(讲义)第2章 第4节 互感和自感-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(粤教版2019)

第四节　互感和自感 1．了解互感与自感现象，认识自感电动势对电路中电流的影响。 2．了解自感系数及自感电动势的表达式E＝L，知道自感系数的决定因素。 3．了解生活和生产中的自感现象的应用与防治。 知识点一　互感现象 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中激发出了感应电动势。根据对称性思想，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，所产生的感应电动势称为互感电动势。互感现象也可以发生在两个互相靠近的电路之间。 知识点二　自感现象 1．自感现象：当线圈中的电流发生变化时，线圈本身产生的感应电动势，阻碍原来电流变化的现象。 2．通电自感和断电自感 项目 电路 现象 自感电动势的作用 通电 自感 接通电源的瞬间，灯泡A1较慢地亮起来 阻碍电流的增加 断电 自感 断开开关的瞬间，灯泡A逐渐变暗 阻碍电流的减小 3．自感电动势 在自感现象中产生的感应电动势。 知识点三　自感系数 1．定义：描述通电线圈自身特性的物理量，又称自感或电感。 2．物理意义：表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量。 3．大小的决定因素：与线圈的大小、形状、匝数以及有无铁芯等因素有关。 4．单位：国际单位是亨利，简称亨，符号是H，常用的还有毫亨(mH)和微亨(μH)，1 H＝103 mH＝106 μH。 知识点四　生活、生产中的自感现象 1．自感现象广泛地存在于生活、生产之中。人们常常利用自感现象，比如通过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．自感现象也会产生危害，生产中的大型电动机一般都有自感系数很大的线圈。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，因此，切断这种电路时必须采用特制的安全开关。 1．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。 (√) (2)线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反。 (×) (3)线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关。 (√) (4)线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定。 (√) (5)当电流增加时，自感电动势的方向与原来的电流反向，当电流减小时与原来的电流同向。 (√) 2．通过一个线圈的电流在均匀增大时，则这个线圈的(　　) A．自感系数也将均匀增大 B．自感电动势也将均匀增大 C．磁通量保持不变 D．自感系数和自感电动势不变 D　[线圈的磁通量与电流大小有关，电流增大，由法拉第电磁感应定律知，磁通量变化，C项错误；自感系数由线圈本身决定，与电流大小无关，A项错误；自感电动势E＝L，与自感系数和电流变化率有关，对于给定的线圈，L一定，已知电流均匀增大，说明电流变化率恒定，故自感电动势不变，B项错误，D项正确。] 3．(多选)如图所示，带铁芯的自感线圈的电阻与电阻R的阻值相同，A1和A2是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是(　　) A．闭合S瞬间，电流表A1示数小于A2示数 B．闭合S瞬间，电流表A1示数等于A2示数 C．断开S瞬间，电流表A1示数大于A2示数 D．断开S瞬间，电流表A1示数等于A2示数 AD　[闭合S瞬间，由于自感线圈L的阻碍，使得I1<I2，电流表A1示数小于A2示数，A正确，B错误；断开S瞬间，自感线圈L与R形成闭合回路，因此电流表A1示数等于A2示数，C错误，D正确。] (1)如图所示为一小型变压器，其两线圈并不连接，它们是怎样完成能量传递的？ 提示：通过互感，能量从一个线圈传递到另一线圈。 (2)如图所示，在演示断电自感实验时，有时灯泡D会闪亮一下，然后逐渐熄灭，你能说出是什么原因导致的吗？ 提示：若线圈L的阻值RL小于灯泡阻值R0时，断电前稳定状态下电流IL＞ID。断电后L与D构成回路，断电瞬间由于自感现象，IL将延迟减弱，则流过灯泡D的电流为IL大于原电流，所以会使灯泡闪亮一下后再逐渐熄灭。 　互感现象的理解 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。 3．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，这时要求设法减小电路间的互感。 【典例1】　(多选)如图所示是一种延时装置的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通，当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则(　　) A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用 B．由于B线圈的电磁感应作用