第二章 4 互感和自感-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册学习手册（人教版）

4.互感 知识梳理 l知识点1自感 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。这种现象称为 2.自感电动势 (1)定义：在自感现象中产生的电动势。 (2)方向：当导体中的电流增大时，自感电 动势与原电流方向 ；当导体中 的电流减小时，自感电动势与原电流 方向 (3)作用：总是阻碍导体中原电流的变化， 只是延缓了过程的进行，但不能使过程 停止，其大小与电流的变化率成正比。 3.线圈的自感系数 (1)线圈的自感系数跟线圈的横截面积、长 度、匝数等因素有关，线圈的横截面积 越大、线圈越长、匝数越多，它的自感 系数就越大，另外，有铁芯时线圈的自 感系数要比没有铁芯时大得多。 (2)单位：亨，符号：H,1mH=103H,1H= 106H。 川知识点2互感 1.如图所示的电路中，两个线圈之间并没有 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使另一个线 圈中产生感应电动势，这种现象叫作互感。 第二章电磁感应⊙ 和自感 G 2.互感电动势 在互感现象中产生的电动势叫作互感电 动势。 说明：(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 递到另一个电路。 3.应用与危害 (1)应用：变压器、收音机的磁性天线都是 利用互感现象制成的。 (2)危害：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 要设法减小电路间的互感。例如在电路 板的刻制时就要设法减小电路间的互感 现象。 要点突破 川要点通电自感与断电自感比较 比较 项目 通电自感 断电自感 (X) ⑧A 电路图 A L 学 29 高中物理选择性必修第二册（人教版） 续表 比较 项目 通电自感 断电自感 器 A1、 A2同规格 要 R=RL,L较大（有 L很大（有铁芯） 铁芯) 在S闭合的瞬间， 在开关S由闭合到断 A2灯立即亮起来，开时，灯A渐渐熄灭 象 A灯逐渐变亮， 或突然闪亮一下后再 最终一样亮 渐渐熄灭 在开关S由闭合到断 开时，流过线圈L的 电流减小，产生自感 由于开关闭合时，电动势，阻碍了电流 流过电感线圈的电 流迅速增大，使线 的减小，使电流继续 存在一段时间；在S 原 圈产生自感电动 势，阻碍了电流的 由闭合到断开后，通 过L的电流反向通过 增大，使流过A灯A,若R<R,原 灯的电流比流过 A2灯的电流增加 来的I>I,则A灯熄 得慢 灭前要闪亮一下。若 R,≥RA,原来的电流 I≤IA,则灯A逐渐熄 灭不再闪亮 转 电能转化为磁场能 磁场能转化为电能 注意：(1)通电时线圈产生的自感电动势 阻碍电流的增加且与电流方向相反，使电流 相对缓慢地增加。 (2)断电时线圈产生的自感电动势与原 电流方向相同，在与线圈串联的回路中，线 圈相当于电源，它提供的电流从原来的L逐 渐变小。 (3)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)电流稳定时，若线圈有电阻时就相 当于一个定值电阻，若不计线圈的电阻时就 相当于一根导线。 30)学 例 （多选)如图所示，E 为电池，L是直流电阻可忽 略不计、自感系数足够大的 线圈，D1、D2是两个完全 相同的灯泡，S是控制电路 例题图 的开关。对于这个电路，下列说法正确的是 A.刚闭合S的瞬间，灯泡D、D2的亮度 相同 B.刚闭合S的瞬间，灯泡D2比灯泡D亮 C.闭合S,待电路达到稳定后，D1熄灭，D2 比S刚闭合时亮 D.闭合S,待电路达到稳定后，D1、D2都 先更亮后逐渐变暗 思路点拨 小灯泡的亮暗程度由它的实际功率 决定，由于自感线圈的电阻可忽略不计， 电路稳定时对于D,灯泡的亮度有影响。 B变式训练 如图所示电路中，a、 b两灯相同，闭合开关S 8 电路达到稳定后两灯一样 s 亮，则( ) 变式训练题图 A.当S断开的瞬间，a、b两灯中电流立即 变为0 B.当S断开的瞬间，a、b两灯中都有向右 的电流，两灯不立即熄灭 C.当S闭合的瞬间，a灯比b灯先亮 D.当S闭合的瞬间，b灯比a灯先亮 情境拓展 如图所示，金属探测器有较高的灵敏度， 可以探测到金属物体。探测器内有电源及相 应电路，打开开关后探测器内会产生电流。 探测器回路很容易受到其他磁场的影响而使 仪器报警。下列说法正确的是() 第二章电磁感应。 A.探测器回路内可能为恒定的直流电流 B.用探测器扫描塑料板时，塑料板内会产 生感应电流 C.被探测金属内会产生涡流，涡流产生的磁 场使探测器报警 D.若用探测器探测残破的古铜币，探测器 不会报警 学(31要点突破 例A【解析】由楞次定律可知，铝框的转动将阻 碍其磁通量的变化，故两者转动方向相同，A正确，B 错误；磁铁停止转动后，铝框的转动将产生感应电流， 从而铝框会受到安培力的作用，阻碍铝框的转动，故铝 框会慢慢停下来，C错误；两者静止时转动铝框，铝框 将产生感应电流，而通电导体将产生磁场，可使磁铁转 动，D错误。 变式训练B 情境拓展 B【解析】根据题意可知，硬币进人磁场和离开磁 场时，穿过硬币的磁通量发生变化，硬币中产生感应电 流，感应电流会阻碍硬币的相对运动，即硬币进入磁场 的过程会受到来自磁场的阻力，若磁场阻力大于硬币重 力沿斜面的分力，硬币将做减速运动，若磁场阻力等于 硬币重力沿斜面的分力，硬币将匀速进入磁场，若磁场 阻力小于硬币重力沿斜面的分力，硬币继续加速运动， 但速度增加变慢。综上所述，磁场能使硬币的速度增大 得更慢，如果没有磁场，则测速器示数会更大一些，故 A、C正确，B错误；硬币进人磁场和离开磁场时，穿 过硬币的磁通量发生变化，硬币中产生感应电流，感应 第三章 交 >m1.交变电流 知识梳理 知识点1 1.周期性交流2.方向 知识点2 2.垂直于磁感线感应电流感应电流 3.(1)E sin wt Usin wt I sin wt 知识点3 1.垂直2.(1)切割(2)最大003.中性面 中性面4.平行0最大最大 要点突破 1 (1)adcba (2)e=314cos(100mt)V (3)0.1C【解析】(1)根据右手定则，线圈中感应电 流的方向为adeba。(2)感应电动势的瞬时值表达式为e= WBl,l2 cos wt=-314cos(100mt)V。(3)从t=0起转过90° 的过程中流过电阻R的电荷量为9=7=品如 参考答案与解析。 电流会阻碍硬币的相对运动，对硬币做负功，使硬币的 机械能减小，故D正确。 Pm4.互感和自感 知识梳理 知识点1 1.自感2.(2)相反相同 要点突破 例AC【解析】刚闭合S的瞬间，由于L的自感 作用，L瞬间相当于断路，所以电流通过D、D2的大小 相等，灯泡D、D2的亮度相同，A正确，B错误；闭合 S待电路达到稳定后，L相当于短路，D被短路熄灭， 通过D2的电流比原来大，C正确，D错误。 变式训练D 情境拓展 C【解析】变化的磁场才能使金属中产生涡流，涡 流产生的磁场影响探测器，进而使其报警，由此可知探 测器回路内的电流为变化的电流，A错误，C正确；塑 料板内无大量可自由移动的电子，不会产生感应电流， B错误；残破的古铜币内会产生涡流，探测器会报警， D错误。 变电流 _NAΦ△r=NBl=0.1C。 (R+T)△t R+r 变式训练1(1)628V,628A(2)e-628sin(10mt)V (3)5.44V 例2AD【解析】对于线圈在匀强磁场转动的模 型，要能够把图线和实物联系在一起，弄清转动过程中 两个特殊位置和特征：通过中性面时磁通量最大，但磁 通量变化率为0，产生的感应电动势也为0：通过与中 性面垂直的位置时磁通量为0，但磁通量变化率最大， 产生的感应电动势也最大，结合图像可以判断A、D正确。 变式训练2A 情境拓展 D【解析】高空风车发电的工作原理是电磁感应， A错误；风力越大，风车转动得越快，线圈b的发电 频率越大，B错误；由图可知，该时刻线圈平面与磁场 平行，线圈磁通量为零，感应电动势最大，C错误；根 据题意，由右手定则可知，该时刻线圈中的电流由一→ b,则线圈b端电势高于a端电势，D正确。 33