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

蒙自长水实验中学学案 年级：高二年级 学科：物理 第1周 编制：李红香 做题人：李红香 审核：张旭 使用时间：2024年2月25日 第二章 电磁感应 第4节 自感和互感 【学习目标】 1.了解互感现象及其应用； 2.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； 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。 【重难点】 1.自感现象产生的原因及特点 2.会利用自感现象和互感现象解决实际问题 复习回顾 问题1.引起电磁感应现象最重要的条件是什么？ 问题2.楞次定律的内容是什么？ 思考：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？ 【质疑提升1】 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。 【质疑提升2】 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 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 ； (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 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。 【质疑提升3】 自感系数 自感电动势的大小跟其它感应电动势的大小一样，跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关。而在自感现象中，穿过线圈的磁通量是由电流引起的，故自感电动势的大小跟导体中电流变化的快慢有关。 公式：E=L 。 L称为线圈的自感系数，简称自感或 。自感表示线圈产生 本领大小的物理量。L的大小跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯有关。单位：亨利(H)，1H= mH= μH 【质疑提升4】 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。 【随堂练习】 1.如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈a和b，则（　　） A．线圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出恒定电流 B．线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为0 C．线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响 D．线圈a的磁场变化时，线圈b中一定产生感应电动势 2.如图所示，有两个完全相同的灯泡A、B，A与一自感线圈L相连接，B与一定值电阻相连，线圈L的直流电阻阻值与定值电阻R的阻值相等，下列说法正确的是（　　） A．开关闭合瞬间A、B两灯一起亮 B．开关断开瞬间B灯会闪亮一下，A灯不会闪亮一下 C．开关闭合稳定后A灯比B灯亮 D．断开开关瞬间，流过A灯的电流方向不变 3.手机无线充电是比较新颖的充电方式．如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量．当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电．在充电过程中(　　) A.送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化