2.4 互感和自感 导学案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

题目 2.4 互感和自感 课型 新授课 日期 2023.11 学习目标 1.了解互感现象及其应用。 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。 基础知识 一、互感现象 1．定义：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 的现象。产生的感应电动势叫作互感电动势。 2．应用：利用互感现象可以把 由一个线圈传递到另一个线圈，变压器就是利用互感现象制成的。 3．危害：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。在电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作。 二、自感现象 1．定义：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在 激发出感应电动势的现象。由于 而产生的感应电动势叫作自感电动势。 2．通电自感和断电自感 电路 现象 自感电动 势的作用 通电自感 闭合开关后，灯泡A1缓慢地亮起来 A1中电流方向 （选填“由左向右”或“由右向左”） 阻碍电流的 断电自感 断开开关后，灯泡A逐渐变暗，直至熄灭，或闪亮一下再逐渐熄灭 A中电流方向 （选填“由左向右”或“由右向左”） 阻碍电流的 3.自感现象的四大特点 (1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化； (2)通过线圈的电流不能发生突变，只能缓慢变化； (3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体； (4)自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向。 4．断电自感中，灯泡是否闪亮问题 (1)通过灯泡的自感电流大于原电流时，灯泡闪亮； (2)通过灯泡的自感电流小于或等于原电流时，灯泡不会闪亮。 5．危害：变压器、电动机等设备中有匝数很多的线圈，当电路中的开关断开时会产生很大的自感电动势，使得开关中的金属片之间产生 ，烧蚀接触点，甚至会引起人身伤害。 三、自感系数 1．自感电动势的大小和自感系数：E＝ ，式中L是比例系数，叫作自感系数，简称自感或电感。电感的单位是 ，简称亨，符号是 。常用的单位还有毫亨(mH)、微亨(μH)。 2．自感系数大小的决定因素：自感系数与线圈的 、 、 ，以及 等因素有关。 四、磁场的能量 1．自感现象中的磁场能量 (1)线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源把能量输送 ，储存在 中。 (2)线圈中电流减小时： 中的能量释放出来转化为电能。 2．电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中 的“惯性”。线圈的自感系数 ，这个现象越明显。 课堂拓展 1. 右图是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是因此而得名的。 （1）请解释：当开关S断开后，为什么电磁体还会继续吸住衔铁一小段时间？ （2）如果线圈B不闭合，是否会对延时效果产生影响？为什么？ 2. 如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。 （1）当开关S由断开变为闭合时，A、B两个灯泡的亮度将如何变化？请作出解释。 （2）当开关S由闭合变为断开时，A、B两个灯泡的亮度又将如何变化？请作出解释。 随堂检测 1．如图所示，在同一铁芯上绕着两个线圈A、B，单刀双掷开关原来接“1”，现在把它从“1”扳向“2”。则在此过程中，电阻R中的电流方向是( ) A． 先由P→Q，再由Q→P B．先由Q→P，再由P→Q B． 始终由Q→P D．始终由P→Q 2.如图为演示自感现象的实验电路，A1、A2为相同的灯泡，自感线圈的自感系数较大，且使得滑动变阻器R接入电路中的阻值与线圈直流电阻相等，下列判断正确的是( ) A． 接通开关S，灯A1、A2立即变亮 B．接通开关S，灯A2逐渐变亮，A1立即变亮 C．断开开关S，灯A1、A2逐渐熄灭 D．断开开关S，灯A1逐渐熄灭，A2闪亮一下然后逐渐熄灭 3．如图所示，多匝线圈L的电阻和电池内阻不计，两个电阻的阻值都是R，开关S原来是断开的，电流I0＝，现合上开关S，将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，则该电动势( ) A．有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零 B．有