第2章 4 互感和自感(Word讲义)-【满分思维】2026-2027学年高中物理选择性必修第二册学生用书（人教版）

4　互感和自感 [教材链接] 1.变化　感应电动势　互感电动势　2.变压器　3.相互靠近 [科学论证] 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在另一个线圈中产生感应电动势. 例1　BC　[解析] 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,故A错误;无线充电时手机受电线圈部分的工作原理是互感现象,故B正确;当穿过受电线圈的磁通量增加时,根据楞次定律可知,线圈会有收缩趋势,故C正确;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,故D错误. [教材链接] 1.线圈本身　感应电动势　自感电动势　 3.(1)电源　(2)磁场 [模型建构] 1.(1)通电时,跟滑动变阻器R串联的灯泡A2立刻亮起来,跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来. (2)电路接通时,电流由零开始增大,穿过线圈L的磁通量逐渐增大,为了阻碍磁通量的增大,感应电流产生的磁场与原来电流产生的磁场方向相反,感应电流阻碍了线圈L中电流的增大,即推迟了电流达到正常值的时间. 2.(1)开关S断开时,灯泡会逐渐熄灭.其原因是当开关S断开时,L中的电流突然减小,穿过L的磁通量减小,L中产生感应电流,其方向与原电流方向相同,阻碍原电流减小,此时L与A构成闭合电路,故A中还有一段持续电流,但A中的电流方向与原电流方向相反且开关S断开瞬间A中的电流比原电流小. (2)断开开关S后,A中的电流与L中的电流一致,只要满足L的直流电阻小于A的电阻,开关S断开瞬间,A就比原来更亮. 例2　D　[解析] 闭合S1,由于线圈的自感电动势,导致电路中电流慢慢增大,直到某一稳定值,选项A正确;闭合S1,电压表示数相当于线圈两端的电压,为U=E-I(R+r),电路中电流慢慢增大,直到某一稳定值,电压表示数逐渐减小至稳定值,选项B正确;待两电表示数稳定后,方可读取U、I的值,此时R0=,选项C正确;若先断开S1,L和电压表组成回路,原先L中有较大的电流通过,由于L的自感作用,现在这个电流将通过电压表,可能造成电表损坏,所以实验完毕应先断开S2,选项D错误. [教材链接] 1.E=L　自感系数　 例3　B　[解析] 电感一定时,电流变化越快,越大,由E=L知,自感电动势越大,故A错误,B正确;线圈中电流为零时,电流的变化率不一定为零,自感电动势不一定为零,故C错误;当通过线圈的电流最大时,若电流的变化率为零,自感电动势为零,故D错误. 随堂巩固 1.D　[解析] 互相垂直的线圈产生的磁场互相垂直,穿过各匝线圈的磁通量近似为零,此时互感的影响较小,D正确. 2.A　[解析] 开关S闭合时,线圈对电流的增大有阻碍作用,所以干路中的电流全部流经灯A,而灯B与R并联在电路中,故灯A先达到最亮;开关S断开时,线圈对电流的减小有阻碍作用,产生自感电动势,线圈与灯A组成闭合回路,所以灯A慢慢变暗,而灯B立刻熄灭,A正确. 3.CD　[解析] 开关闭合的瞬间,由于线圈中自感电动势的阻碍,甲灯先亮,乙灯后亮,故A错误;断开开关的瞬间,线圈中产生自感电动势,甲、乙两灯串联在一起构成闭合回路,两灯同时逐渐熄灭,故B错误;闭合开关,当电路稳定后,自感作用消失,又由于稳定时线圈的电阻与电路中的定值电阻R的阻值相同,故通过甲、乙两灯的电流相等,两灯亮度相同,故C正确;断开开关的瞬间,线圈中产生自感电动势,线圈的右端相当于电源的正极,与甲、乙两灯泡和定值电阻构成回路,因此n点的电势高于m点的电势,故D正确. 学科网（北京）股份有限公司 $ 4　互感和自感 学习任务一　互感现象 　　　　　 　　　　　 　　　　　 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空. 1.互感和互感电动势: 两个相互靠近的线圈,当一个线圈中的电流　　　　时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生　　　　　　　.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另一个线圈,　　　　　就是利用互感现象制成的.  3.危害:互感现象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,要设法减小互感.  [科学论证] 如图所示,在法拉第的实验中,两个线圈并没有用导线连接,当一个线圈中的电流变化时,在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢?         例1 (多选)[2026·山东菏泽一中高二月考] 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 学习任务二　自感现象、磁场中的能量 　　　　　 　　　　　 　　　　　 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空. 1.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　　　　　　　.这种现象称为自感.由于自感而产生的感应电动势叫作　　　　　　　.  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. 3.磁场的能量 (1)当开关闭合时,线圈中的电流从无到有,其中的磁场也是从无到有,这可以看作　　　　把能量输送给磁场,储存在磁场中.  (2)线圈中电流减小时,　　　　中的能量释放出来转化为电能.  [模型建构] 1.通电自感通电自感电路图如图所示,A1、A2是规格完全一样的灯泡.闭合开关S,调节滑动变阻器R,使A1、A2亮度相同, 再调节R1,使两灯正常发光,断开开关S,然后再闭合开关S,观察现象. (1)再闭合开关S时有什么现象发生?     (2)根据楞次定律结合电路图分析该现象产生的原因.       2.断电自感 断电自感电路图如图所示,线圈L的直流电阻大于灯泡A的电阻,闭合开关S,待灯泡A正常发光,然后断开开关S. (1)你观察到什么现象?试分析该现象发生的原因.     (2)要使开关S断开瞬间,A比原来更亮,需要满足什么条件?     例2 为测量线圈L的直流电阻R0,某研究小组设计了如图所示电路.已知线圈的自感系数较大,两电表可视为理想电表,其示数分别记为U、I,实验开始前,S1处于断开状态,S2处于闭合状态.关于实验过程,下列说法不正确的是 (　) A.闭合S1,电流表示数逐渐增大至稳定值 B.闭合S1,电压表示数逐渐减小至稳定值 C.待两电表示数稳定后,方可读取U、I的值 D.实验结束后,应先断开S1 【要点总结】 1.自感现象的四大特点 (1)自感电动势总是阻碍线圈中原电流的变化. (2)通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化. (3)电流稳定时,线圈就相当于普通导体. (4)自感现象表明磁场具有能量,自感现象当然遵守能量守恒定律. 2.通电自感与断电自感的比较 通电自感 断电自感 电路图 器材规格 A1、A2灯同规格,R接入电路的阻值等于RL,L较大 L很大(有铁芯),RL<RA 现象观察 开关S闭合瞬间,A2灯立即亮起来,A1灯逐渐变亮,最终一样亮 开关S断开时,A灯突然闪亮一下后再渐渐熄灭 能量转化 电能转化为磁场能 磁场能转化为电能 学习任务三　自感系数 　　　　　 　　　　　 　　　　　 [教材链接] 阅读教材,完成下列填空. 1.自感电动势:大小为　　　　　　,其中L是　　　　　　,简称自感或电感.  2.自感系数 例3 关于线圈中自感电动势的大小,下列说法中正确的是 (　) A.电感一定时,电流变化越大,自感电动势越大 B.电感一定时,电流变化越快,自感电动势越大 C.通过线圈的电流为零的瞬间,自感电动势为零 D.通过线圈的电流为最大值的瞬间,自感电动势最大 [反思感悟] 　     【要点总结】 1.自感电动势阻碍原电流的变化,而不是阻止原电流的变化,只是使原电流的变化时间变长,即自感电动势总是起推迟电流变化的作用. 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,自感电动势方向与原电流方向相同.(增反减同) 3.自感电动势的大小E=L,它可以超出线圈两端的原电压. 　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.(互感)在无线电仪器中,常需要在距离较近处安装两个线圈,并要求当一个线圈中有电流变化时,对另一个线圈中的电流的影响尽量小.图中两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是 (　) 2.(通电自感和断电自感)如图所示,A和B是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数相当大的线圈,其电阻与定值电阻R相同.由于存在自感现象,在开关S闭合和断开时, 灯A和B先后亮灭的顺序是 (　) A.S闭合时,A先达到最亮;S断开时,A后灭 B.S闭合时,B先达到最亮;S断开时,B后灭 C.S闭合时,A先达到最亮;S断开时,A先灭 D.S闭合时,B先达到最亮;S断开时,B先灭 3.(通电自感和断电自感)(多选)[2025·海南中学高二月考] 小宇为了研究自感现象,利用实验室提供的实验器材设计了如图所示的电路,其中甲、乙为两个完全相同的小灯泡,L为自感系数很大的线圈,且稳定时的电阻与电路中定值电阻R的阻值相同.则下列说法正确的是 (　) A.开关闭合的瞬间,甲、乙两灯同时变亮 B.断开开关的瞬间,甲灯立即熄灭,乙灯后熄灭 C.闭合开关,当电路稳定时甲、乙两灯的亮度相同 D.断开开关的瞬间,m点的电势低于n点的电势 学科网（北京）股份有限公司 $