2.4互感和自感 讲义-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

本高中物理讲义聚焦互感现象、自感现象、自感系数与磁场能量三大核心知识点，从两线圈间的互感现象切入，延伸至线圈自身电流变化引发的自感现象，进而阐述自感系数的影响因素及磁场能量的转化，构建完整的电磁感应应用知识支架。 该资料以无线充电、“千人震”实验等生活实例为载体，通过典例解析与变式训练培养学生科学思维中的模型建构与科学推理能力，随堂检测与作业设计助力课中教学效果提升及课后查漏补缺，体现物理观念与科学态度的融合。

2.4互感和自感（知识解读）（解析版） •知识点1 互感现象 •知识点2 自感现象 •知识点3 自感系数和磁场的能量 •作业 随堂检测 知识点1 互感现象 1、互感和互感电动势：两个相互靠近且没有导线相连的线圈，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。互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅可以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。互感现象说明能量可以由一个电路传递到另一个电路。 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，如变压器就是利用互感现象制成的。 3、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。 注意：互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且也可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。 【典例1】手机无线充电原理图如图甲所示，已知电力输出线圈的电阻为。若电力输出线圈中的电流为如图乙所示的正弦式交变电流，该电力输出线圈和接收线圈可视为非理想变压器，则下列说法正确的是（　　） A．在时刻，电力接收线圈中的感应电动势为0 B．在时刻，电力输出线圈与电力接收线圈相互吸引 C．在时刻前后，电力接收线圈中的电流方向不变 D．时间内，电力输出线圈消耗的电能为 【答案】B 【详解】A．由电流磁效应知，在时刻，电流减小到零，则电流产生的磁场的磁感应强度也减小到0，此时电流的变化率最大，则磁感应强度的变化率也最大，由法拉第电磁感应定律有可知，电力接收线圈中的感应电动势最大，故A错误； B．在时刻，电力输出线圈中的电流在减小，其产生的磁场在减弱，则电力接收线圈中的磁通量减小，感应电流产生的磁场与电力输出线圈中电流产生的磁场方向相同，两线圈相互吸引，故B正确； C．在时刻，电力输出线圈中的电流最大，电力接收线圈中的磁通量最大，感应电流为零，该时刻前后电流方向改变，故C错误； D．时间内，由于该变压器不是理想变压器，故电力输出线圈消耗的电能大于自身电阻产生的焦耳热，即 此外还有向电力接收线圈输送的电能和耗散到周围环境中的能量，故D错误。 故选B。 【变式1-1】在无线电技术中，常有这样的要求，有两个线圈，要使一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响，则下图中两个线圈的相对安装位置，最符合要求的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响，要求当一个线圈中的电流变化时，该线圈产生变化的磁场，但穿过另一个线圈的磁通量不变，根据通电螺线管的磁感线分布特点可知，只有当两个导线垂直且对称放置时满足要求。 故选D。 【变式1-2】（多选）手机无线充电以其便捷性和美观性受到很多手机用户喜欢。无线充电是利用变化的电流在送电线圈中产生变化的磁场，变化的磁场通过手机中的受电线圈感应出电流为手机充电。关于无线充电，下列说法正确的是（　　） A．无线充电底座可以给所有手机进行无线充电 B．无线充电过程发生的是互感现象 C．当穿过受电线圈的磁通量增加时，受电线圈有收缩的趋势 D．在无线充电底座和手机之间放一块金属板有利于提高手机充电效率 【答案】BC 【详解】A．被充电手机内部，有一类似金属线圈的部件与手机电池相连，当有交变磁场时，出现感应电动势，普通手机不能利用无线充电设备进行充电，A错误； B．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是互感现象，B正确； C．当穿过接收线圈的磁通量增加时，根据楞次定律可知，线圈会收缩阻碍磁通量的改变，C正确； D．在底座和手机之间放金属板会产生额外的涡流损耗，反而降低传输效率，D错误。 故选BC。 【变式1-3】互感现象 （1）互感和互感电动势：两个相互靠近且没有导线相连的线圈，当一个线圈中的___________变化时，它所产生的___________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___________。 （2）应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到___________，如变压器就是利用___________制成的。 （3）危害：互感现象能发生在任何两个___________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。 【答案】 电流 变化的磁场 互感电动势 另一个线圈 互感现象 相互靠近 【详解】（1）[1][2][3]互感和互感电动势：两个相互靠近且没有导线相连的线圈，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）[4][5]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，如变压器就是利用互感现象制成的。 （3）[6]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。 知识点2 自感现象 1、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，这种现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。 2、对自感电动势的理解 (1)产生原因：通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在线圈上产生感应电动势。 (2)自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同(即：增反减同)。 (3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用。 3．对电感线圈阻碍作用的理解 (1)若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使通过电感线圈的电流不能突变。 (2)若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的。 (3)线圈通电和断电时线圈中电流的变化规律如图。 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，此时含线圈L的支路相当于断开。 (2)断开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IL逐渐变小．但流过灯A的电流方向与原来相反． (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。 【典例2】如图所示装置，1是待测位移的物体，软铁芯2插在空心线圈L中并且可以随着物体1在线圈中左右平移。将线圈L（电阻不计）和电容器C并联后与电阻R、电源E相连，闭合开关S，待电路达到稳定后再断开S，LC回路中将产生电磁振荡。下列说法正确的是（　　） A．开关断开瞬间，电容器上的带电量最大 B．开关断开瞬间，线圈中的自感电动势最大 C．若减小电源的电动势，振荡电流的频率会变小 D．该装置可作为传感器使用，用振荡电流的频率变化可间接反映物体位置的变化 【答案】D 【详解】A．因线圈电阻为零，电路稳定时，线圈两端电压为零，电容器不带电，故A错误； B．断开开关后瞬间，线圈中电流最大，自感电动势为零，故B错误； C．振荡电流的频率，与电源的电动势无关，故C错误； D．1物体的位移会改变线圈的电感L，进而改变振荡电路的频率，是通过振荡电流频率的变化反映物体位置的变化，故D正确。 故选D。 【变式2-1】如图所示，李辉用多用电表的欧姆挡测量变压器线圈的电阻，为方便操作，刘伟用两手分别握住线圈裸露的两端，完成读数后，李辉把多用电表的表笔与被测线圈脱离，此时刘伟感觉有电击感。下列说法正确的是（　　） A．发生电击是因为多用电表损坏了 B．发生电击前后，通过刘伟的电流方向不变 C．刘伟有电击感是因为两手间有瞬间的高电压 D．若李辉握住表笔金属部分，也会有电击感 【答案】C 【详解】A．发生电击是变压器线圈的断电自感现象导致的，与多用电表是否损坏无关，故A错误； B．测量时电流来自多用电表内部电源，人体与变压器并联接入该电路；电击时线圈因自感产生的电流方向是阻碍原电流减小，线圈中产生的感应电动势方向与原来电流方向相同，此时人体与线圈串联，通过人体的电流方向与测试时的电流方向相反，故B错误； C．变压器线圈是电感元件，当表笔脱离、电流突然消失时，线圈会产生很高的自感电动势，使两手间出现瞬间高压，从而产生电击感，故C正确； D．表笔与线圈脱离后，表笔已与线圈断开，自感电动势不会加在表笔上，因此李辉握住表笔金属部分不会有电击感，故D错误。 故选：C。 【变式2-2】（多选）下列关于自感现象的说法中，正确的是（　　） A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反 C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关 D．加铁芯后线圈的自感系数比没加铁芯时要小 【答案】AC 【详解】AC．自感现象实质上属于电磁感应现象。当线圈中的电流发生变化时，穿过线圈的磁通量会发生变化，产生感应电动势，自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关，AC正确； D．自感系数与线圈本身因素有关，加铁芯后线圈的自感系数变大，D错误； B．当原电流增大时，感应电动势方向与原电流的方向相反，当原电流减小时，感应电动势方向与原电流方向相同，B错误。 故选AC。 【变式2-3】一个线圈，接通电路时，通过它的电流变化率为10A/s，产生的自感电动势为2.0V；这线圈的自感系数是多少？如果切断电路时，电流变化率为5.0×103A/s，则产生的自感电动势是多大？ 【详解】自感电动势公式，结合电流变化率为10A/s，产生的自感电动势为2.0V；则有 当切断电路时，电流变化率为5.0×103A/s，产生的自感电动势是 =0.2×5×103V=103V 知识点3 自感系数和磁场的能量 1、自感电动势 （1）作用：总是阻碍线圈中原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用。 （2）方向：当原电流增大时，自感电动势与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势与原电流方向相同。 （3）大小：。其中，L时自感系数。 （4）自感电动势的特点： ①自感电动势阻碍自身电流的变化，但不能阻止。 ②当原电流增大时，自感电动势对电流的增大起到“阻碍”的作用；当原电流减小时，自感电动势对电流的减小起到“阻碍”的作用。 2、自感系数 （1）定义：L是反映不同线圈产生自感电动势本领大小的物理量，叫作自感系数，简称自感或电感。 （2）影响因素：自感系数与线圈的形状、长短、匝数以及有无铁芯等因素有关。 线圈的长度越长，横截面积越大，单位长度上的匝数越多，线圈的自感系数就越大；线圈加有铁芯时比无铁芯时的自感系数大得多。 （3）单位：亨利，简称亨，符号是H。常用的单位还有毫亨、微亨。 （4）意义：自感系数越大，说明线圈产生自感电动势的本领越大。 3、磁场的能量 （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。 【典例3】关于自感现象，下列说法正确的是（　　） A．自感电动势一定和原电流方向相反 B．自感电动势一定和原电流方向相同 C．对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感系数较大 D．对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势较大 【答案】D 【详解】AB．根据楞次定律，当原电流增大时，感应电流与原电流方向相反，自感电动势与原电流方向相反；当原电流减小时，感应电流与原电流方向相同，自感电动势与原电流方向相同，故AB错误； C．自感系数是由线圈本身的特性决定的，与电流变化快慢、自感电动势的大小无关，故C错误； D．根据法拉第电磁感应定律可知当电流变化越快时，磁通量变化越快，自感系数不变，自感电动势越大，故D正确。 故选D。 【变式3-1】在国际单位制中，自感系数的单位是（　　） A．T B．Ω C．V D．H 【答案】D 【详解】自感系数的公式为自感电动势。 国际单位制中，电动势E的单位是伏特（V），电流变化率的单位是安培每秒（A/s）。 代入公式可得自感系数的单位是，即亨利（H）。 A．特斯拉（T）是磁感应强度的单位，与自感系数无关，故A错误； B．欧姆（Ω）是电阻的单位，故B错误； C．伏特（V）是电动势的单位，故C错误； D．亨利（H）是自感系数的单位，故D正确。 故选D。 【变式3-2】（多选）关于导电线圈的自感系数，下列说法中正确的是（　　） A．线圈中的感应电动势越大，自感系数就越大 B．线圈中的电流等于零时，自感系数也等于零 C．线圈插入铁芯后，自感系数会明显增大 D．把线圈匝数增加一些，自感系数变大 【答案】CD 【详解】导电线圈的自感系数与线圈的形状、大小、匝数、是否有铁芯有关，与线圈中的感应电动势或电流无关，故线圈插入铁芯后，自感系数会明显增大，把线圈匝数增加一些，自感系数变大。 故选CD。 【变式3-3】自感系数 （1）自感电动势：，其中是___________；L是___________，简称自感或电感。单位：___________，符号：___________。 （2）自感系数与线圈的___________、___________、___________，以及是否有___________等因素有关。 【答案】 电流的变化率 自感系数 亨利 H 大小 形状 圈数 铁芯 【详解】（1）[1][2][3][4]自感电动势 其中是电流的变化率；L是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，符号：H。 （2）[5][6][7][8]自感系数与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关。 1．下列物理量与其国际单位的对应关系中，错误的一组是（　　） A．磁感应强度——特斯拉 B．磁通量——韦伯 C．自感系数——亨利 D．磁通量变化率——赫兹 【答案】D 【详解】A．磁感应强度的国际单位是特斯拉（T），故A正确，不符合题意； B．磁通量的国际单位是韦伯（Wb），故B正确，不符合题意； C．自感系数的国际单位是亨利（H），故C正确，不符合题意； D．磁通量变化率的国际单位是伏特（V），而赫兹（Hz）是频率的单位，故D错误，符合题意。 故选D。 2．如图是某同学研究“电感现象”时设置的实验电路，图中线圈的自感系数很大且电阻不计，三个灯泡规格完全相同，现将开关闭合，待电路稳定后迅速将开关断开，则在这以后所观察到的现象是（　　） A．甲丙两个灯泡同时熄灭 B．三个灯泡同时闪亮一下再熄灭 C．甲乙两灯逐渐熄灭，丙灯亮一下再熄灭 D．甲丙两灯亮度立即减弱再逐渐熄灭，乙灯亮一下再熄灭 【答案】D 【详解】将开关闭合，待电路稳定后，由于线圈电阻不计，稳定时，线圈相当于一根导线，此时乙灯泡被短路，即稳定时，乙灯泡熄灭，甲丙并联，甲丙亮度相同，稳定后迅速将开关断开，线圈由于自感作用，可以等效为一个电源，线圈中的电流在新回路中逐渐减为0，此时甲、丙灯泡串联后与乙并联，通过的电流要通过三盏灯形成新的回路，则甲、丙两灯亮度立即减弱再逐渐熄灭，乙灯中因为原来电流为零，所以乙灯先突然闪亮后再逐渐变暗熄灭。 故选D。 3．在图示电路中，两个灯泡和的规格相同，与线圈L串联，与可调电阻串联。闭合开关S，调节电阻和，使两个灯泡都正常发光，然后断开开关S。则（　　） A．和都立即熄灭 B．和都逐渐熄灭 C．逐渐熄灭，立即熄灭 D．先闪亮一下然后熄灭，立即熄灭 【答案】B 【详解】闭合开关S，调节电阻和，两个灯泡的亮度相同，说明两支路电流相等。断开开关S，线圈L中产生自感电动势阻碍电流减小，L相当于电源，A1和A2与L、R1构成回路，因两支路电流相等，所以不会出现A1、A2闪亮一下再熄灭的现象，A1、A2都会逐渐变暗，且同时熄灭。 故选B。 4．下列关于生活中的电磁现象的说法，错误的是（　　） A．飞机采用导电橡胶轮胎，可将飞行中机体摩擦积累的静电导入大地 B．印刷厂增加车间湿度，是利用静电吸附消除纸张表面的静电荷 C．干燥季节触摸金属门把手的“触电”感，是人体积累的静电发生放电的现象 D．手机无线充电的工作原理，是利用电磁感应实现能量的无线传输 【答案】B 【详解】A. 飞机在飞行中与空气摩擦会产生静电，导电橡胶轮胎可将静电导入大地，防止静电积累引发危险，故A正确； B. 印刷厂增加车间湿度是为了提高空气导电性，使纸张表面的静电荷更容易泄漏和中和，从而消除静电问题，但“利用静电吸附”的说法错误，因为静电吸附是指利用静电力吸引物体（如静电除尘），而此处是消除静电荷，并非利用吸附，故B错误； C. 干燥季节人体易积累静电，触摸金属门把手时发生静电放电，产生“触电”感，故C正确； D. 手机无线充电通过发射线圈产生交变磁场，接收线圈利用电磁感应产生感应电流，实现能量无线传输，故D正确。 本题选错误的，故选B。 5．如图所示，A、B是完全相同的两只小灯泡，是自感系数很大、直流电阻不计的线圈，下列说法正确的是（　　） A．闭合电键S瞬间A灯逐渐变亮，B灯立即亮 B．电键闭合一段时间后A灯和B灯亮度相同 C．断开电键S瞬间B灯立即熄灭 D．断开电键S瞬间A灯逐渐熄灭 【答案】C 【详解】AB．开关S闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以A、B同时发光。由于线圈的电阻可以忽略，灯A逐渐被短路，流过A灯的电流逐渐减小，A灯逐渐变暗，直至熄灭，而流过B的电流增大，所以B灯变亮。故AB错误； CD．断开开关S的瞬间，B灯的电流突然消失，立即熄灭；流过线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当于电源，维持L中的电流逐渐减小，所以A灯突然闪亮一下再熄灭，故C正确，D错误。 故选C。 6．在物理兴趣活动时，兆兵老师组织10位同学进行了“千人震”实验。实验电路如下图，两节干电池，开关，带铁芯的多匝线圈（电阻很小），同学们彼此之间手拉手连入电路。先闭合开关，待电路稳定后再断开开关，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关瞬间，同学们有触电的感觉 B．断开开关瞬间，同学们有触电的感觉 C．断开开关瞬间，流过同学们的电流突然减小 D．断开开关瞬间，流过同学们的电流方向为A到B 【答案】B 【详解】A．两节干电池电动势约为，闭合开关瞬间，人体两端的电压等于电源两端电压为，因人体电阻特别大，流过同学们的电流非常小，同学们没有触电的感觉，故A错误； BC．断开开关的瞬间，由于电流变化太快，导致线圈产生的感应电动势非常大，故线圈两端电压会变大，流过同学们的电流变大，同学们有触电的感觉，故B正确，C错误； D．断开开关瞬间，线圈产生的电动势要阻碍线圈中的电流变小，因此感应电流的方向与原方向相同，自左向右，断开开关时，线圈与人组成新的闭合回路，因此流过人体的电流从B到A，故D错误。 故选B。 7．如图所示，L是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻不可忽略，A、B是两个完全相同的小灯泡。以下说法正确的是（　　） A．闭合开关S瞬间，A、B灯立即变亮 B．闭合开关S待电路稳定后，A灯与B灯亮度相同 C．断开开关S，A、B灯均慢慢熄灭 D．断开开关S，流过L的电流方向与原来相反 【答案】C 【详解】A．开关闭合瞬间，由于线圈的自感作用，B灯逐渐变亮，而A灯立即变亮，故A错误； B．闭合开关S，待电路稳定后，由于B与线圈的总电阻大于A的电阻，所以流过B的电流小于流过A的电流，A灯比B灯亮，故B错误； CD．断开开关，由于线圈的自感作用，A、B两灯慢慢熄灭，流过A的电流方向与原来相反，流过L的电流方向不变，故C正确，D错误。 故选C。 8．如图所示的电路中，L是电阻不计的电感线圈，C是电容器，闭合开关S，待电路达到稳定状态后再断开S，LC电路中将产生电磁振荡。规定电感L中的电流方向从a到b为正，断开开关时刻，下图中能正确表示电感线圈中的电流i随时间t变化规律的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】开关断开前，线圈中电流方向从a到b，为正值；开关断开的瞬间，线圈中产生感应电动势，线圈与电容的回路中产生感应电流。根据楞次定律，感应电流的方向与原来电流的方向相同，方向从a到b。开关断开的瞬间，线圈中的磁场能最大，感应电流最大。综上所述，开关断开的瞬间，时刻，感应电流为正最大。 故选A。 9．（多选）如图所示，L是一个自感系数很大的自感线圈，开关闭合电路稳定后，小灯泡能正常发光。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关时，小灯泡立即变亮 B．闭合开关时，小灯泡逐渐变亮 C．断开开关时，小灯泡立即熄灭 D．断开开关时，小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭 【答案】BC 【详解】AB．闭合开关时，自感线圈上产生阻碍电流增加的自感电动势，小灯泡逐渐变亮。故A错误；B正确； CD．断开开关时，自感线圈上产生阻碍电流减小的自感电动势，但是此时电路为开路，故小灯泡立即熄灭。故C正确；D错误。 故选BC。 10．（多选）电磁学知识在科技生活中有广泛的应用，下列相关说法正确的是（　　） A．图甲中，高压输电线的上方还有两条导线，可以形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来，免遭雷击，是利用了静电屏蔽的原理 B．图乙中，线圈在电路中产生的自感电动势一定会大于原来电路中的电源电动势 C．图丙中，自制金属探测器是利用地磁场来进行探测的 D．图丁中，在磁电式仪表内把线圈绕在铝框骨架上可以增加电磁阻尼的作用 【答案】AD 【详解】A．高压输电线的上方两条导线与铁塔相连，形成一个稀疏的金属“网”，将下方的高压线屏蔽起来，利用静电屏蔽原理，避免高压线遭受雷击。A正确； B．自感电动势的大小由电流变化率和自感系数决定，其大小不一定大于电源电动势。例如在通电自感中，自感电动势会阻碍电流增大，但不会超过电源电动势。B错误； C．自制金属探测器的工作原理是电磁感应：探测器的线圈产生变化磁场，在金属内部感应出涡流，涡流又产生磁场被探测器接收，并非利用地磁场。C错误； D．磁电式仪表的线圈绕在铝框骨架上，当线圈转动时，铝框切割磁感线产生感应电流，受到安培力作用，形成电磁阻尼，可以阻碍线圈的摆动，使指针快速稳定。D正确。 故选AD。 11．（多选）如图所示电路为演示自感现象的实验电路。实验时，先闭合开关S，电路达到稳定后，通过线圈L的电流为I1，通过小灯泡L2的电流为I2，小灯泡L2处于正常发光状态。以下说法正确的是（　　） A．S闭合后，L1灯、L2灯都立即亮 B．S闭合后，通过线圈L的电流逐渐增大到稳定值 C．S断开后，小灯泡L2中的电流由I1逐渐减为零，方向与I2相反 D．S断开后，小灯泡L2立刻熄灭 【答案】BC 【详解】AB．闭合开关的瞬间，由于线圈中自感电动势的阻碍，L2灯先亮，L1灯后亮，且亮度逐渐增加，直到稳定下来，故A错误，B正确； CD．待电路稳定后断开开关，两个灯泡构成回路，线圈L产生自感电动势，阻碍原电流的减小，回路电流逐渐减小，小灯泡L2中的电流由I1逐渐减为零，方向与I2相反，两灯都不会立刻熄灭，故C正确，D错误。 故选BC。 12．（多选）用图1电路探究自感电路中的电流变化，用电流传感器记录显示。电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R，电感线圈的自感系数为L（直流电阻不计），电流传感器A可视为电阻不计的电流表。闭合开关，电流传感器显示电流变化如图2，t0后电流接近稳定，不考虑电磁辐射，则（　　） A．电路稳定时的最大电流为 B．t=0时刻，电感线圈消耗的电功率最大 C．闭合开关瞬间，线圈的自感电动势不可能大于E D．0~t0时间内，通过电阻的电荷量为 【答案】AC 【详解】A．由图2可知，由于电感线圈的自感作用，闭合开关后电路中的电流逐渐增大，当电路稳定时根据闭合电路欧姆定律可知，电路的最大电流为，故A正确； B．根据可知，时刻，电感线圈中的自感电动势最大，但此时电路中的电流为0，所以电感线圈消耗的电功率为0，故B错误； C．闭合开关瞬间，由于电流增大，电感线圈会产生自感电动势阻碍电流增大，根据楞次定律可知，自感电动势的方向与电源电动势的方向相反，但是自感电动势的大小是由电流的变化率和自感系数决定的，在开关闭合瞬间，虽然电流的变化率很大，但是自感电动势不可能大于电源的电动势E，因为如果自感电动势大于电源的电动势E，那么电路中的电流就不会增大了，这与实际情况不符，故C正确； D．时间内，通过电阻的电荷量为图像与坐标轴所围区域的面积，由图2可知通过电阻的电荷量为，故D错误。 故选AC。 13．如图甲所示的电路中，、为完全相同的电流传感器（内阻不计）。闭合开关K，得到如图乙所示的图像。已知灯泡电阻为，，。由图像可得，电源电动势______V，内阻______Ω。 【答案】 1.5 5 【详解】[1][2]由图乙可知，当时，自感线圈中电流为零，流过灯泡支路的电流为，根据闭合回路欧姆定律有 当时，电路稳定，两支路电流相等为，根据闭合回路欧姆定律有 联立解得， 代入数据得， 14．如图所示电路中，A1和A2是两个完全相同的灯泡。闭合开关S后，逐渐变亮的灯泡是___________（选填“A．灯泡A1”或“B．灯泡A2”），经过一小段时间后，发现灯泡A1和A2亮度相同。断开开关S，将滑动变阻器R2滑片向___________（选填“A．左”或“B．右”）移动，再次闭合开关S并经过一小段时间后，断开开关S，灯泡A2先闪亮一下再熄灭。 【答案】 灯泡A1 左 【详解】[1]闭合S瞬间，灯泡立刻变亮，与灯泡串联的线圈产生自感电动势，导致灯泡逐渐变亮； [2]由题知，最后断开开关S，灯泡A2先闪亮一下再熄灭，此时流过的电流为与灯泡串联的线圈产生的自感电流，此电流从灯泡正常发光时的电流开始逐渐减小，说明在正常发光时流过灯泡的电流大于流过灯泡A2的电流，两灯泡所在的支路是并联关系，电压相等，故灯泡A2所在支路的电阻大于灯泡所在支路的电阻，故应将将滑动变阻器R2滑片向左滑动，增大该支路的电阻。 15．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中。 (1)如图甲所示，小明同学用小磁针代替电流表判断回路中是否有感应电流以及感应电流的方向。为使小磁针在回路中有电流时发生的偏转最明显，小磁针上方的导线应该________（填正确选项前的标号） A．东西方向放置 B．南北方向放置 C．任意方向放置均可 (2)图乙中，在实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片置于最________（选填“左”或“右”）端，然后再闭合开关；当实验结束，在开关还没断开，A、B两螺线管和铁芯也没分开放置的情况下，小龙同学直接用手去拆除某螺线管处的导线时，由于自感现象突然被电击了一下，则小龙同学被电击可能是在拆除________（选填“A”或“B”）螺线管所在电路时发生的。 【答案】(1)B (2) 右 A 【详解】（1）为使小磁针在回路中有电流时一定发生偏转，小磁针上方的导线应该南北方向放置。 故选B。 （2）[1]图乙中，在实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片置于电阻最大的位置，即最右端，然后再闭合开关； [2]在拆除A螺线管时，原线圈中存在电流，断开A螺线管，由于螺线管的断电自感现象而产生自感电动势，与人体组成回路，电流经过人体时产生被电击的感觉，则小龙同学被电击可能是在拆除A螺线管所在电路时发生的。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.4互感和自感（知识解读）（原卷版） •知识点1 互感现象 •知识点2 自感现象 •知识点3 自感系数和磁场的能量 •作业 随堂检测 知识点1 互感现象 1、互感和互感电动势：两个相互靠近且没有导线相连的线圈，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。互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅可以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。互感现象说明能量可以由一个电路传递到另一个电路。 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，如变压器就是利用互感现象制成的。 3、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。 注意：互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且也可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。 【典例1】手机无线充电原理图如图甲所示，已知电力输出线圈的电阻为。若电力输出线圈中的电流为如图乙所示的正弦式交变电流，该电力输出线圈和接收线圈可视为非理想变压器，则下列说法正确的是（ ） A．在时刻，电力接收线圈中的感应电动势为0 B．在时刻，电力输出线圈与电力接收线圈相互吸引 C．在时刻前后，电力接收线圈中的电流方向不变 D．时间内，电力输出线圈消耗的电能为 【变式1-1】在无线电技术中，常有这样的要求，有两个线圈，要使一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响，则下图中两个线圈的相对安装位置，最符合要求的是（　　） A． B． C． D． 【变式1-2】（多选）手机无线充电以其便捷性和美观性受到很多手机用户喜欢。无线充电是利用变化的电流在送电线圈中产生变化的磁场，变化的磁场通过手机中的受电线圈感应出电流为手机充电。关于无线充电，下列说法正确的是（　　） A．无线充电底座可以给所有手机进行无线充电 B．无线充电过程发生的是互感现象 C．当穿过受电线圈的磁通量增加时，受电线圈有收缩的趋势 D．在无线充电底座和手机之间放一块金属板有利于提高手机充电效率 【变式1-3】互感现象 （1）互感和互感电动势：两个相互靠近且没有导线相连的线圈，当一个线圈中的___________变化时，它所产生的___________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___________。 （2）应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到___________，如变压器就是利用___________制成的。 （3）危害：互感现象能发生在任何两个___________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。 知识点2 自感现象 1、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，这种现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。 2、对自感电动势的理解 (1)产生原因：通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在线圈上产生感应电动势。 (2)自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同(即：增反减同)。 (3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用。 3．对电感线圈阻碍作用的理解 (1)若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使通过电感线圈的电流不能突变。 (2)若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的。 (3)线圈通电和断电时线圈中电流的变化规律如图。 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，此时含线圈L的支路相当于断开。 (2)断开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IL逐渐变小．但流过灯A的电流方向与原来相反． (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。 【典例2】如图所示装置，1是待测位移的物体，软铁芯2插在空心线圈L中并且可以随着物体1在线圈中左右平移。将线圈L（电阻不计）和电容器C并联后与电阻R、电源E相连，闭合开关S，待电路达到稳定后再断开S，LC回路中将产生电磁振荡。下列说法正确的是（　　） A．开关断开瞬间，电容器上的带电量最大 B．开关断开瞬间，线圈中的自感电动势最大 C．若减小电源的电动势，振荡电流的频率会变小 D．该装置可作为传感器使用，用振荡电流的频率变化可间接反映物体位置的变化 【变式2-1】如图所示，李辉用多用电表的欧姆挡测量变压器线圈的电阻，为方便操作，刘伟用两手分别握住线圈裸露的两端，完成读数后，李辉把多用电表的表笔与被测线圈脱离，此时刘伟感觉有电击感。下列说法正确的是（　　） A．发生电击是因为多用电表损坏了 B．发生电击前后，通过刘伟的电流方向不变 C．刘伟有电击感是因为两手间有瞬间的高电压 D．若李辉握住表笔金属部分，也会有电击感 【变式2-2】（多选）下列关于自感现象的说法中，正确的是（　　） A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反 C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关 D．加铁芯后线圈的自感系数比没加铁芯时要小 【变式2-3】一个线圈，接通电路时，通过它的电流变化率为10A/s，产生的自感电动势为2.0V；这线圈的自感系数是多少？如果切断电路时，电流变化率为5.0×103A/s，则产生的自感电动势是多大？ 知识点3 自感系数和磁场的能量 1、自感电动势 （1）作用：总是阻碍线圈中原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用。 （2）方向：当原电流增大时，自感电动势与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势与原电流方向相同。 （3）大小：。其中，L时自感系数。 （4）自感电动势的特点： ①自感电动势阻碍自身电流的变化，但不能阻止。 ②当原电流增大时，自感电动势对电流的增大起到“阻碍”的作用；当原电流减小时，自感电动势对电流的减小起到“阻碍”的作用。 2、自感系数 （1）定义：L是反映不同线圈产生自感电动势本领大小的物理量，叫作自感系数，简称自感或电感。 （2）影响因素：自感系数与线圈的形状、长短、匝数以及有无铁芯等因素有关。 线圈的长度越长，横截面积越大，单位长度上的匝数越多，线圈的自感系数就越大；线圈加有铁芯时比无铁芯时的自感系数大得多。 （3）单位：亨利，简称亨，符号是H。常用的单位还有毫亨、微亨。 （4）意义：自感系数越大，说明线圈产生自感电动势的本领越大。 3、磁场的能量 （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。 【典例3】关于自感现象，下列说法正确的是（　　） A．自感电动势一定和原电流方向相反 B．自感电动势一定和原电流方向相同 C．对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感系数较大 D．对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势较大 【变式3-1】在国际单位制中，自感系数的单位是（　　） A．T B．Ω C．V D．H 【变式3-2】（多选）关于导电线圈的自感系数，下列说法中正确的是（　　） A．线圈中的感应电动势越大，自感系数就越大 B．线圈中的电流等于零时，自感系数也等于零 C．线圈插入铁芯后，自感系数会明显增大 D．把线圈匝数增加一些，自感系数变大 【变式3-3】自感系数 （1）自感电动势：，其中是___________；L是___________，简称自感或电感。单位：___________，符号：___________。 （2）自感系数与线圈的_________、___________、___________，以及是否有___________等因素有关。 1．下列物理量与其国际单位的对应关系中，错误的一组是（　　） A．磁感应强度——特斯拉 B．磁通量——韦伯 C．自感系数——亨利 D．磁通量变化率——赫兹 2．如图是某同学研究“电感现象”时设置的实验电路，图中线圈的自感系数很大且电阻不计，三个灯泡规格完全相同，现将开关闭合，待电路稳定后迅速将开关断开，则在这以后所观察到的现象是（　　） A．甲丙两个灯泡同时熄灭 B．三个灯泡同时闪亮一下再熄灭 C．甲乙两灯逐渐熄灭，丙灯亮一下再熄灭D．甲丙两灯亮度立即减弱再逐渐熄灭，乙灯亮一下再熄灭 3．在图示电路中，两个灯泡和的规格相同，与线圈L串联，与可调电阻串联。闭合开关S，调节电阻和，使两个灯泡都正常发光，然后断开开关S。则（　　） A．和都立即熄灭 B．和都逐渐熄灭 C．逐渐熄灭，立即熄灭 D．先闪亮一下然后熄灭，立即熄灭 4．下列关于生活中的电磁现象的说法，错误的是（　　） A．飞机采用导电橡胶轮胎，可将飞行中机体摩擦积累的静电导入大地 B．印刷厂增加车间湿度，是利用静电吸附消除纸张表面的静电荷 C．干燥季节触摸金属门把手的“触电”感，是人体积累的静电发生放电的现象 D．手机无线充电的工作原理，是利用电磁感应实现能量的无线传输 5．如图所示，A、B是完全相同的两只小灯泡，是自感系数很大、直流电阻不计的线圈，下列说法正确的是（　　） A．闭合电键S瞬间A灯逐渐变亮，B灯立即亮 B．电键闭合一段时间后A灯和B灯亮度相同 C．断开电键S瞬间B灯立即熄灭 D．断开电键S瞬间A灯逐渐熄灭 6．在物理兴趣活动时，兆兵老师组织10位同学进行了“千人震”实验。实验电路如下图，两节干电池，开关，带铁芯的多匝线圈（电阻很小），同学们彼此之间手拉手连入电路。先闭合开关，待电路稳定后再断开开关，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关瞬间，同学们有触电的感觉 B．断开开关瞬间，同学们有触电的感觉 C．断开开关瞬间，流过同学们的电流突然减小 D．断开开关瞬间，流过同学们的电流方向为A到B 7．如图所示，L是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻不可忽略，A、B是两个完全相同的小灯泡。以下说法正确的是（　　） A．闭合开关S瞬间，A、B灯立即变亮 B．闭合开关S待电路稳定后，A灯与B灯亮度相同 C．断开开关S，A、B灯均慢慢熄灭 D．断开开关S，流过L的电流方向与原来相反 8．如图所示的电路中，L是电阻不计的电感线圈，C是电容器，闭合开关S，待电路达到稳定状态后再断开S，LC电路中将产生电磁振荡。规定电感L中的电流方向从a到b为正，断开开关时刻，下图中能正确表示电感线圈中的电流i随时间t变化规律的是（　　） A． B．C． D． 9．（多选）如图所示，L是一个自感系数很大的自感线圈，开关闭合电路稳定后，小灯泡能正常发光。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关时，小灯泡立即变亮 B．闭合开关时，小灯泡逐渐变亮 C．断开开关时，小灯泡立即熄灭 D．断开开关时，小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭 10．（多选）电磁学知识在科技生活中有广泛的应用，下列相关说法正确的是（　　） A．图甲中，高压输电线的上方还有两条导线，可以形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来，免遭雷击，是利用了静电屏蔽的原理 B．图乙中，线圈在电路中产生的自感电动势一定会大于原来电路中的电源电动势 C．图丙中，自制金属探测器是利用地磁场来进行探测的 D．图丁中，在磁电式仪表内把线圈绕在铝框骨架上可以增加电磁阻尼的作用 11．（多选）如图所示电路为演示自感现象的实验电路。实验时，先闭合开关S，电路达到稳定后，通过线圈L的电流为I1，通过小灯泡L2的电流为I2，小灯泡L2处于正常发光状态。以下说法正确的是（　　） A．S闭合后，L1灯、L2灯都立即亮 B．S闭合后，通过线圈L的电流逐渐增大到稳定值 C．S断开后，小灯泡L2中的电流由I1逐渐减为零，方向与I2相反 D．S断开后，小灯泡L2立刻熄灭 12．（多选）用图1电路探究自感电路中的电流变化，用电流传感器记录显示。电源电动势为E，内阻为r，定值电阻为R，电感线圈的自感系数为L（直流电阻不计），电流传感器A可视为电阻不计的电流表。闭合开关，电流传感器显示电流变化如图2，t0后电流接近稳定，不考虑电磁辐射，则（　　） A．电路稳定时的最大电流为 B．t=0时刻，电感线圈消耗的电功率最大 C．闭合开关瞬间，线圈的自感电动势不可能大于E D．0~t0时间内，通过电阻的电荷量为 13．如图甲所示的电路中，、为完全相同的电流传感器（内阻不计）。闭合开关K，得到如图乙所示的图像。已知灯泡电阻为，，。由图像可得，电源电动势______V，内阻______Ω。 14．如图所示电路中，A1和A2是两个完全相同的灯泡。闭合开关S后，逐渐变亮的灯泡是___________（选填“A．灯泡A1”或“B．灯泡A2”），经过一小段时间后，发现灯泡A1和A2亮度相同。断开开关S，将滑动变阻器R2滑片向___________（选填“A．左”或“B．右”）移动，再次闭合开关S并经过一小段时间后，断开开关S，灯泡A2先闪亮一下再熄灭。 15．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中。 (1)如图甲所示，小明同学用小磁针代替电流表判断回路中是否有感应电流以及感应电流的方向。为使小磁针在回路中有电流时发生的偏转最明显，小磁针上方的导线应该________（填正确选项前的标号） A．东西方向放置 B．南北方向放置 C．任意方向放置均可 (2)图乙中，在实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片置于最________（选填“左”或“右”）端，然后再闭合开关；当实验结束，在开关还没断开，A、B两螺线管和铁芯也没分开放置的情况下，小龙同学直接用手去拆除某螺线管处的导线时，由于自感现象突然被电击了一下，则小龙同学被电击可能是在拆除________（选填“A”或“B”）螺线管所在电路时发生的。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $