2.4互感和自感人教版（2019）物理（選擇性必修第二冊）第二章

電磁感應目錄素養(yǎng)目標01課程導入02新課講解03總結歸納04課堂練習05正確教育素養(yǎng)目標1.知道互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象的定義2.知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理量，知道它的單位及其大小的決定因素3.知道自感現(xiàn)象的利弊及其利用和防止理解4.能夠通過電磁感應的相關知識分析通、斷電自感現(xiàn)象的原因及磁場的能量轉化問題

兩個線圈A、B之間并沒有導線相連，線圈A與手機（或MP3等）的音頻輸出端連接，線圈B與擴音器的輸入端連接。線圈A與線圈B靠近時能否在擴音器上聽見由手機輸出的聲音？你猜想的依據(jù)是什么？新課講解①音頻信號：頻率變化的電流信號②A線圈中變化的電流（音頻信號）→變化的磁場→

B線圈磁通量變化

→

產(chǎn)生感應電流。和無線充電之間有聯(lián)系么，試著思考一下

當線圈靠近電磁爐時，手機為什么會進入充電模式？劃時代的發(fā)現(xiàn)A1831年，法拉第把兩個線圈繞在同一個鐵環(huán)上左側線圈接電源及開關右側線圈接電流表當開關閉合和斷開的瞬間，右側線圈連接的電流表的指針發(fā)生了偏轉小結：當一個線圈中的電流發(fā)生變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應電動勢。兩個不相連的電路，

當一個線圈中的電流變化時，

它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應電動勢。觀察下列現(xiàn)象，試著總結什么是互感

定義

兩個相互靠近的線圈，當一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應電動勢的現(xiàn)象。產(chǎn)生的電動勢叫作互感電動勢。變化的電流變化的磁場變化的磁通量感應電動勢互感現(xiàn)象互感的應用無線充電收音機里的磁性天線利用互感現(xiàn)象可以把能量從一個線圈傳遞到另一個線圈，亦可以把信息從一個線圈傳遞到另一個線圈變壓器將線圈A和

B分別繞在圓形磁鐵的兩側，兩線圈無接觸，小磁針置于線圈B的閉合回路附近，在線圈A外接電源斷開和連接的瞬間，觀察小磁針的變化。實驗探究：互感實驗裝置：一個電源、線圈A和

B、小磁針、圓形磁鐵及若干導線。如圖所示發(fā)現(xiàn)：線圈A通電和斷電的瞬間，小磁針發(fā)生了偏轉。

互感：互不相連并相互靠近的兩個線圈，當一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應電動勢，這一現(xiàn)象叫作互感線圈A變化的磁場線圈B中產(chǎn)生感應電動勢通電或斷電影響因素：匝數(shù)、有無鐵芯、形狀、大小、相對位置等

實際上互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間，也可以發(fā)生在任何兩個相互靠近的電路之間，影響電路的正常工作通過雙線繞法減少互感帶來的影響互感的危害互感防止電路板

禁打手機自感現(xiàn)象

當一個線圈中的電流變化時，它產(chǎn)生的變化的磁場激發(fā)出本身感應電動勢。這種現(xiàn)象稱為自感，由于自感而產(chǎn)生的感應電動勢叫做自感電動勢。

自感線圈，我們用

表示，根據(jù)楞次定律，當電流從無到有或從有到無，或者電路中電流發(fā)生變化時，自感線圈就會產(chǎn)生阻礙這種變化的感應電流，從而延緩結果的發(fā)生。按上圖連接電路；①閉合開關，觀察到什么現(xiàn)象？②斷開開關，觀察到什么現(xiàn)象？實驗探究：自感實驗裝置：電源、自感線圈、電阻（變阻器）、開關、燈泡A1和A2及若干線圈。如圖所示發(fā)現(xiàn)：在開關閉合瞬間，燈A2立刻正常發(fā)光，燈A1緩慢發(fā)光且在一段時間后正常發(fā)光。B↑B↓分析↑楞次定律

開關閉合，電源提供電動勢，回路中出現(xiàn)電流線圈中產(chǎn)生感應電動勢感應電動勢與電流方向相反阻礙燈A中電流的增加當線圈中的電流變化時，它所發(fā)生的變化的磁場在線圈本身激發(fā)出感應電動勢。這種現(xiàn)象稱為自感。由于自感而產(chǎn)生的感應電動勢叫作自感電動勢試著思考一下開關斷開的瞬間，是否也會發(fā)生自感現(xiàn)象呢？思考B↑B↓當開關斷開時：發(fā)現(xiàn)：

小燈泡緩慢熄滅分析線圈中電流方向向左原電流磁場向左感應電流磁場向左感應電流的方向向左電鍵斷開時B感B原有電流就有磁場，線圈仍具有磁場開關斷開，線圈中的電流并未立即消失能量儲存在磁場中開關閉合，線圈中的電流從無到有線圈中的磁場也是從無到有可以看作電源把能量輸送給磁場探究：自感電動勢的大小與哪些因素有關？回憶法拉第電磁感應定律

電感和電阻對電流的阻礙作用的區(qū)別物理量比較內(nèi)容阻礙電流的變化阻礙電流產(chǎn)生自感現(xiàn)象導體發(fā)熱電感越大，電流變化越快，對電流變化的阻礙作用越大，產(chǎn)生自感電動勢越大電阻越大，對電流的阻礙作用越大線圈的大小、形狀、匝數(shù)，有無鐵芯導體長度、橫截面積、電阻率電感和電阻都是反映導體本身性質(zhì)的物理量小結自感現(xiàn)象的四大特點①自感電動勢總是阻礙導體中原電流的變化；②通過線圈的電流不能發(fā)生突變，只能緩慢變化；③電流穩(wěn)定時，自感線圈就相當于普通導體；④線圈的自感系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越明顯，自感電動勢只是延緩了過程的進行，但它不能使過程停止，更不能使過程反向。電路變化瞬間，自感線圈保持原有的電流方向表征線圈產(chǎn)生自感電動勢本領的大小小結1.自感（1）線圈中的電流從無到有時，磁場從無到有，電源把能量輸送給磁場，儲存在磁場中。（2）線圈中的電流減小時，磁場中的能量釋放出來，轉化為電能。2.斷電自感中，燈泡是否會閃亮問題①通過燈泡的自感電流大于原電流時，燈泡閃亮②通過燈泡的自感電流小于或等于原電流時，燈泡不會閃亮自感的應用鎮(zhèn)流器扼流圈自感式開關經(jīng)典例題在如圖所示的電路中，L是自感系數(shù)足夠大的線圈（直流電阻不計），A、B為兩只相同的燈泡，下列說法中正確的是()A.在S剛閉合時，A燈逐漸變亮，B燈立即變亮B.在S剛閉合時，兩燈同時亮，然后A燈熄滅，B燈亮度不變C.S閉合一段時間后，再將S斷開，A、B兩燈同時熄滅D.S閉合一段時間后，再將S斷開，A燈閃亮一下熄滅，B燈立即熄滅D答案：D解析：AB.閉合S時，電源的電壓同時加到兩燈上，A、B同時亮，隨著L中電流增大，由于線圈L直流電阻可忽略不計，分流作用增大，A逐漸被短路直到熄滅，外電路總電阻減小，總電流增大，B變亮，故AB錯誤；CD.斷開S，B立即熄滅，線圈中電流減小，產(chǎn)生自感電動勢，感應電流流過A燈，A閃亮一下后熄滅，故C錯誤、D正確。經(jīng)典例題如圖所示電路中，A、B、C為完全相同的三個燈泡，L是一直流電阻不可忽略的電感線圈。a、b為線圈L的左右兩端點，原來開關S是閉合的，三個燈泡亮度相同。將開關S斷開后，下列說法正確的是()A.a點電勢高于b點，A燈閃亮后緩慢熄滅B.a點電勢低于b點，B、C燈閃亮后緩慢熄滅C.a點電勢高于b點，B、C燈閃亮后緩慢熄滅D.a點電勢低于b點，B、C燈不會閃亮只是緩慢熄滅D答案：D解析：開關閉合時電路穩(wěn)定后，三個燈泡亮度相同，說明流過三個燈泡的電流相等；開關斷開時，電感線圈與三個燈泡組成閉合電路，電感線圈相當于電源，產(chǎn)生和原電流方向相同的感應電流，所以a點的電勢低于b點電勢，三個燈泡都不會閃亮，只是緩慢熄滅。故選D。無線充電是近年發(fā)展起來的新技術，如圖所示，該技術通過交變磁場在發(fā)射線圈和接收線圈間傳輸能量。內(nèi)置接收線圈的手機可以直接放在無線充電基座上進行充電，關于無線充電的說法正確的是()A.無線充電效率高，線圈不發(fā)熱B.無線充電基座可以用穩(wěn)恒直流電源供電C.無線充電過程主要利用了電磁感應原理D.無線充電基座可以對所有手機進行無線充電C經(jīng)典例題答案：C解析：A.接收線圈的磁通量只是發(fā)射線圈產(chǎn)生的一部分，則無線充電效率低；

充電時線圈中有電流，根據(jù)電流的熱效應，可知線圈會發(fā)熱，故A錯誤；B.如果無線充電基座用穩(wěn)恒直流電源供電，則接收線圈的磁通量不變，不能產(chǎn)生感應電流，無法對手機充電，故B錯誤；C.無線充電過程主要利用互感現(xiàn)象來實現(xiàn)能量傳遞的，故C正確；D.如果手機內(nèi)沒有接收線圈，

則無線充電基座不可以對手機進行充電，故D錯誤。互感和自感互感現(xiàn)象互感電動勢互感應用：通過互感能傳遞能量或信號自感自感現(xiàn)象自感電動勢：自感系數(shù)L：大小與線圈的大小、形狀、圈數(shù)，以及是否有鐵芯等因素有關。磁場的能量1.如圖所示，A1、A2是兩個相同的小燈泡，線圈L的電阻可以忽略，下列說法正確的是()A.接通S時，A1先亮、A2后亮，最后A1、A2一樣亮B.接通S時，A2先亮、A1后亮，最后A1、A2一樣亮C.斷開S瞬間，A1、A2逐漸變暗，最后熄滅D.斷開S瞬間，流過R的電流方向與接通S瞬間相反D答案：D解析：AB.開關S閉合的瞬間，L相當于斷路，兩燈同時獲得電壓，所以同時發(fā)光。由于穩(wěn)定時線圈的電阻可以忽略，電阻R逐漸被短路，流過兩燈的電流逐漸增大，燈逐漸變亮且一樣亮，故AB錯誤；CD.斷開開關S的瞬間，兩燈的電流突然消失，立即熄滅；流過線圈的電流將要減小，產(chǎn)生自感電動勢，相當電源，自感電流流過電阻R，所以此時流過R的電流方向與接通S瞬間相反，故C錯誤，D正確。故選D。2.在斷電自感的演示實驗中，用小燈泡、帶鐵芯的電感線圈L和定值電阻R等元件組成如圖甲所示電路。閉合開關待電路穩(wěn)定后，兩支路電流分別為I1和I2。斷開開關前后的一小段時間內(nèi)，電路中電流隨時間變化的關系如圖乙所示，則()A.斷開開關前R中電流為I2B.斷開開關前燈泡電阻小于R和L的總電阻C.斷開開關后小燈泡先突然變亮再逐漸熄滅D.斷開開關后小燈泡所在支路電流如曲線a所示C答案：C解析：AD.斷開開關S前、后的一小段時間內(nèi)，通過電感線圈L的電流方向是不變的，則電感線圈L所在支路的電流如曲線a所示，小燈泡所在支路的電流如曲線b所示，則斷開開關S前，定值電阻R中的電流為I1，燈泡中的電流為I2，故AD錯誤；B.由題圖可知，斷開開關S前通過電感線圈L的電流大于通過小燈泡的電流，結合歐姆定律可知斷開開關S前，小燈泡的電阻大于定值電阻R和電感線圈L的總電阻，故B錯誤；C.斷開開關S后，電感線圈L產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流的減小，電感線圈L相當于電源，由于線圈L、電阻R和燈泡重新組成自感回路，且斷開開關S前電感線圈所在支路的總電阻小于小燈泡的總電阻，則小燈泡先突然變亮再逐漸熄滅，故C正確。3.下列兩個靠近的線圖之間最不容易產(chǎn)生互感現(xiàn)象的是()A.B.C.D.C答案：C解析：ABD.如圖所示兩個靠近的線圈在另一個線圈中的磁通量均不為零，容易產(chǎn)生互感現(xiàn)象。故ABD正確，與題意不符；C.如圖所示垂直放置的兩個線圈在另一個線圈中的磁通量為零，當?shù)谝粋€線圈中的電流變化時，第二個線圈的磁通量始終為0.故C錯誤，與題意相符。本題選錯誤的故選C。4.圖甲和圖乙是演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖，L1和L2為電感線圈，A1、A2、A3是三個完全相同的燈泡.實驗時，斷開開關S1瞬間，A1燈突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關S2，燈A2逐漸變亮，而另一個相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同下列說法正確的是()A.圖甲中，A1與L1的電阻值相同B.圖甲中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流小于L1中電流C.圖乙中，變阻器R的電阻值小于L2的電阻值D.圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等B答案：B解析：A、圖甲中，斷開S1的瞬間，A1燈突然閃亮，是因為電路穩(wěn)定時，L1的電流大于A1的電流，可知L1的電阻小于A1的電阻，故