第2章 第4节 互感和自感-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修 第二册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

第四节　互感和自感 【核心素养目标】 物理观念 知道互感、自感及自感电动势的概念。 科学思维 分析通电自感和断电自感现象，知道灯泡闪亮的原因。 科学探究 观察通断电自感现象，探究影响自感现象的因素。 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。 知识点一　互感现象 如图是法拉第实验线圈。在实验中，两个线圈并没有用导线连接。 (1)当线圈L1中的电流恒定时，另一个线圈L2中是否会产生感应电流？ (2)当线圈L1中的电流变化时，另一个线圈L2中是否会产生感应电流？其原因是什么？ 提示：(1)当线圈L1中的电流为恒定电流时，在其周围空间产生的磁场不变，则在另一个线圈L2中就不会产生感应电流。 (2)当线圈L1中的电流变化时，穿过两个线圈的磁通量都会变化，在另一个线圈L2中会产生感应电流，其原因是L2中产生了感应电动势。 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在另一个线圈中激发出了感应电动势的现象。产生的电动势叫作互感电动势。 2．应用：互感现象可以把变化的信号从一个线圈传递到另一个线圈，收音机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。有时会影响电路正常工作。 【判断正误】 1．两个线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象。(×) 2．在实际生活中，有时互感现象是有害的，有时互感现象可以利用。(√) 3．线圈的磁场越强时，在另一个线圈中产生的互感电动势越大。(×) 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。 3．一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。 (多选)目前无线电力传输已经比较成熟，如图为一种非接触式电源供应系统。这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力，两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示。利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电。下列说法正确的是(　　) A．只要A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势 B．只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势 学生用书↓第59页 C．A中电流越大，B中感应电动势越大 D．A中电流变化越快，B中感应电动势越大 BD　[根据感应电流产生的条件，若A线圈中输入恒定的电流，则A产生恒定的磁场，B中的磁通量不发生变化，B线圈中不会产生感应电动势，故A错误；若A线圈中输入变化的电流，根据法拉第电磁感应定律E＝可知，B线圈中会产生感应电动势，B正确；A线圈中电流大但不变化，B线圈中也不产生感应电动势，C错误；A线圈中电流变化越快，A线圈中电流产生的磁场变化越快，B线圈中感应电动势越大，故D正确。] 针对练1．如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是(　　) A．t1时刻，两环作用力最大 B．t2和t3时刻，两环相互吸引 C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥 D．t3和t4时刻，两环相互吸引 B　[t1时刻感应电流为零，故两环作用力为零，A错误；t2和t3时刻A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，故相互吸引，B正确，C错误；t4时刻A中电流为零，两环无相互作用，D错误。] 针对练2．在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在1处，现把它从1扳到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 C　[开关由1扳到2，线圈A中电流产生的磁场由向右变为向左，先减小后反向增加，由楞次定律可得R中电流始终由Q→P，C正确。] 知识点二　自感现象　自感系数　生活、生产中的自感现象 如图所示，先闭合S，调节R2使L1、L2的亮度相同，再调节R1，使L1、L2都正常发光，然后断开S。再次闭合S，观察到什么现象？为什么会有这样的现象？ 提示：现象：灯泡L2立即发光，灯泡L1逐渐亮起来。 原因：电路接通时，电流由0开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，为了阻碍磁通量的增加，感应电流产生的磁通量与原来电流产生的磁通量方向相反，则线圈中感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍了L中电流的增加，即推迟了电流达到稳定值的时间。 1．自感现象 (1)自感：由于线圈本身电流发生变化而产生的电磁感应现象。 (2)自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势。 2．自感系数 (1)自感电动势的大小：E＝L，其中L是线圈的自感系数，简称自感或电感。 (2)单位：亨利，简称亨，符号