第02章 第2节 自感-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（鲁科版选修3-2）

第2节　自感 学习目标 核心提炼 1.了解自感现象，认识自感电动势对电路中电流的影响，并能对含线圈的电路进行分析。 1种现象——自感现象[来源:Zxxk.Com][来源:Z*xx*k.Com] 2个概念——自感电动势、自感系数[来源:学§科§网] 2个重点——通电自感、断电自感现象的成因 2.了解自感系数的意义和决定因素。 3.知道磁场具有能量。 自感现象　自感电动势　自感系数 　阅读教材第29～32页，理解自感现象、自感电动势及自感系数的决定因素。 1.自感现象：由于导体自身的电流变化所产生的电磁感应现象。 图1 2.自感电动势对电流的作用：电流增加时，自感电动势阻碍电流的增加；电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小。 实验1：演示通电自感现象。 实验电路如图1所示，开关S接通时，可以看到灯泡2立即发光，而灯泡1是逐渐亮起来的。 实验2：演示断电自感现象。 图2 实验电路如图2所示，线圈L的电阻比灯泡的电阻小，接通电路，灯泡正常发光后，迅速断开开关S，可以看到灯泡闪亮一下再逐渐熄灭。 3.自感电动势 (1)定义：由导体自身电流变化所产生的感应电动势。 (2)作用：自感电动势总是阻碍导体自身的电流发生变化。 4.自感系数 (1)决定因素：线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等。 (2)单位：亨利，简称亨，符号是H。常用单位还有毫亨(mH)、微亨(μH)。1 H＝103 mH＝106 μH。 思考判断 (1)自感现象中，感应电流方向一定和原电流方向相反。(×) (2)线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大。(×) (3)对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势较大。(√) (4)一个线圈中的电流均匀增大，自感电动势也均匀增大。(×) 预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中 问题1 问题2 　对自感现象的理解 [要点归纳] 1.自感现象的原理：当导体线圈中的电流发生变化时，电流产生的磁场也随之变化，引起线圈中磁通量发生变化，由法拉第电磁感应定律可知，线圈会产生阻碍自身电流变化的自感电动势。 2.对自感电动势的理解 (1)作用：阻碍原电流的变化。阻碍不是阻止，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，这就是电的“惯性”。 (2)方向：总是阻碍引起自感电动势的原电流的变化，有“增反减同”的特点。 ①当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反。 ②当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同。 (3)大小：由电流变化的快慢(即电流的变化率)和线圈的自身结构(自感系数)共同决定，即E＝L。 3.自感现象的三个状态 (1)通电瞬间状态：通电瞬间自感线圈相当于一个阻值无穷大的电阻，其所在的支路相当于断路。 (2)通电稳定状态：电路中电流稳定后，自感线圈相当于一段理想导线或纯电阻。 (3)断电瞬间状态：电路刚断开瞬间，自感线圈相当于一个电源，对能够与它组成闭合回路的用电器供电，并且刚断开电路的瞬间通过自感线圈的电流大小和方向与电路稳定时通过自感线圈的电流大小和方向相同。 [精典示例] [例1] (多选)如图3所示，L是一个纯电感线圈(线圈的电阻不计)，A为一个灯泡，下列说法中正确的是(　　) 图3 A.开关S闭合瞬间和断开瞬间，灯泡中都有从a到b的电流通过 B.开关S闭合瞬间，灯泡中有从a到b的电流通过，断开瞬间电流则为从b到a C.开关S闭合瞬间，灯泡中有从a到b的电流通过，断开瞬间则没有电流通过 D.开关S闭合和断开瞬间，灯泡中都有电流通过 解析　开关S接通瞬间，L相当于断路，有电流通过灯泡，电流方向由a到b；而断开瞬间，L相当于电源，给灯泡供电，电流方向是从b到a，故A、C错误，B、D正确。 答案　BD [针对训练1] 在研究自感现象的实验中，用两个完全相同的灯泡A、B与自感系数很大的线圈L和定值电阻R组成如图4所示的电路(线圈的直流电阻可忽略，电源的内阻不能忽略)，关于这个实验下面说法正确的是(　　) 图4 A.闭合开关的瞬间，A、B一起亮，然后A熄灭 B.闭合开关的瞬间，B比A先亮，然后B逐渐变暗 C.闭合开关，待电路稳定后断开开关，B逐渐变暗，A闪亮一下然后逐渐变暗 D.闭合开关，待电路稳定后断开开关，A、B灯中的电流方向均为从左向右 解析　闭合开关的瞬间，线圈中产生很大的自感电动势，阻碍电流的通过，故B立即亮，A逐渐变亮。随着A中的电流逐渐变大，流过电源的电流也逐渐变大，路端电压逐渐变小，故B逐渐变暗，选项A错误，B正确；电路稳定后断开开关，线圈相当于电源，对A、B供电，回路中的电流在原来通过A的电流的基础上逐渐变小，故A逐渐变暗，B闪亮一下然后逐渐变暗，选项C错误；断开开关后，线圈中的自感电流从左向右，A灯中电流从左向右，B