第二章 第四节 互感和自感-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册同步核心辅导与测评（粤教版）

第四节　互感和自感 核心素养要求 核心素养呈现 1.了解互感和自感现象． 2.了解自感电动势的表达式E＝L，知道自感系数的决定因素． 3.了解自感现象中的能量转化. 　互感现象 1．互感和互感电动势：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，这种现象叫互感，这种感应电动势叫作互感电动势． 2．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一个线圈． 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． 　自感现象 1．自感：由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象称为自感． 2．自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势，称为自感电动势． 　自感系数 1．自感电动势：E＝L，其中是电流的变化率；L是比例系数，称为自感系数，简称自感或电感．单位：亨利，符号：H. 2．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． 　生活、生产中的自感现象 1．自感的应用：人们常常利用自感现象比如断电自感来产生高压．日光灯、汽车发动机点火器、煤气灶电子点火器等都利用了这一原理． 2．自感的危害 (1)当电路中开关断开时，线圈会产生很大的自感电动势，使开关的闸刀和固定夹片之间的空气电离而变成导体，形成电弧，这不仅会烧坏开关，甚至还会危害到操作人员的安全． (2)无轨电车在行驶的过程中，由于车身颠簸，有可能导致车顶上的车弓在某个瞬间会脱离电网线出现瞬间断电，此时电车内部的线圈会产生一个较大的自感电动势，使电弓与电网线之间的空气电离，从而闪现电火花． 互感现象 [思考探究] 　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？ 提示：两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会使穿过另一个线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电动势． [思维深化] 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．例如在电路板的刻制时就要设法减小电路间的互感现象． 　(多选)下列关于互感现象的说法正确的是(　　) A．一个线圈中的电流变化时，与之靠近的线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象 B．互感现象的实质是电磁感应现象，同样遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律 C．利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈，人们制造了收音机的“磁性天线” D．互感现象在电力工程以及电子电路中不会影响电路的正常工作 【解析】　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称为互感现象，之所以会在另一个线圈中产生感应电动势，是因为变化的电流产生变化的磁场，引起另一个线圈中的磁通量发生变化，发生电磁感应现象，选项A、B正确；收音机的“磁性天线”以及变压器均是利用互感的原理， 也就是利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈，选项C正确；互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，会影响电路的正常工作，选项D错误． 【答案】　ABC [针对训练] 1．如图所示，小螺线管与音乐播放器相连，大螺线管直接与音箱相连．当把小螺线管插入大螺线管中时音乐就会从音箱中响起来，大小螺线管之间发生的物理现象是(　　) A．自感　　　　　　 B．静电感应 C．互感 D．直接导电 解析：选C.小螺线管与音乐播放器相连，小线圈中输入了音频信号；当把小螺线管插入大螺线管中时音乐就会从音箱中响起来，说明大线圈中激发出了感应电流，是互感现象．故C正确，A、B、D错误． 通电自感现象 [思维深化] 1．认识通电时的自感现象 如图所示，先闭合S，调节R2使A1、A2的亮度相同，再调节R1，使A1、A2都正常发光，然后断开S，再次闭合S. 现象：灯泡A2立即发光，灯泡A1逐渐亮起来． 原因：电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，为了阻碍磁通量的增加，感应电流产生的磁场与原来电流产生的磁场方向相反，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． 2．对通电自感的理解 (1)通电瞬间自感线圈处相当于断路． (2)当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流的方向相反，阻碍