第2章 第4节 互感和自感（Word教参）-【优化指导】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册(人教版2019)

第4节　互感和自感 课程内容要求 核心素养提炼 1.了解互感现象及互感电动势，知道互感现象的应用． 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． 1.物理观念：通过互感、自感及自感电动势等概念的提出，体会物理概念的产生过程． 2．科学思维：利用通电、断电自感的实例分析，体会物理模型在探索物理规律中的作用． 3．科学态度与责任：通过互感和自感现象在生产、生活中的应用，体会科学对社会发展的推动作用． [对应学生用书P36] 1．互感：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会在另一个线圈中产生感应电动势． 2．互感电动势：互感现象中产生的电动势． 3．互感的应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，变压器就是利用互感现象制成的． 4．互感的危害：互感现象可以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的正常工作． [判断] 　(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．(×) 1．自感：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势的现象． 2．自感电动势：由于自感而产生的感应电动势． 3．通电自感和断电自感 通电自感 断电自感 电　路 现　象 闭合开关的瞬间，灯泡A1逐渐地亮起来 断开开关的瞬间，灯泡A闪亮一下后逐渐变暗或灯泡A逐渐变暗，直至熄灭 自感电动 势的作用 阻碍电流的增加 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，其单位为亨利，符号是H. 5．自感系数大小的决定因素：自感系数与线圈的大小、形状、匝数，以及是否有铁芯等因素有关． [判断] 　(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化．(√) (2)自感电动势的方向一定与原电流的方向相反．(×) (3)若通过线圈的电流增大得越来越快，则自感系数变大.(×) 1．自感现象中的磁场能量 当线圈中的电流从无到有时，其中的磁场也从无到有，电源把能量输送给磁场，储存在磁场中． 2．电的“惯性” (1)当线圈刚刚接通电源时，自感电动势阻碍线圈中电流的增加． (2)当电源断开时，自感电动势阻碍线圈中电流的减小． [思考] 在演示断电自感时，断开开关后小灯泡并不立即熄灭，这一现象是否违背了能量守恒定律？小灯泡消耗的电能是从何处获得的？ 提示　线圈中有电流时，线圈就具有了磁场能，断开开关瞬间，线圈相当于电源，线圈中所储存的磁场能转化为电能，给灯泡提供能量，这一现象并不违背能量守恒定律． [对应学生用书P37] 探究点一　对自感现象的理解 如图所示，先闭合S，调节R2使A1、A2的亮度相同，再调节R1，使A1、A2都正常发光，然后断开S.再次闭合S.观察两个灯泡在电路接通的瞬间的发光情况． 提示　灯泡A2立即发光，灯泡A1逐渐亮起来． 1．对自感电动势的理解 (1)产生原因 通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势． (2)自感电动势的方向 当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同(即“增反减同”). (3)自感电动势的作用 自感电动势阻碍电流的变化，但阻碍不是阻止，实际上电流仍在变化，只是使电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用． 2．对自感线圈阻碍作用的理解 (1)若电路中的电流正在改变，则自感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变． (2)若电路中的电流是稳定的，则自感线圈相当于一段导线，只可能有电阻而无自感． 3．对自感系数的理解 (1)自感系数的大小由线圈本身的特性及有无铁芯决定，线圈越长、单位长度的匝数越多，自感系数越大． (2)线圈的自感系数与E、ΔI、Δt无关． (多选)在如图所示的甲、乙电路中，电阻R和灯泡电阻的阻值相等，自感线圈L的电阻值可认为是0，在接通开关S时，则(　　) A．在电路甲中，A将渐渐变亮 B．在电路甲中，A将先变亮，然后渐渐变暗 C．在电路乙中，A将渐渐变亮 D．在电路乙中，A将先由亮渐渐变暗，然后熄灭 AD　[在电路甲中，当接通开关S时，通过与灯泡相连的自感线圈的电流突然增大，由于线圈的自感现象，开始时，自感线圈产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的流入，流入灯泡的电流很小；后来由于电流的不断流入，通过自感线圈的电流变化逐渐变慢，所以自感线圈的阻碍作用逐渐减小，所以通过灯泡的电流慢慢增大，故选项