08第二章 4. 互感和自感（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【精讲精练】人教版 江苏专版

#4　互感和自感 [学业要求] 1．了解互感现象及互感现象的应用。 2．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。 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．知道磁场具有能量。 一、互感现象 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，这种现象叫作互感。 2．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，如变压器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的正常工作。 二、自感现象 1．定义：当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势，这种现象称为自感。 2．自感电动势：由于自感而产生的感应电动势。 3．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。 4．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逐渐变亮 阻碍电流的增加 断电自感 断开开关的瞬间，灯泡A逐渐熄灭 阻碍电流的减小 三、自感系数 1．自感电动势的大小：E＝L，式中L是比例系数，叫作自感系数，简称自感或电感。 2．决定因素：线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯等。 3．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。 四、磁场的能量 1．自感现象中的磁场能量 (1)线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。 (2)线圈中电流减小时：磁场中的能量释放出来转化为电能。 2．电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中电流变化的“惯性”。 1．下列说法正确的是(　　) A．两个线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象 B．自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反 C．线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关 D．线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势 答案　D 2.如图所示，电路中电源内阻不能忽略，L的自感系数很大，其直流电阻忽略不计，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，A灯慢慢亮，B灯立即亮。当S断开时，A灯慢慢熄灭，B灯慢慢熄灭。(选填“立即”或“慢慢”) 知识点一　对互感现象的理解 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。 　如图所示是一种延时装置的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通，当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则(　　) A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用 B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用 C．如果断开B线圈的开关S2，仍有延时作用 D．如果断开B线圈的开关S2，延时将变化 [解析]　线圈A中的磁场随开关S1的闭合而产生，随S1的断开而消失。当S1闭合时，线圈A中的磁场穿过线圈B，当S2闭合，S1断开时，线圈A在线圈B中的磁场变弱，线圈B中有感应电流，B中电流的磁场继续吸引D而起到延时的作用，所以选项B正确，A错误；若S2断开，线圈B中不 产生感应电流而起不到延时作用，所以选项C、D错误。 [答案]　B 核心素养·思维升华 互感电动势的大小和方向 　　(1)互感电动势的大小：E＝N； 　　(2)互感电动势的方向：由楞次定律判断。 1．在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在点“1”，现把它从“1”扳向“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　S从“1”扳开瞬间，B中磁通量减小，由楞次定律得电流Q→P；接触“2”的瞬间，B中磁通量增加，产生电流Q→P，故选项C正确。 答案　C 知识点二　对自感现象的理解 1．对自感现象的理解 自感现象是一种电磁感应现象，遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律。 2．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 阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原