自感现象，在自感现象中产生的电动势叫自感电动势.自感电动势的表达式为：E=LΔI/Δt（不要求定量计算），L叫自感系数，自感系数的单位是亨利（H）.

自感系数由线圈自身条件决定，线圈直径大、长度长、单位长度匝数多，自感系数大；若线圈中有铁芯，自感系数会更大.

考点2：自感现象的一般性和特殊性

一般性：自感电动势阻碍磁通量变化.

特殊性：阻碍发生自感现象的导体自身电流的变化，即当它所在支路电流增大，自感电动势即与原电流方向相反，反之相同.

考点3：自感现象的应用和防止

图12-3-1

应用：日光灯

电路图：如图12-3-1所示：

原理：当开关闭合后，电源电压加在启动器的两极之间，使氖泡发出辉光，产生的热量使U 形动触片膨胀，接通电路.此时有电流过镇流器和灯丝，这时启动器停止放电，U形动触片冷却收缩，电路断开，镇流器线圈产生很高的自感电动势，电动势的方向与原电压的方向相同，因而形成一瞬间高压，加在灯管两端，使灯管中的气体放电，从而灯管成为电流通路，使日光灯发光.正常发光后，镇流器起到降压限流的作用，保证日光灯正常工作.

图12-3-2

防止：定值电阻的双线绕法如图12-3-2所示，双线并绕制成定值电阻器，以排除自感电动势的影响.

考点4：自感现象的分析

分析自感现象时，除了要定性分析通电和断电时的自感现象外，还应半定量地分析电路中的电流变化，分析时主要抓住通过自感线圈的电流不能突变这一特点，其次是注意电路结构在稳定和不稳定时的变化.要明确自感电动势总是阻碍电流的变化.线圈中电流增大时，自感电动势（电流)方向与原电流方向相反，阻碍电流的增大；线圈中电流减小时，自感电动势（电流)方向与原电流方向相同，阻碍电流的减小.正是这种阻碍作用，使线圈中的电流只能从原来的值逐渐变化，不能发生突变.

三、例题精析

【例题1】图12-3-3中灯L A、L B完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则（）

图12-3-3

A.S 闭合瞬间，L A 、L B 同时发光，接着L A 变暗，L B 变亮

B.S 闭合瞬间，L A 不亮，L B 立即亮

C.S 闭合瞬间，L A 、L B 都不立即亮

D.稳定后再断开S 瞬间，L B 灯熄灭，L A 灯亮并比开始时L B 更亮

【答案】A

【解析】在S 闭合瞬间，L 支路中的电流从无到有发生“变化”，因此在L 中产生自感电动势阻碍电流增加，由于自感系数较大，对电流的阻碍作用强，所以S 接通的极短时间内L 中电流几乎为零，L 并没有起到“短路”作用.L A 灯中有电流流过，L A 、L B 灯同时亮.由于L 中电流从无到有很快稳定，感应电动势消失，上述那种电流的阻碍不存在，它对L A 灯的短路作用形成，L A 灯熄灭.由于电路电阻变小，L B 便更亮，故A 正确.

分析自感现象，关键是分清电流的变化，确定自感电动势的方向及怎样阻碍电流的变化.

【例题2】下列关于自感现象的论述中，正确的是（ ）

A.线圈的自感系数跟线圈内电流的变化率成正比

B.当导体中电流减小时，自感电流的方向与原电流方向相反

C.当导体中电流增大时，自感电流的方向与原电流方向相同

D.穿过线圈的磁通量变化和线圈中电流的变化成正比

【答案】D

【解析】线圈的自感系数是由线圈本身性质决定的，与线圈长度、单位长度的匝数、线圈的横截面积、铁芯……有关，而与线圈内电流无关，A 错.自感电流方向总是阻碍线圈中电流的变化，即原电流增大，自感电流与原电流方向相反，线圈中电流减小，自感电流的方向与

原电流方向相同，B 、C 错.根据E=L t I ∆∆和E=n t ∆∆Φ

比较可知ΔΦ∝ΔI,则D 对.

【例题3】如图12-3-4所示的电路中，A 1、A 2为完全相同的灯泡，线圈L 的电阻忽略不计.下列说法中正确的是( )

A.合上开关K 接通电路时，A 2先亮A 1后亮，最后一样亮

B.合上开关K 接通电路时，A 1和A 2始终一样亮

C.断开开关K 切断电路时，A 2立即熄灭，A 1过一会儿才熄灭

D.断开开关K 切断电路时，A 1、A 2同时立即熄灭

【答案】A