第二章電磁感應(yīng)4．互感和自感課前預(yù)習(xí)反饋

知識(shí)點(diǎn)

11．互感互不相連的并相互靠近的兩個(gè)線圈，當(dāng)一個(gè)線圈的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生_____________，這種現(xiàn)象叫作互感。2．互感電動(dòng)勢(shì)互感現(xiàn)象中的電動(dòng)勢(shì)叫_____________?；ジ鞋F(xiàn)象感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)互感電動(dòng)勢(shì)3．互感的應(yīng)用和危害(1)互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)線圈傳遞到另___________。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。(2)在電力工程和電子電路中，___________有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作，這時(shí)要設(shè)法減小電路間的互感。『判一判』(1)互感現(xiàn)象屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(

)(2)手機(jī)無線充電是互感現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用。(

)一個(gè)線圈互感現(xiàn)象√√『選一選』(2024·浙江金華高二期末)如圖所示，李輝、劉偉用多用電表的歐姆擋測(cè)量變壓器初級(jí)線圈的電阻。實(shí)驗(yàn)中兩人沒有注意操作的規(guī)范：李輝兩手分別握住紅黑表筆的金屬桿，劉偉用兩手分別握住線圈裸露的兩端讓李輝測(cè)量。測(cè)量時(shí)表針擺過了一定角度，最后李輝把多用電表的表筆與被測(cè)線圈脫離。在這個(gè)過程中，他們二人中有人突然“哎喲”驚叫起來，覺得有電擊感。下列說法正確的是(

)A．電擊發(fā)生在李輝用多用電表紅黑表筆的金屬桿接觸線圈裸露的兩端時(shí)B．有電擊感的是劉偉，因?yàn)樗鶞y(cè)量變壓器是升壓變壓器C．發(fā)生電擊前后，流過劉偉的電流方向發(fā)生了變化D．發(fā)生電擊時(shí)，通過多用電表的電流很大答案：C解析：電擊發(fā)生在多用電表紅黑表筆的金屬桿脫離線圈裸露兩端的時(shí)刻，故A錯(cuò)誤；有電擊感的是手握線圈裸露兩端的劉偉，因?yàn)榫€圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，故B錯(cuò)誤；發(fā)生電擊前，劉偉和線圈是并聯(lián)關(guān)系；斷開瞬間，線圈中的電流減小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向與原電流的方向相同，但線圈和劉偉構(gòu)成了一個(gè)閉合的電路，線圈相當(dāng)于電源，所以流過劉偉的電流方向發(fā)生了變化，故C正確；發(fā)生電擊時(shí)，通過線圈的電流很大；由于已經(jīng)斷開了連接，所以通過多用電表的電流為零，故D錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)

21．自感現(xiàn)象一個(gè)線圈中的電流_______時(shí)，它所產(chǎn)生的_______的磁場(chǎng)在它本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫作_____________。自感現(xiàn)象變化變化自感電動(dòng)勢(shì)2．通電自感和斷電自感

電路現(xiàn)象自感電動(dòng)勢(shì)的作用通電自感接通電源的瞬時(shí)，燈泡A1較慢地_________阻礙電流的_______斷電自感斷開開關(guān)的瞬間，燈泡A逐漸_______，直到熄滅阻礙電流的_______亮起來增大變暗減小3.自感系數(shù)(1)自感電動(dòng)勢(shì)的大?。篍＝_________，其中L是線圈的自感系數(shù)，簡(jiǎn)稱自感或電感。(2)單位：_______，符號(hào)：_____。常用的還有毫亨(mH)和微亨(μH)。換算關(guān)系是：1H＝_______mH＝_______μH。(3)決定線圈自感系數(shù)大小的因素：線圈的大小、形狀、_______以及是否有_______等。亨利H103106匝數(shù)鐵芯『判一判』(3)當(dāng)線圈中電流不變時(shí)，線圈中沒有自感電動(dòng)勢(shì)。(

)(4)當(dāng)線圈中電流反向時(shí)，線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈中原電流的方向相反。(

)(5)當(dāng)線圈中電流增大時(shí)，線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈中原電流方向相反。(

)(6)線圈的自感系數(shù)的大小與線圈中通入電流的大小有關(guān)。(

)√×√×『想一想』無軌電車在行駛的過程中，由于車身顛簸，有可能使車頂上的電弓瞬間脫離電網(wǎng)線，這時(shí)可以看到電火花閃現(xiàn)。請(qǐng)說說電火花產(chǎn)生的原因是什么？答案：見解析解析：電弓脫離電網(wǎng)線的瞬間電流減小，所產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)很大，在電弓與電網(wǎng)線的空隙產(chǎn)生電火花。知識(shí)點(diǎn)

31．自感現(xiàn)象中的磁場(chǎng)能量(1)線圈中電流從無到有時(shí)，磁場(chǎng)從無到有，電源把能量輸送給_______，儲(chǔ)存在_______中。(2)線圈中電流減小時(shí)，_______中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為電能。2．電的“慣性”自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙線圈中___________的“慣性”。磁場(chǎng)的能量磁場(chǎng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)電流變化『選一選』(多選)手機(jī)無線充電是比較新穎的充電方式。如圖所示，電磁感應(yīng)式無線充電的原理與變壓器類似，通過分別安裝在充電基座和接收能量裝置上的線圈，利用產(chǎn)生的磁場(chǎng)傳遞能量。當(dāng)充電基座上的送電線圈通入正弦式交變電流后，就會(huì)在鄰近的受電線圈中感應(yīng)出電流，最終實(shí)現(xiàn)為手機(jī)電池充電。在充電過程中(

)A．送電線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)呈周期性變化B．受電線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)恒定不變C．送電線圈和受電線圈通過互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)能量傳遞D．手機(jī)和基座無需導(dǎo)線連接，這樣傳遞能量沒有損失答案：AC解析：由于送電線圈輸入的是正弦式交變電流，是周期性變化的，因此產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是周期性變化的，A正確，B錯(cuò)誤；送電線圈和受電線圈是通過互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)能量傳遞的，C正確；手機(jī)與機(jī)座無需導(dǎo)線連接就能實(shí)現(xiàn)充電，但磁場(chǎng)能有一部分以電磁波輻射的形式損失掉，因此這樣傳遞能量是有能量損失的，D錯(cuò)誤。故選AC。課內(nèi)互動(dòng)探究探究

互感現(xiàn)象要點(diǎn)提煉1.互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，它不僅發(fā)生在繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間，還可以發(fā)生在任何兩個(gè)相互靠近的電路之間。2．利用互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)電路傳遞到另一個(gè)電路。下一章將要學(xué)習(xí)的變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。3．處理方法：可利用楞次定律、安培定則及左手定則分析某個(gè)線圈中感應(yīng)電流的方向及受力方向，還可從能量角度分析。典例剖析1．如圖甲所示，A、B兩絕緣金屬環(huán)套在同一鐵芯上，A環(huán)中電流iA隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法中正確的是(

)A．t1時(shí)刻，兩環(huán)作用力最大B．t2和t3時(shí)刻，兩環(huán)相互吸引C．t2時(shí)刻兩環(huán)相互吸引，t3時(shí)刻兩環(huán)相互排斥D．t3和t4時(shí)刻，兩環(huán)相互吸引思路引導(dǎo)：(1)A環(huán)中電流變化時(shí)，會(huì)在B環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流。(2)根據(jù)兩環(huán)中電流的方向，判斷兩環(huán)的受力情況。答案：B解析：t1時(shí)刻B中感應(yīng)電流為零，故兩環(huán)作用力為零，A錯(cuò)誤；t2和t3時(shí)刻A環(huán)中電流在減小，則B環(huán)中產(chǎn)生與A環(huán)中同向的電流，故相互吸引，B正確，C錯(cuò)誤；t4時(shí)刻A中電流為零，兩環(huán)無相互作用，D錯(cuò)誤。 (多選)如圖所示，足夠長(zhǎng)的兩條平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，其間有與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩導(dǎo)軌通過導(dǎo)線與檢流計(jì)G1、線圈M接在一起。N是繞在“□”形鐵芯上的另一線圈，它與檢流計(jì)G2組成閉合回路?，F(xiàn)有一金屬棒ab沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，下滑過程中與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，在ab下滑的過程中(

)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練?A．通過G1的電流是從左端進(jìn)入的B．通過G2的電流是從右端進(jìn)入的C．檢流計(jì)G1的示數(shù)逐漸增大，達(dá)到最大值后恒定D．檢流計(jì)G2的示數(shù)逐漸減小，最后趨于一不為零的恒值答案：BC解析：金屬棒ab沿導(dǎo)軌下滑，根據(jù)右手定則可知，在ab下滑的過程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向由a到b，所以通過G1的電流是從右端進(jìn)入的，A錯(cuò)誤；金屬棒ab開始時(shí)做加速運(yùn)動(dòng)，所以在線圈M中產(chǎn)生的磁場(chǎng)逐漸增大，變化的磁場(chǎng)通過另一線圈N，產(chǎn)生了感應(yīng)電流，在線圈M中是向下且逐漸變大的磁場(chǎng)，根據(jù)楞次定律可知，在線圈N中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)向下，所以通過G2的電流是從右端進(jìn)入的，B正確；由于金屬棒ab開始時(shí)做加速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流逐漸變大，同時(shí)受到的安培力也在增大，安培力與重力平衡后，G1中的電流恒定，線圈M中的磁場(chǎng)不再變化，那么在線圈N中就不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以檢流計(jì)G1的示數(shù)逐漸增大，最后達(dá)到最大值不變，檢流計(jì)G2的示數(shù)逐漸減小，最后減為零，C正確，D錯(cuò)誤。探究

對(duì)自感現(xiàn)象的理解要點(diǎn)提煉1.對(duì)自感現(xiàn)象的理解自感現(xiàn)象是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，遵守法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。2．對(duì)自感電動(dòng)勢(shì)的理解(1)產(chǎn)生原因通過線圈的電流發(fā)生變化，導(dǎo)致穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，因而在原線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(2)自感電動(dòng)勢(shì)的方向當(dāng)原電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相反；當(dāng)原電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相同(即：增反減同)。(3)自感電動(dòng)勢(shì)的作用阻礙原電流的變化，而不是阻止，原電流仍在變化，只是使原電流的變化時(shí)間變長(zhǎng)，即總是起著推遲電流變化的作用。3．對(duì)電感線圈阻礙作用的理解(1)若電路中的電流正在改變，電感線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電路中電流的變化，使得通過電感線圈的電流不能突變。(2)若電路中的電流是穩(wěn)定的，電感線圈相當(dāng)于一段導(dǎo)線，其阻礙作用是由繞制線圈的導(dǎo)線的電阻引起的。4．通電自感與斷電自感比較

與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖通電時(shí)電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮電流立刻變大，燈泡變亮，然后逐漸變暗斷電時(shí)電流逐漸減小燈泡逐漸變暗電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2①若I2≤I1，燈泡逐漸變暗②若I2>I1，燈泡閃亮后逐漸變暗兩種情況燈泡中電流方向均改變典例剖析2．(多選)在如圖所示的甲、乙兩個(gè)電路中，電阻R和自感線圈L的直流電阻及兩燈泡的電阻都相等，閉合開關(guān)S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，則(

)A．在電路甲中，斷開開關(guān)S，燈泡A將逐漸變暗B．在電路甲中，斷開開關(guān)S，燈泡A將先變得更亮，然后逐漸變暗C．在電路乙中，斷開開關(guān)S，燈泡A將逐漸變暗D．在電路乙中，斷開開關(guān)S，燈泡A將先變得更亮，然后逐漸變暗答案：AD解析：在電路甲中，設(shè)通過線圈L的電流為IL1，通過A及R的電流為IA1和IR1，同理，設(shè)電路乙中通過L、A、R的電流分別為IL2、IA2、IR2。當(dāng)斷開開關(guān)S時(shí)，線圈L相當(dāng)于電源，產(chǎn)生了自感電動(dòng)勢(shì)，在L、R、A回路中產(chǎn)生了自感電流，在電路甲中，自感電流從IL1逐漸減小，通過燈泡A的電流也從IL1逐漸減小，燈泡A將漸漸變暗；在電路乙中，自感電流從IL2逐漸減小，燈泡A的電流也從IL2逐漸減小，因?yàn)镮L2＞IA2，所以燈泡A將先變得更亮，然后逐漸變暗。 (多選)如圖所示，A、B是兩個(gè)完全相同的燈泡，L是電阻為零的電感線圈，且自感系數(shù)很大。C是電容較大且不漏電的電容器，下列判斷正確的是(

)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練?A．S閉合時(shí)，A、B同時(shí)亮，A燈亮后逐漸熄滅，B燈逐漸變亮B．S閉合時(shí)，A燈、B燈同時(shí)亮，然后A燈變暗，B燈變得更亮C．S閉合，電路穩(wěn)定后，S斷開時(shí)，A燈突然亮一下，然后熄滅，B燈立即熄滅D．S閉合，電路穩(wěn)定后，S斷開時(shí)，A燈突然亮一下，然后熄滅，B燈逐漸熄滅答案：AD解析：當(dāng)S閉合時(shí)，通過自感線圈的電流逐漸增大而產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，L相當(dāng)于斷路，C電容較大，電容器相當(dāng)于短路，當(dāng)電流穩(wěn)定時(shí)，L短路，電容器C斷路，故A燈先亮后滅，B燈逐漸變亮；當(dāng)S斷開時(shí)，燈泡A與自感線圈L組成了閉合回路，燈泡A中的電流先增大后減小至零，故閃亮一下熄滅，電容器C與燈泡B組成閉合回路，電容器放電，故燈泡B逐漸熄滅。自感現(xiàn)象的分析思路 (2024·廣東佛山高二階段練習(xí))某同學(xué)研究自感現(xiàn)象時(shí)，設(shè)計(jì)了如圖所示的電路，自感線圈的直流電阻小于小燈泡電阻，則下列有關(guān)現(xiàn)象正確的是(

)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練?A．電鍵閉合時(shí)，燈泡逐漸變亮B．電鍵閉合時(shí)，燈泡立即變亮C．電鍵斷開時(shí)，燈泡逐漸熄滅D．電鍵斷開時(shí)，燈泡閃亮后再熄滅答案：B解析：線圈由于自感現(xiàn)象通電時(shí)電流會(huì)逐漸增加，但燈泡所在支路沒有自感線圈，電流可以突變。則電鍵閉合時(shí)，燈泡立即變亮，故A錯(cuò)誤，B正確；電鍵斷開時(shí)，線圈中的電流不能突變，需要逐漸減小，則在燈泡和線圈組成的回路中，線圈充當(dāng)電源的作用放電，故燈泡電流方向會(huì)變成自右向左的，但燈泡與二極管串聯(lián)，二極管通反向電流時(shí)電阻極大，故燈泡會(huì)直接熄滅。故C、D錯(cuò)誤。探究

自感電動(dòng)勢(shì)的大小和自感系數(shù)要點(diǎn)提煉1.自感電動(dòng)勢(shì)(2)自感系數(shù)的決定因素：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯等因素有關(guān)。2．自感系數(shù)典例剖析3．關(guān)于自感現(xiàn)象、自感系數(shù)、自感電動(dòng)勢(shì)，下列說法正確的是(

)A．當(dāng)線圈中通恒定電流時(shí)，線圈中沒有自感現(xiàn)象，線圈自感系數(shù)為零B．線圈中電流變化越快，線圈中的自感系數(shù)越大C．自感電動(dòng)勢(shì)與原電流方向相反D．對(duì)于確定的線圈，其產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與其電流變化率成正比答案：D (多選)下列說法中正確的是(

)A．對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化較快時(shí)，線圈中的自感系數(shù)也較大B．線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)較大的其自感系數(shù)一定較大C．感應(yīng)電流不一定和原電流方向相反D．對(duì)于同一線圈，電流變化越快，線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)越大答案：CD對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練?解析：自感系數(shù)是由線圈本身的特性決定的，與自感電動(dòng)勢(shì)的大小、電流變化快慢無關(guān)，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律，當(dāng)原電流增大時(shí)，感應(yīng)電流與原電流方向相反；當(dāng)原電流減小時(shí)，感應(yīng)電流與原電流方向相同，故C正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)電流變化越快時(shí)，磁通量變化越快，自感系數(shù)不變，自感電動(dòng)勢(shì)越大，故D正確。故選CD。課堂小結(jié)核心素養(yǎng)提升1．電感和電阻對(duì)電流的阻礙作用比較物理量比較內(nèi)容電感L電阻R阻礙作用阻礙電流的變化阻礙電流通過表現(xiàn)產(chǎn)生自感現(xiàn)象導(dǎo)體發(fā)熱大小因素電感越大，電流變化越快，對(duì)電流變化的阻礙作用越大，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)越大電阻越大，對(duì)電流的阻礙作用越大決定因素線圈的大小、形狀、匝數(shù)、有無鐵芯導(dǎo)體長(zhǎng)度、橫截面積、電阻率、溫度聯(lián)系電感和電阻都是反映導(dǎo)體本身性質(zhì)的物理量2.自感現(xiàn)象的“三種狀態(tài)”“一個(gè)特點(diǎn)”(1)三種狀態(tài)①線圈通電瞬間可把自感線圈看成斷路。②斷電時(shí)自感線圈相當(dāng)于電源。③電流穩(wěn)定后，自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)體電阻，理想線圈的電阻為0，相當(dāng)于短路。(2)一個(gè)特點(diǎn)在發(fā)生自感現(xiàn)象時(shí)，線圈中電流不發(fā)生“突變”。

如圖所示的電路，可用來測(cè)定自感系數(shù)較大的線圈的直流電阻，線圈兩端并聯(lián)一個(gè)電壓表，用來測(cè)量自感線圈兩端的直流電壓，在測(cè)量完畢后，將電路拆開時(shí)應(yīng)(

)案例A．先斷開開關(guān)S1 B．先斷開開關(guān)S2C．先拆去電流表 D．先拆去電阻R答案：B課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)一、互感現(xiàn)象1．繞在同一鐵芯上的線圈Ⅰ、Ⅱ按如圖所示方法連接，G為電流表，下列說法正確的是(

)A．開關(guān)S閉合瞬間，G中的電流從左向右B．保持開關(guān)S閉合，G中的電流從左向右C．保持開關(guān)S閉合，向右移動(dòng)變阻器R0的滑動(dòng)觸頭，G中的電流從左向右D．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，G的示數(shù)也為零答案：A解析：閉合開關(guān)S瞬間，Ⅰ線圈中有電流通過，產(chǎn)生磁場(chǎng)，線圈內(nèi)部磁場(chǎng)方向從左向右，穿過Ⅱ線圈的磁通量從無到有，產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律可知電流表中的電流從左向右，A正確；保持開關(guān)S閉合，Ⅰ線圈中電流不變，穿過Ⅱ線圈的磁通量不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，G的示數(shù)為零，B錯(cuò)誤；保持開關(guān)S閉合，向右移動(dòng)變阻器R0的滑動(dòng)觸頭，Ⅰ線圈中電流減小，線圈內(nèi)部產(chǎn)生向右減弱的磁場(chǎng)，穿過Ⅱ線圈的磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律可知電流表中的電流從右向左，C錯(cuò)誤；斷開開關(guān)S的瞬間，Ⅰ線圈中電流減小(從有到無)，穿過Ⅱ線圈的磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，則電流表中有電流通過，示數(shù)不為零，D錯(cuò)誤。2．(2024·湖南岳陽高二期末)支持無線充電的電子設(shè)備內(nèi)部都有一個(gè)線圈，而支持反向無線充電的手機(jī)內(nèi)部線圈還接有一個(gè)交流/直流變換器，如圖所示，當(dāng)手機(jī)為其他無線充電設(shè)備充電時(shí)，手機(jī)內(nèi)部的升壓板先將額定電壓為4.2V的鋰電池升壓至5V，再通過轉(zhuǎn)換器逆變，當(dāng)接收線圈與受電線圈正對(duì)放置時(shí)即可實(shí)現(xiàn)用手機(jī)反向無線充電。下列說法正確的是(

)A．無線充電技術(shù)主要利用了互感B．反向充電時(shí)授電線圈和接收線圈之間沒有作用力C．無需交流/直流變換器也可以實(shí)現(xiàn)反向充電D．反向充電時(shí)，交流/直流變換器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電答案：A解析：無線充電技術(shù)主要利用了互感，故A正確；反向充電時(shí)受電線圈和接收線圈中的電流有時(shí)同向，有時(shí)反向，則它們之間既有引力也有斥力，故B錯(cuò)誤；產(chǎn)生互感需要變化的電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，所以必須用交流/直流變換器，故C錯(cuò)誤；反向充電時(shí)，交流/直流變換器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，故D錯(cuò)誤。二、自感現(xiàn)象A．使電路的電流減小，最