第2章 第4节 互感和自感（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（粤教版2019）

第四节　互感和自感 核心素养导学 物理观念 (1)通过实验了解互感与自感现象。 (2)知道互感现象和自感现象的防止和应用。 (3)了解自感系数。 科学思维 (1)会从法拉第电磁感应定律的视角认识自感现象。 (2)会用自感与互感解释简单的电磁现象，知道互感现象与自感现象是磁场能变化的一种表现。 科学探究 通过实验观察通电自感和断电自感现象，并能解释其原理。 科学态度与责任 了解自感现象在生产生活中的应用，体会推理分析的科学思维方法。 一、互感现象 1．互感现象：如图所示，当线圈A中电流发生变化时，它产生的变化的磁场在线圈B中激发出感应电动势，线圈B中感应电流的变化，同时也会在线圈A中产生相应的感应电动势，这种现象称为互感现象。 2．互感电动势：互感现象中产生的感应电动势。 3．应用：利用互感现象可以将一个线圈中变化的信号传递到另外一个线圈。 4．危害：互感现象有时会影响电路的正常工作。 二、自感现象 1．自感现象：由于线圈本身的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。 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，简称亨，符号为H。 4．自感系数大小的决定因素 自感系数与线圈的形状、长短、匝数，以及是否有铁芯等因素有关。 (1)根据楞次定律可推断，线圈中电流增大时，自感电动势和原电流方向相反。 (2)自感系数只由线圈本身的因素决定。　 1.如图是法拉第实验线圈及其原理图，思考下列问题： 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？ 提示：两个线圈发生互感现象。 2．如图所示两个电路(线圈L自感很大，电阻忽略不计)，判断下列说法的正误。 (1)甲图中开关闭合时，A1先亮。(×) (2)甲图中开关闭合时，A2先亮，A1逐渐变亮。(√) (3)乙图中开关断开时，灯泡A会闪亮一下再熄灭。(√) 3.让几位同学“串联”在电路中，电源只需1节干电池。闭合开关S前，学生的体验——“无感觉”；闭合开关S后，学生的体验——“无感觉”；断开开关S瞬间，同学突然受到电击——“迅速收回双手”。这是为什么呢？ 提示：断开开关S，线圈中电流变小，线圈L中产生自感电流以阻碍电路中原电流的减小，所以人会受到电击。 新知学习(一)|互感现象的理解和应用 [任务驱动] 某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是什么原因造成的？ 提示：冲击钻的两个线圈发生互感现象，根据楞次定律，当线圈中的磁通量增大时，M向右运动，故可能原因是开关S突然闭合或滑片P向左滑动。　　　　 [重点释解] 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。 [典例体验] [典例]　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，两环间作用力最大 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 [解析]　t1时刻感应电流为0，故两环间作用力为0，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，故两环相互吸引，B正确、C错误；t4时刻，A环中电流为0，两环无相互作用，D错误。 [答案]　B /方法技巧/ 互感问题的分析方法 (1)可利用楞次定律、安培定则及左手定则分析某个线圈中感应电流的方向及受安培力方向。 (2)可从能量角度分析。　 [针对训练] 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0 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中一定产生感应电动势 解析：选D　当线圈a输入正弦交变电流时，线圈b输出同频率的正弦交变电流，A错误；当线圈a输入恒定电流时，线圈a产生稳定的磁场，通过线圈b的磁通量不变，但不为0，B错误；由于互感现象的存在，每个线圈中的交变电流都会对另外一个线圈的磁场产生影响，C错误；当线圈a的磁场变化时，通过线圈b的磁通量发生变化，一定产生感应电动势，D正确。 2.如图为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在(由左向右看)顺时针方向均匀减小的电流，则(　 ) A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针 B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电