2.4 互感和自感 导学案-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

新世纪学校 高一物理 12月 25 日 导学案 校训：培养好人 造就能人 雕塑名人 § 2.4 互感和自感 新授课 导学案 命题人：靳玉清 审题人：于志有 授课日期：2024年12月25日 1、 前提评价：--见课堂评价单 要求：限时2分钟；全对；有错误罚写 -组长监督， 2、 学习目标： 1.准确说出自感和互感的定义及现象--前提评价。 2.分析通电和断电自感现象，并总结解题注意事项。 三、围标： 自主预习：阅读教材40-43和大本练习练习册。完成以下问题 1 互感和自感的定义并且能根据电路分析灯泡的变化情况。 2 通过分析电路中开关的通断时灯泡的亮度，理解自感和互感 3 自感电动势的表达式及其符号的意义。 4 根据电路的变化，分析磁场中的能量及其变化。 必备知识--课前完成 （一）、互感现象 1.互感现象:两个线圈之间没有导线相连,但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。 2.互感电动势:互感现象中产生的感应电动势。 3.应用:互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈,变压器就是利用 现象制成的。 4.危害:互感现象能发生在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　自感系数 1.自感现象 当一个线圈中的电流变化时,它产生的变化的磁场在它本身激发出 的现象。 2.自感电动势 由于 而产生的感应电动势。 3.自感电动势的大小 E=L,其中L是自感系数,简称 或 ,单位: ,符号为H。 4.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。 （三）、自感现象中的能量转化 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,电源的 输送给磁场,储存在磁场中。 (2)线圈中电流减小时,磁场中的 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”。 思考　行驶在大街上的无轨电车拖着两条长长的“辫子”——电弓。当道路不平车身颠簸时,“辫子”瞬间脱离电网线,在“辫子”与电网线之间就会出现电火花,同时发出“啪、啪”的响声,“辫子”与电网线之间为什么会出现电火花? （2） 预习评价--评价单 （3） 质疑 【题组训练】 限时10分钟 1.无线充电技术是移动电话充电的一种方式,移动电话在家里可实现无线充电。如图甲所示,充电基座与家庭电源相连,通过安装在充电基座上的送电线圈和安装在无线充电接收器上的受电线圈(如图乙所示),利用电磁感应原理传递能量。在充电过程中(　　) A.只有将充电基座接到直流电源上才能对手机进行充电 B.送电线圈中电流产生变化的磁场 C.若送电线圈中电流均匀增加,则受电线圈中的电流也均匀增加 D.手机和基座无需导线连接,这样传递能量没有损失 2.下列关于互感现象的说法不正确的是(　　) A.一个线圈中的电流变化时,与之靠近的线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象 B.互感现象的实质是电磁感应现象,同样遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律 C.利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈,所以人们制造了收音机的“磁性天线” D.在电力工程以及电子电路中不会出现互感现象而影响电路的正常工作 3.(2024·重庆高二检测)如图所示,由地面供电装置(主要装置有线圈和电源)将电能传送至电动汽车底部的感应装置(主要装置是线圈)对车载电池进行充电,由于电磁辐射等因素,其能量传送效率只能达到90%左右。无线充电桩可以允许的有效充电距离一般为15~20 cm。下列说法中正确的是(　　) A.无线充电桩的优越性之一是在百米开外也可以对电动汽车快速充电 B.地面供电装置连接恒压直流电源时也可以实现对汽车充电 C.地面供电装置发射的电流频率总是略大于车身感应线圈中产生的感应电流频率 D.车身感应线圈中的感应电流磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 5.(多选)如图所示是演示自感现象的实验电路图。下列说法中正确的是(　　) A.在断开开关S后的一段短暂时间里,L中仍有电流通过,方向为a→b B.在断开开关S后的一段短暂时间里,A中仍有电流通过,方向为a→b C.在断开开关S后,原存储在线圈内的大部分磁场能将转化为电能 D.在断开开关S后,原存储在线圈内的大部分磁场能将转化为化学能 能力提升6.如图所示,电路中电源内阻不能忽略,R的阻值和L的自感系数都很大,A、B为两个完全相同的灯泡。当S闭合时,下列说法正确的是(　　) A.A比B先亮,然后A熄灭 B.B比A先亮,然后A逐渐变亮 C.A、B一起亮,然后A熄灭 D.A、B一起亮,然后B熄灭 7.(多选)如图所示,线圈P、Q同轴放置,P与开关S、电源和滑动变阻器R组成回路,Q与电流计G相连,要使Q线圈产生图示方向的电流,可采用的方法有(　　) A.闭合开关S后,把R的滑片右移 B.闭合开关S后,把R的滑片左移 C.闭合开关S后,把Q靠近P D.无需闭合开关S,只要把Q靠近P即可 任务二　对自感的理解和应用 参考答案 预习评价 （一）、电磁感应现象中的感生电场 1.感生电场 麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发一种电场,这种电场叫作感生电场。 2.感生电动势 由感生电场产生的电动势叫感生电动势。 3.电子感应加速器 电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备,当电磁铁线圈中电流的大小、方向发生变化时,产生的感生电场使电子加速。 （二）、涡流 1.产生:在变化的磁场中的导体内产生的感应电流,就像水中的漩涡。所以把它叫作涡电流,简称涡流。 2.特点:若金属的电阻率小,涡流往往很强,产生的热量很多。 3.应用: (1)涡流热效应的应用:如真空冶炼炉。 (2)涡流磁效应的应用:如探雷器、安检门。 4.防止: 电动机、变压器等设备为防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量,损坏电器。 (1)途径一:增大铁芯材料的电阻率。 (2)途径二:用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。 （三）、电磁阻尼和电磁驱动 1.电磁阻尼 (1)产生:当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力总是阻碍导体的运动的现象。 (2)应用:电学仪表中利用电磁阻尼使指针很快地停下来,便于读数。 2.电磁驱动 (1)产生:如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来。 (2)应用:交流感应电动机。 思考　在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时,它的盘面并不发热,在炉盘上面放置铁锅,铁锅会发热。你知道这是为什么吗? 思考提示:当电磁炉上放有专用的锅具时,变化的磁场会在导磁体制成的锅底中产生无数的涡流,使锅体本身高速发热,进而达到加热锅内食物的目的。 题组训练 1B 2AD 3B 4D 5B 6A 7 CD 8 ABC 1【解析】选B。无线充电是利用的电磁感应的互感原理,必须接交流电源,故A错误;根据楞次定律可知送电线圈的电流只有产生变化的磁场,才能在受电线圈中产生感应电流为手机充电,故B正确;若送电线圈电流均匀增加,那么根据法拉第电磁感应定律,应该产生恒定不变的磁场,所以在受电线圈中不会有感应电流产生,故C错误;无线充电设备电阻不可能为零,没有绝对的理想的线圈,况且在充电过程中不可能保证百分百无漏磁,所以能量一定有损失,故D错误。 2【解析】选D。一个线圈中的电流变化时,与之靠近的线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象,故A正确,不符合题意;互感现象的实质是电磁感应现象,同样遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律,故B正确,不符合题意;利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈,所以人们制造了收音机的“磁性天线”,故C正确,不符合题意;互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间,会影响电力工程以及电子电路中电路的正常工作,故D错误。 3【解析】选D。题中给出目前无线充电桩充电的有效距离为15~20 cm,达不到在百米之外充电,故A错误;无线充电的原理是电磁感应,地面供电装置连接恒压直流电源时不能产生电磁感应现象,不可以实现对汽车充电,故B错误;根据电磁感应中的互感现象可知地面供电装置发射的电流频率等于车身感应线圈中产生的感应电流频率,故C错误;根据楞次定律的内容可知车身感应线圈中的感应电流磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,故D正确。 4. (多选)在如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻r不能忽略。R1和R2是两个定值电阻,L是一个自感系数较大,电阻可忽略的线圈。开关S原来是断开的,从闭合开关S到电路中电流达到稳定状态为止的时间内,通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是(　　) A.I1开始较大而后逐渐变小 B.I1开始很小而后逐渐变大 C.I2开始很小而后逐渐变大 D.I2开始较大而后逐渐变小 4【解析】选A、C。闭合开关S时,由于L是一个自感系数较大的线圈,产生反向的自感电动势阻碍电流的变化,所以开始I2很小,随着电流达到稳定,自感作用减小,I2开始逐渐变大。闭合开关S时,由于线圈阻碍作用很大,路端电压较大,随着自感作用减小,路端电压减小,所以R1两端的电压逐渐减小,电流逐渐减小。故A、C正确。 5【解析】选A、C。开关由闭合到断开瞬间,A灯中原来的电流突然消失,线圈中电流减小,产生自感电动势阻碍电流减小,自感电流流过A灯,灯过一会熄灭。根据楞次定律得知,线圈中电流方向自左向右(即为a→b),通过A灯电流方向自右向左(即为b→a)。原存储在线圈内的大部分磁场能将转化为电能,故A、C正确,B、D错误。 6【解析】选B。闭合开关的一瞬间,由于线圈中自感电动势的阻碍,B灯先亮,A中电流逐渐增大,A灯逐渐变亮,B正确。 7【解析】选B、C。闭合开关S后,若把R的滑片右移,Q中的磁场方向从左向右,且在减小,根据楞次定律,Q线圈中电流方向与题图电流方向相反,故A错误;同理可知,B正确;闭合开关S后,将Q靠近P,Q中的磁场方向从左向右,且在增强,根据楞次定律,Q线圈中的电流方向与题图电流方向相同,故C正确;若S不闭合,则Q线圈中无磁场,故Q中不会有电流产生,故D错误。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 $$