第2章 第4节 互感和自感(Word教师用书)-【状元桥·优质课堂】2022-2023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 [学习目标] 1.通过实验了解互感和自感，会用自感与互感解释简单的电磁现象(科学探究).2.知道互感和自感是磁场能变化的一种表现(物理观念).3.会从法拉第电磁感应定律的视角认识自感现象，了解自感系数(物理观念).4.知道互感现象与自感现象的防止和应用(科学态度与责任)． 知识点一　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会在另一个线圈中产生感应电动势的现象．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由一个线圈传递到另一个线圈．变压器就是利用互感制成的． 3．危害：互感现象也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正常工作． 知识点二　自感现象 1．自感现象：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 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逐渐亮起来 阻碍电流的增加 断电自感 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 阻碍电流的减小 知识点三　自感系数 1．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：亨利，符号是H. 2．影响自感系数大小的因素：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． 知识点四　磁场的能量 1．自感现象中的磁场能量 (1)开关闭合时，线圈中电流从无到有，磁场从无到有，电源的能量输送给磁场，储存在磁场中． (2)开关断开时，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”．自感系数越大，这个现象越明显. 1．判断下列说法的正误． (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)在自感现象中，感应电流的方向一定和原电流的方向相同．(×) (3)线圈的自感系数与电流的大小无关，与电流的变化率有关．(×) (4)磁场能和电能可以相互转化．(√) 2．想一想． 断电自感现象中，在断开开关后，灯泡仍会亮一会儿，这是否违背了能量守恒定律？ 提示　不违背．断电时，储存在线圈内的磁场能转化为电能，用以在回路中保持一定时间的电流，直到电流为零时，磁场能全部转化为电能并通过灯泡转化为内能，可见自感现象遵循能量守恒定律. 考点一　对互感现象的理解 【例题1】 (多选)下列关于互感现象的说法正确的是(　　) A．一个线圈中的电流变化时，与之靠近的线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象 B．互感现象的实质是电磁感应现象，同样遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律 C．利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈，人们制造了收音机的“磁性天线” D．互感现象在电力工程以及电子电路中不会影响电路的正常工作 思维导引：(1)理解互感现象的定义；(2)了解互感现象在电路中的危害． 答案　ABC 解析　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产生感应电动势的现象称为互感现象，之所以会在另一个线圈中产生感应电动势，是因为变化的电流产生变化的磁场，引起另一个线圈中的磁通量发生变化，发生电磁感应现象，选项A、B正确；收音机的“磁性天线”应用了互感的原理，也就是利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈制成的，选项C正确；互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，会影响电路的正常工作，选项D错误． 1．互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅能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． 【变式1】 如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈a和b，则(　　) A．线圈a输入正弦式交变电流，线圈b可输出恒定电流 B．线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为零 C．线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响 D．线圈a的磁场变化时，线圈b中一定产生电场 答案　D 解析　在同一铁芯上具有相同的，a中输入正弦式交变电流时，按正弦规律变化，则b中产生变化的电流，选项A错误；a中输入恒定电流时，b中磁通量恒定不为零，而为零，选项B错误；a、b中的电流都对铁芯上的产生影响，即按互感原理工作，选项C错误；a中的磁场变化，即变化，b中一定有电场产生，选项D正确． 考点二　对自感现象的理解及应用 【例题2】 在如图所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是自感线圈，直流电阻为RL，则下列说法正确的是(　　) A．合上开关后，c先亮，a、b后亮 B．断开开关时，N