2.4 互感和自感 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第二册

第二章电磁感应 第四节 互感和自感 了解自感电动势的表达式E=L，知道自感系数的决定因素。 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。 02 了解互感现象及其应用。 01 03 重点 重难点 重点 了解自感现象中的能量转化。 04 重点 互感现象 01 当手机靠近无线充电基座时，两者并未接触，手机为什么能够被充电呢？ 公司logo 公司logo 情境导入 互感现象 1.互感和互感电动势：两个相互靠近但导线不相连的线圈A、B，当线圈A中的电流发生变化时，它产生的变化的磁场在线圈B中激发出了感应电动势。根据对称性思想，线圈B中感应电流的变化，同时也会在线圈A中产生相应的感应电动势，这种现象称为互感，所产生的感应电动势称为互感电动势。 公司logo 公司logo 核心知识 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。 变压器 耳机充电仓 公司logo 公司logo 核心知识 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。 电路板抗干扰布线 加油站禁止打电话 公司logo 公司logo 核心知识 1.(多选)(2024·广东省大湾区高二期末)一款无线充电的送餐机器人的充电原理如图所示，地面供电装置将电能传输至安装于机器人底部的感应装置中，从而给机器人充电。下列说法中正确的是 A.该无线充电过程利用了互感现象 B.地面供电装置接入的是恒定电流 C.地面供电装置会产生随时间变化的磁场 D.充电时，穿过感应装置中线圈的磁通量 是恒定不变的 √ √ 例题 该无线充电过程利用了电磁感应中的互感，A正确； 地面供电装置要产生随时间变化的磁场，所以接入的是变化的电流，B错误，C正确； 充电时，穿过感应装置中线圈的磁通量是变化的，这样才能产生感应电流，D错误。 自感现象 02 1.按照如图所示电路图连接电路。 (1)开关S接通时，灯泡1和2的发光情况 有什么不同？ 灯泡2立即发光，而灯泡1是逐渐亮起来的。 (2)根据楞次定律结合电路图分析该现象产生的原因。 接通电源的瞬间，电流增加，线圈L中产生感应电动势。根据楞次定律，感应电动势会阻碍电流的增加，所以灯泡1慢慢地亮起来。 公司logo 公司logo 观察与思考 2.按照如图所示电路图连接电路。 (1)若灯泡的电阻小于线圈L的直流电阻，先闭合开关使灯泡发光，稳定后断开开关。观察开关断开时灯泡的亮度变化，并解释原因。若灯泡电阻大于线圈L的直流电阻，灯泡的亮度如何变化？ 答案　灯泡逐渐熄灭。开关断开时，通过线圈L的电流减小，这时会出现感应电动势阻碍线圈L中的电流减小，线圈中产生与原方向相同的电流，与灯泡构成闭合回路，所以灯泡逐渐熄灭。若灯泡电阻大于线圈L的直流电阻，则灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭。 公司logo 公司logo 观察与思考 (2)开关断开前后，流过灯泡的电流方向相同吗？ 答案　开关闭合时，流过灯泡的电流方向向左，开关断开瞬间，流过灯泡中的电流方向向右，所以开关断开前后，流过灯泡的电流方向相反。 公司logo 公司logo 观察与思考 自感现象 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，这种现象称为自感。由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。 2.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。 公司logo 公司logo 核心知识 3.对线圈阻碍作用的理解 若电路中的电流正在改变，线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使通过线圈的电流不能突变。 若电路中的电流是稳定的，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。 线圈通电和断电时线圈中电流的变化规律如图。 公司logo 公司logo 核心知识 公司logo 公司logo 核心知识 在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，你能说出其中的道理吗？ 答案　两股导线中的电流等大反向，它们产生的磁场方向相反，磁通量相互抵消，不论导线中的电流如何变化，线圈中的磁通量始终为0，所以消除了自感现象的影响。 公司logo 公司logo 讨论与交流 2.(多选)(2025·广州市高二期末)如图所示，L是自感系数很大的线圈，直流电阻为R，A、B和C是三个相同的小灯泡，电阻也为R。下列判断正确的是 A.闭合开关S的瞬间，A、C灯同时亮，B灯缓慢亮 B.闭合开关S一段时间后，A、B灯一样亮 C.断开开关S的瞬间，a点的电势比b点高 D.断开开关S的瞬间，A灯闪亮一下后再熄灭 √ √ 例题 闭合开关S的瞬间，A、C灯同时亮，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，所以B灯缓慢亮，故A正确； 闭合开关S一段时间后，由于线圈的直流电阻为R，可知B灯支路总电阻大于A灯电阻，则A灯电流大于B灯电流，A灯比B灯亮，故B错误； 断开开关S的瞬间，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小，且方向由b点到a点，线圈相当于电源，即b点为负极，a点为正极，所以a点的电势比b点高，故C正确； 断开开关S的瞬间，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小，且与A、B灯构成回路，由于断开开关前通过线圈B的电流小于A灯的电流，所以A灯不会闪亮一下后再熄灭，故D错误。 3.的电感线圈L和定值电阻R等元件组成如图甲所示电路。闭合开关，待电路稳定后，两支路电流分别为I1和I2。断开开关前后的一小段时间内，电路中电流随时间变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是 A.断开开关前灯泡中电流为I1 B.灯泡电阻小于电阻R和线圈L 的总电阻 C.断开开关后小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭 D.断开开关后电阻R所在支路电流如曲线b所示 √ 断开开关S前后的一小段时间内，通过电感线圈L的电流方向是不变的，则电感线圈L所在支路的电流如曲线a所示，小灯泡所在支路的电流如曲线b所示，则断开开关前，灯泡中电流为I2，故A、D错误； 由题图乙可知，断开开关S前通过电感线圈的电流大于通过小灯泡的电流，所以断开开关S前，小灯泡的电阻大于定值电阻R和电感线圈L的总电阻，故B错误； 断开开关S后，电感线圈L产生的自感电动势阻碍电流的减小，电感线圈L相当于电源，由于线圈L、定值电阻R和灯泡重新组成回路，且断开开关S前电感线圈L所在支路的总电阻小于小灯泡的电阻，则其电流大于流过小灯泡的电流，则断开开关S后小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭，故C正确。 例题 自感中“闪亮”与“不闪亮”问题   与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡 电路图     通电时 电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮 电流I1突然增大，灯泡立刻变亮，然后I2逐渐增大，I1逐渐减小达到稳定 公司logo 公司logo 总结提升 断电时 电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，灯泡中电流方向不变 ①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗； ②若I2>I1，灯泡闪亮后逐渐变暗。 两种情况灯泡中电流方向均改变 公司logo 公司logo 总结提升 自感电动势的大小和自感系数 03 根据法拉第电磁感应定律，自感电动势的大小与哪些因素有关？ 答案　自感电动势是感应电动势的一种，根据法拉第电磁感应定律，其大小与穿过线圈的磁通量的变化率成正比，即E∝。线圈中变化的电流所激发的磁感应强度B与电流的变化率成正比，即B∝；结合磁通量公式Φ=BS，可推知自感电动势与电流的变化率成正比，即E=L。 公司logo 公司logo 观察与思考 1.自感电动势 理解：为电流的变化率，电流变化越快， 电流变化率越大，自感电动势也越大。 自感系数 公司logo 公司logo 核心知识 2.自感系数 决定因素: 面积大小 匝数多少 有无铁芯 亨利（H） 物理意义: 单位： 表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量 毫亨（m H） 微亨（μH） 1H=103mH=106 μH 甲：一条导线弯了几匝的线圈 乙：几千匝的线圈线圈，空芯 丙：在铁芯上绕了几千匝的线圈， 甲 乙 丙 公司logo 公司logo 核心知识 4.关于自感现象、自感系数、自感电动势，下列说法正确的是 A.当线圈中通恒定电流时，线圈中没有自感现象，线圈自感系数为零 B.线圈中电流变化越快，线圈的自感系数越大 C.自感电动势与原电流方向相反 D.对于确定的线圈，其产生的自感电动势与其电流变化率成正比 √ 例题 当线圈中通恒定电流时，线圈中没有自感现象，不产生自感电动势，但是线圈自感系数不为零，选项A错误； 线圈中电流变化越快，产生的自感电动势越大，线圈的自感系数与电流变化快慢无关，选项B错误； 根据楞次定律，当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流增大，自感电动势方向与原电流方向相反；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流减小，自感电动势方向与原电流方向相同，选项C错误； 对于确定的线圈，自感系数L一定，其产生的自感电动势与其电流变化率成正比，选项D正确。 自感系数 自感现象 互感现象 互感和自感 互感现象：两个不相连的电路，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。 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的现象。 自感系数L：来描述电感线圈对其中电流的阻碍作用。 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $