第2章 4.互感和自感-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册人教版（2019）

4.互感和自感 1.了解互感现象及其应用。 2.能够分析通电自感和断电自感现象。 3.了解自感电动势的表达式E=L，知道自感系数的决定因素。 4.了解自感现象中的能量转化。 　　 现象:变压器绕在两臂上的线圈并没有直接相连，但在一个线圈中电流变化时，另一个线圈中产生了感应电流。电动机电路在断电的瞬间，开关处会产生电火花。 上述两种现象是电磁感应现象吗?两种现象有区别吗? 知|识|梳|理 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感应电动势。这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势。 2.应用:利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈。变压器、收音机的“磁性天线”就是利用互感现象制成的。 3.危害:互感现象可以发生于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。 二、自感现象和自感系数 1.自感现象:当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势的现象。 2.自感电动势:由于自感而产生的感应电动势。 3.通电自感和断电自感。 电路 现象 自感电动 势的作用 接通电源的瞬间，灯泡A1逐渐亮起来 阻碍电流 的增大 断开开关的瞬间，灯泡A逐渐变暗，直至熄灭(电感线圈的电阻和灯泡的电阻相当时) 阻碍电流 的减小 4.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，单位是亨利，符号为H。常用的单位还有毫亨(mH)、微亨(μH)。 5.自感系数大小的决定因素。 自感系数与线圈的大小、形状、匝数，以及是否有铁芯等因素有关。 三、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，电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。 (2)线圈中电流减小时:磁场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电流变化的“惯性”。 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。 (1)利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈。 (√) (2)自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反。 (×) (3)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关。 (×) (4)线圈中的自感电动势较大时，其自感系数一定较大。 (×) 2.关于线圈自感系数的说法错误的是 (　　) A.自感电动势越大，自感系数也越大 B.把线圈中的铁芯抽出一些，自感系数减小 C.把线圈匝数增加一些，自感系数变大 D.电感是自感系数的简称 解析　自感系数的大小是由线圈的大小、形状、匝数、有无铁芯等决定的，与电流大小、自感电动势大小无关，匝数越多，自感系数越大，有铁芯时，自感系数显著增大，故A项错误，B、C两项正确;自感系数简称为自感或电感，故D项正确。 答案　A 探究一 对互感现象的理解和应用　 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，这时需要设法减小电路间的互感。 【例1】　在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在点1，现把它从1扳向2，如图所示，试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是 (　　) A.先由P→Q，再由Q→P B.先由Q→P，再由P→Q C.始终由Q→P D.始终由P→Q 解析　单刀双掷开关接在点1上时，A线圈中的电流恒定不变，在铁芯中产生的磁场方向是沿铁芯自右向左。在单刀双掷开关由点1扳向点2的过程中，通过线圈A中的电流，先沿原方向减小到零，再由零增大到原电流值，所以B中产生的感应电流分两个阶段分析:(1)在A中电流沿原方向减小到零的过程中，A产生的磁场自右向左也跟着减弱，导致穿过线圈B的磁通量在减小。由楞次定律知，线圈B中会产生右上左下的感应电流，即流过电阻R的电流方向是P→Q。(2)在A中电流由零增大到原方向的电流值的过程中，A产生的磁场自右向左也跟着增强，导致穿过线圈B的磁通量在增大。由楞次定律知，线圈B中会产生左上右下的感应电流，即通过电阻R的电流方向是Q→P。综上分析知，全过程中流过电阻R的电流方向先由P→Q，再由Q→P，所以A项正确。 答案　A 【针对训练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，才产生延时释放D的作用 C.如果断开B线圈的开关S2，无