2.4 互感和自感 导学案-2023-2024学年高二上学期物理人教版（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 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。 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．自感现象中的能量转化 (1)线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源的能量输送给 ，储存在 中。 (2)线圈中电流减小时： 中的能量释放出来转化为 。 2．自感电动势有阻碍线圈中电流 的性质。 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．(多选)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 B．受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变 C．送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递 D．手机和基座不需要导线连接，这样传递能量没有损失 2.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 C． 始终由Q→P D． 始终由P→Q 3.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．有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0 C．有阻碍电流增大的作用，因而电流将保持I0不变 D．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2I0 4．如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，线圈L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S，下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是( ) ( 第 1 页 共 1 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$