2.4互感和自感-2022-2023学年高二物理备课必备讲义（人教2019选择性必修第二册 ）

第二章 电磁感应 第4节 互感和自感 【核心素养目标】 物理观念 了解互感现象及其应用. 科学思维 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. 科学探究 了解自感电动势的表达式E＝L，知道自感系数的决定因素 了解自感现象中的能量转化． 科学态度与责任 通过互感和自感知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。 知识点一　互感现象 【情境导入】 如图所示，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？ 【知识梳理】 1．互感和互感电动势：两个相互靠近且没有导线相连的线圈，当一个线圈中的 时，它所产生的 会在另一个线圈中产生 ，这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作 ． 2．应用：利用互感现象可以把 由一个线圈传递到 ，如变压器就是利用 制成的． 3．危害：互感现象能发生在任何两个 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． 【重难诠释】 1．当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场就发生变化，变化的磁场在周围空间产生感生电场，在感生电场的作用下，另一个线圈中的自由电荷定向运动，于是产生感应电动势． 2．一个线圈中电流变化越快(电流的变化率越大)，另一个线圈中产生的感应电动势越大． 3．应用与危害 (1)应用：变压器、收音机的磁性天线都是利用互感现象制成的． (2)危害：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，这时要设法减小电路间的互感．例如在电路板刻制时就要设法减小电路间的互感现象． 【典例精析】 例1． (多选)如图所示，线圈P、Q同轴放置，P与开关S、电源和滑动变阻器R组成回路，Q与电流计G相连，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有(　　) A．闭合开关S后，把R的滑片右移 B．闭合开关S后，把R的滑片左移 C．闭合开关S后，把Q靠近P D．无需闭合开关S，只要把Q靠近P即可 知识点二　自感现象 【情境导入】 1．按照如图所示电路图连接电路． (1)开关S接通时，灯泡1和2的发光情况有什么不同？ (2)根据楞次定律结合电路图分析该现象产生的原因． 2.按照如图所示电路图连接电路． (1)若灯泡的电阻小于线圈L的直流电阻，先闭合开关使灯泡发光，稳定后断开开关．观察开关断开时灯泡的亮度变化，并解释原因．若灯泡电阻大于线圈L的直流电阻，灯泡的亮度如何变化？ (2)开关断开前后，流过灯泡的电流方向相同吗？ 【知识梳理】 当一个线圈中的 变化时，它所产生的变化的磁场在 激发出感应电动势，这种现象称为自感．由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势． 【重难诠释】 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，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用． 3．对电感线圈阻碍作用的理解 (1)若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使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，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的． (3)线圈通电和断电时线圈中电流的变化规律如图． 【典例精析】 例2．如图所示，L是电感足够大的线圈，其直流电阻可忽略不计，A和B是两个参数相同的灯泡，若将开关S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开开关S，则(　　) A．开关S闭合时，灯泡A比B先亮 B．开关S闭合时，灯泡A、B同时亮，最后一样亮 C．开关S闭合后，灯泡A逐渐熄灭，灯泡B逐渐变亮，最后亮度保持不变 D．开关S断开瞬间，A、B闪亮一下逐渐熄灭 知识点三　自感系数和磁场的能量 【情境导入】 (1)自感电动势与哪些因素有关？ (2)在断电自感现象中，断开开关后，灯泡仍然亮一会，是否违背能量守恒定律？ 【知识梳理】 自感系数 1．自感电动势：E＝L，其中是 ；L是 ，简称自感或电感．单位： ，符号： . 2．自感系数与线圈的 、 、 ，以及是否有 等因素有关． 磁场的能量 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 ，储存在 中． 2．线圈中电流减小时， 中