第二章 第四节 互感和自感-2020-2021学年高中物理同步备课学案（2019人教版选择性必修第二册）

第4节　互感和自感

知识点归纳

知识点一、互感

1．互感现象：两个线圈之间并没有导线相连，但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，这种现象叫做互感现象．

2．互感电动势：在互感现象中产生的电动势叫做互感电动势．

3．对互感的三点理解．

(1)互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何相互靠近的电路之间．

(2)互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路．变压器就是利用互感现象制成的．

(3)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，这时要求设法减小电路间的互感．

(4)危害

互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，在电力工程中和电子电路中，有时会影响电路正常工作．

知识点二、自感

1．定义：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象．

2．本质分析：由法拉第电磁感应定律知道，穿过线路的磁通量发生变化时，线路中就产生感应电动势．在自感现象中，由于流过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化而产生自感电动势．

3．从能量角度分析：在断电自感实验中，S断开前，线圈L中有电流，则线圈中有磁场能．S断开后，

线圈所储存的磁场能通过灯泡释放出来，流过线圈的电流在原来大小的基础上逐渐减小，由于IL＞IA，故灯泡会闪亮一下．

4．自感电动势

(1)自感电动势的作用：总是阻碍导体中原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用．

    (2)自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，当原来电流增大时，自感电动势的方向与原来电流方向相反；

当原来电流在减小时，自感电动势的方向与原来电流方向相同．也遵循“增反减同”的规律．

知识点三、自感系数

1．自感电动势E感与哪些因素有关．

自感电动势E感可以写成E感＝n，由于磁通量的变化是电流的变化引起的，故自感电动势的大小与电流变化的快慢有关，可表示为E感＝L·，式中L称为自感系数．

注意：不同线圈在电流变化一致的情况下，自感电动势不同，可见自感电动势与线圈构造有关．

2．自感系数．

自感系数是表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量，简称为自感或电感，用L表示．

(1)大小：线圈的长度越长，线圈的横截面积越大，单位长度上匝数越多，线圈的自感系数越大，线圈有铁芯比无铁芯时自感系数大得多．

(2)单位：亨利(符号H)，1亨＝103毫亨＝106微亨，即1 H＝103 mH＝106 μH.

(3)物理意义：表征线圈产生自感电动势本领大小的物理量，数值上等于通过线圈的电流在1 s内改变1 A时产生的自感电动势的大小．

知识点四、通电自感和断电自感

在处理通断电灯泡亮度变化问题时，不能一味套用结论，如通电时逐渐变亮，断电时逐渐变暗，或闪亮一下逐渐变暗．要具体问题具体分析，关键要搞清楚电路连接情况.

知识点五、自感现象中能量的转化

1．自感现象中的能量转化．

在接通电路时，电路中的电流由于自感电动势的作用不能发生突变而只能逐渐增加，这个过程中电源的电动势要克服自感电动势做功，把电源的一部分电能转化为线圈的磁场能，电流稳定后线圈中就储存有一定量的磁场能．在断电自感现象中，线圈L和灯A组成闭合回路，线圈的自感电动势把原储存在线圈内的磁场能转化为电能用以维持这个闭合回路中保持一定时间的电流，电流逐渐减小，线圈中的磁场减弱，磁场能减少，当电流为零时，线圈中原储存的磁场能全部转化为电能并通过灯泡(或电阻)转化为内能．

所以，在自感现象中是电能转化为线圈内的磁场能或线圈内的磁场能转化为电能的过程，因此自感现象遵循能量转化和守恒定律．

2．电感L在自感现象的能量转化中所起的作用．

电感L越大，当接通电路使线圈中通电时产生的自感电动势越大．电源克服自感电动势所做的功越多，电能转化的磁场能越多，因而当线圈中电流稳定时，线圈储存的磁场能也越多，且这个过程持续时间越长；当断开电路使线圈中电流减小时，磁场能转化的电能越多，且持续的时间也越长．

知识点六、电感和电阻的区别

2．电感和电阻在电路中的区别

典例分析

一、互感问题

例1 如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是(　　)