2.4 互感和自感（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修2（粤教版）

第四节　互感和自感 学习目标 核心素养 1.了解互感现象及其应用。 2.能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象。 3.了解自感电动势的表达式E＝L，知道自感系数的决定因素。 4.了解自感现象中的能量转化。 物理观念：互感现象、自感现象、自感电动势、自感系数 科学思维：通过电磁感应的规律分析互感和自感的成因，解释其现象，解决实际问题 科学探究：探究互感和自感现象产生的机理 授课提示：对应学生用书第41页 [知识梳理] 一、互感现象 1．定义：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在另一个线圈中激发出了感应电动势的现象。产生的电动势叫作互感电动势。 2．应用：互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，变压器、收音机的“磁性天线”就是利用互感现象制成的。 3．危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路正常工作。 二、自感现象 1．自感现象：由于线圈本身的电流变化而产生的电磁感应现象。 2．自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势。 3．通电自感和断电自感 电路 现象 自感电动势的作用 通电自感 接通电源的瞬间，灯泡A1逐渐地亮起来 阻碍电流的增加 断电自感 断开开关的瞬间，灯泡闪亮一下后逐渐变暗或灯泡A逐渐变暗，直至熄灭 阻碍电流的减小 4.自感电动势的大小：E＝L，其中L是自感系数，简称自感或电感，单位是亨利，符号是H。 5．自感系数大小的决定因素：自感系数与线圈的长短、形状、匝数以及是否有铁芯等因素有关。 三、生活、生产中的自感现象 自感现象广泛地存在于生活、生产之中。人们常常利用自感现象比如断电自感来产生高压。日光灯、汽车发动机点火器、煤气灶电子点火器等都利用了这一原理。自感现象也会产生危害，生产中的大型电动机一般都有自感系数很大的线圈。当电路中开关断开时，线圈会产生很大的自感电动势，危害操作人员的安全。 [自主评价] 1．判断正误 (1)两线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象。(×) (2)在实际生活中，有的互感现象是有害的，有的互感现象可以利用。(√) (3)只有闭合的回路才能产生互感。(×) (4)线圈自感电动势的大小与自感系数L有关，反过来，L与自感电动势也有关。(×) (5)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。(√) 2．情景思考 无轨电车在行驶的过程中，为什么车顶上的车弓处会产生电火花？ 提示：由于车身颠簸，可使车弓瞬间离开电网；由于自感现象，电车内部的电动机的线圈会产生一个较大的瞬时自感电动势；由于这个电动势较大，使车弓与电网之间的空气电离，产生放电现象。 授课提示：对应学生用书第41页 要点一　对互感现象的理解和应用 　在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？ 提示：磁感线是闭合的，磁感线通过另一个线圈使得另一线圈磁通量发生变化。 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两个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。 　如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是(　　) A．t1时刻，两环作用力最大 B．t2和t3时刻，两环相互吸引 C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥 D．t3和t4时刻，两环相互吸引 [解析]　t1时刻感应电流为零，故两环作用力为零，A错误；t2和t3时刻A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，故相互吸引，B正确，C错误；t4时刻A中电流为零，两环无相互作用，D错误。 [答案]　B 针对训练 1.在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在1处，现把它从1扳到2，如图所示，试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是(　　) A．先由P→Q，再由Q→P B．先由Q→P，再由P→Q C．始终由Q→P D．始终由P→Q 解析：开关由1扳到2，线圈A中电流产生的磁场由向右变为向左，先减小后反向增加，由楞次定律可得R中电流始终由Q→P，C正确。 答案：C 要点二　对自感现象的理解和应用 　如图所示，A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合开关S，调节变阻器R和R1，使A1、A2亮度相同且正常发光。然后断开开关S。重新闭合S，观察到什么现象？ 提示：灯泡A2立刻发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。 1．对自感现象的分析思路 (1)明确通过自感线圈的电流大小的变化情况(是增大还是减小)。 (2)根据“增反减同”，判断自感电动势的方向。 (3)分析阻碍的结果：当电流增强时，