2.4自感、互感-2023-2024学年高二物理备课必备讲义（人教版2019选择性必修第二册）

第二章 电磁感应 第4节 自感、互感 【科技前沿】电流互感器 电流互感器利用电磁感应原理，把主绕组的大电流变为小电流在副绕组输出，图为主绕组穿两圈， 如果主绕组电流是50安电表的电流就是5安;如果穿1圈，主绕组是100安，电表为5安。 【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．支持无线充电的电子设备内部都有一个线圈，而支持反向无线充电的手机内部线圈还接有一个交流/直流变换器，如图所示，当手机为其他无线充电设备充电时，手机内部的升压板先将额定电压为4.2V的锂电池升压至 5V，再通过转换器逆变为高频交变电流，当接收线圈与授电线圈正对放置时即可实现用手机反向无线充电。下列说法正确的是（　　） A．无线充电技术主要利用了自感 B．反向充电时授电线圈和接收线圈之间没有作用力 C．反向充电时授电线圈和接收线圈之间只存在引力 D．反向充电和正向充电均是利用了互感 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．如图所示的电路为演示自感现象的实验电路，若闭合开关S，电流达到稳定后通过线圈L的电流为I1，通过小灯泡L2的电流为I2，小灯泡L2处于正常发光状态，则下列说法中正确的是：（　　）    A．S闭合瞬间，线圈L中自感电动势的方向与I1方向相同 B．S闭合瞬间，L2灯缓慢变亮，L1灯立即变亮 C．S断开瞬间，小灯泡L2中的电流由I1逐渐减小到零，方向与I2相反 D．S断开瞬间，小灯泡L2中的电流由I2逐渐减为零，方向不变 知识点