2.4互感和自感-2022-2023学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第二册）

选择性必修二学案 第二章 电磁感应 4　互感和自感 一、新课标要求 1．了解互感现象及互感现象的应用，知道什么是互感现象和自感现象。 2．观察通电自感和断电自感实验现象，了解自感现象，认识自感电动势的作用，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．了解自感现象中自感电动势的作用，了解自感电动势的表达式E＝L，理解自感系数和自感系数的决定因素。 4．通过对自感现象的研究，了解磁场的能量。 二、科学素养要求 1.物理观念：理解互感现象及互感现象的电流方向。 2.科学思维：了解自感电动势的表达式E＝L，培养归纳总结、分析推理能力。 3.科学探究：通过观察通电自感和断电自感实验现象，体验科学家探究发明的艰辛。 4.科学态度与责任：知道互感现象和自感现象的应用，培养科学精神和实事求是的科学态度，培养探究科学的兴趣。 三、教材研习 知识点一　互感现象 [情境导学] 如图所示，两个线圈A、B之间并没有导线相连，线圈A与手机(或MP3等)的音频输出端连接，线圈B与扩音器的输入端连接。把线圈A插入线圈B时就能在扩音器上听见由手机输出的声音，这是为什么？ 提示：利用电磁感应把能量从一个线圈传递到另一个线圈。 [知识梳理] 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、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的正常工作。 [初试小题] 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)变压器是利用互感现象制成的。(√) 2．如图所示，在同一铁芯上绕着两个线圈A、B，单刀双掷开关原来接“1”，现在把它从“1”扳向“2”，则在此过程中，电阻R中的电流方向是(　　) 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 知识点二　自感现象　自感系数 [情境导学] 如图所示，无轨电车在行驶过程中，由于车身颠簸，车顶上的集电弓瞬间脱离电网线，这时可以观察到有电火花闪现。你知道产生电火花的原因吗？ 提示：集电弓脱离电网线的瞬间电流减小，由于自感产生的自感电动势很大，在集电弓与电网线的空隙处产生电火花。 [知识梳理] 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它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．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，符号为H。 4．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。 [初试小题] 1．判断正误。 (1)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关。(×) (2)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。(×) (3)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。(√) (4)自感现象中，感应电流的方向一定与引起自感的原电流的方向相反。(×) 2．在如图所示的电路中，A、B是两个相同的小灯泡。L是一个带铁芯的线圈，其电阻可忽略不计。调节R，电路稳定时两小灯泡都正常发光，则(　　) A．合上开关时，A、B两灯同时正常发光；断开开关时，A、B两灯同时熄灭 B．合上开关时，B灯比A灯先达到正常发光状态 C．断开开关时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A、B两灯的电流方向都与原电流方向相同 D．断开开关时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭 知识点三　磁场的能量 [情境导学] 断电自感现象中，在断开开关后，灯泡仍然亮一会，是否违背能量守恒定律？ 提示：不违背。断电时，储存在线圈内的磁场能转化为电能，用以维持回路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(或电阻)转化为内能，可见自感现象遵循能量守恒定律。 [知识梳理] 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，电源的能量输送给磁场，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”。 [初试小题] 1．判断正误。 (1)有电流的线圈能量储存在磁场中。(√) (2)断电自感中，灯泡的能量来源于磁场。(√) (3)通电自感中，电源把能量输送给磁场。(√) (4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，线圈能够体现电的“惯性”。(√) 2．一