1、第6节 互感和自感, 学习目标定位 1了解互感现象及互感现象的应用 2了解自感现象，认识自感电动势对电路中电流的影响 3了解自感系数的意义和决定因素 4知道磁场具有能量,课前预习 自主学习,基础知识梳理,一、互感现象 1定义：两个互相靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的 会在另一个线圈中产生 的现象 2应用：利用互感现象可以把 由一个线圈传递到另一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛的应用，变压器就是利用 现象制成的 3互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅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两个 的电路之间，互感现象有时会影响电路的正常工作，要设法
2、减小电路间的互感,磁场,感应电动势,能量,互感,相互靠近,二、自感现象 1定义：当一个线圈中的电流发生变化时，它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在它本身激发出 ，这种现象称为自感 2自感电动势 (1)定义：由于 而产生的感应电动势(2)公式：E .其中L是线圈的自感系数，简称自感或电感,感应电动势,自感,(3)方向：由楞次定律知，自感电动势总是 原来导体中电流的变化 当回路中的电流增加时，自感电动势和原来电流的方向 ； 当回路中的电流减小时，自感电动势和原来电流的方向 自感对电路中的电流变化有阻碍作用，使电流不能马上变为最大值或零,阻碍,相反,相同,3自感现象的应用和
3、防止 (1)应用：如日光灯电路中的镇流器，无线电设备中和电容器一起组成的振荡电路等 (2)防止：制作精密电阻时，采用双线绕法，防止自感现象的发生，减小因自感而造成的误差,三、自感系数 1决定因素：由线圈 、 、 以及是否有 决定 线圈越长，单位长度上线圈的匝数越多，横截面积越大，它的自感系数越 ；线圈中插入铁芯，自感系数会增大很多 2单位：自感系数的单位是 (H)，1 mH H，1 H H.,大小,形状,匝数,铁芯,大,亨利,103,106,四、磁场的能量 1通电时，线圈中电流增大，磁场从无到有，电源把能量输送给 ，储存在 中 2断电时，线圈中电流减小，磁场中的能量释放出来转化为 能.,磁场,
4、磁场,电,知识精讲 易错辨析,教材要点解读,1通电自感和断电自感的比较,要点一 通电自感和断电自感,有的同学误认为线圈对变化电流的阻碍作用与对稳定电流的阻碍作用相同 辨析：(1)两种阻碍作用产生的原因不同 线圈对稳定电流的阻碍作用，是由绕制线圈的导线的电阻决定的，对稳定电流阻碍作用产生的原因，是金属对定向运动电子的阻碍作用，具体可用金属导电理论理解 线圈对变化电流的阻碍作用，是由线圈的自感现象引起的，当通过线圈中的电流变化时，穿过线圈的磁通量发生变化，产生自感电动势，阻碍电流的变化,(1)自感电动势阻碍自身电流的变化，但不能阻止，且自感电动势阻碍自身电流变化的结果，会对其他电路元件的电流产生影
5、响 (2)自感电动势的大小跟自身电流变化的快慢有关，电流变化越快，自感电动势越大 (3)电流减小时，自感线圈中电流大小一定小于原先所通电流大小，自感电动势可能大于原电源电动势,(多选)图甲、乙电路中，电阻R和电感线圈L的电阻都很小接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则( )A在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗 B在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗 C在电路乙中，断开S，A将渐渐变暗 D在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗,例 1,【解析】 甲图中，电灯A与电感线圈L在同一个支路中，流过的电流相同，断开开关S时，线圈L中的自感电动势要维持原电流不变，所以，开关断开的瞬间，
6、电灯A的电流不变，以后电流渐渐变小因此，电灯渐渐变暗乙图中，电灯A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小(因为电感线圈的电阻很小)，断开开关S时电感线圈的自感电动势要阻碍电流的变小，电感线圈相当于一个电源给灯A供电，因此在这一短暂的时间内，反向流过A的电流是从IL开始逐渐变小的，所以电灯要先亮一下，然后渐渐变暗故选项A、D正确 【答案】 AD,【方法总结】 自感问题的求解： 自感现象是由于通电导体(线圈)自身电流发生变化时，该电流磁场发生变化，因而线圈内磁通量发生变化，导致的电磁感应现象因此，自感现象只是电磁感应现象的一种特例，它仍遵循电磁感应定律分析自感现象除弄清这一点之外，还必须抓住以
7、下三点： (1)自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化当原来电流增大时，自感电动势的方向与原来电流方向相反；当原来电流减小时，自感电动势的方向与原来电流方向相同,(2)“阻碍”不是“阻止”“阻碍”电流变化的实质是使电流不发生“突变”，使其变化过程有所延缓 (3)当电路接通瞬间，自感线圈相当于断路；当电路稳定时，相当于电阻，如果线圈没有电阻，相当于导线(短路)；当电路断开瞬间，自感线圈相当于电源,张老师在课堂上演示了如图所示的实验，电源电动势为1.5 V，人两手间电阻设为200 k，L为自感系数很大的电感线圈当开关S1和S2都闭合稳定时，电流表A1、A2的示数分别为0.6 A和0.4 A当断开S
8、2，闭合S1，电路稳定时电流表A1、A2的示数都为0.5 A实验前先将两开关都断开,变式训练 1-1,(1)以下操作能使人有触电感觉的是( ) A先将S1和S2闭合，稳定后再突然断开S1 B先将S1和S2闭合，稳定后再突然断开S2 C保持S2断开，先闭合S1，稳定后再突然断开S1 D由于电源电动势只有1.5 V，无论怎样操作都不会使人有触电的感觉 (2)任意操作两开关，有可能烧坏的是 ( ) A电流表A1 B电流表A2 C小灯泡 D所有仪器都不会烧坏,(3)保持S2断开，先闭合S1待稳定后突然打开S1，此时A、B两点中电势较高的点是_点，A、B间瞬时电压的最大值为_kV. 解析：(1)当开关闭
9、合后，电感线圈与同学们并联，由于电源为1.5 V的新干电池，所以电流很小当断开时，电感线圈电流发生变化，导致电感线圈产生很强的电动势，从而使同学们有触电的感觉故保持S2断开，先闭合S1，稳定后再突然断开S1，C选项正确 (2)任意操作两开关，如果出现较强的感应电动势，小灯泡有可能烧坏，C选项正确,(3)保持S2断开，先闭合S1待稳定后突然打开S1，因电流的减小，导致感应电动势产生，从而阻碍电流的减小，则线圈相当于瞬间电源的作用，此时A、B两点中电势较高的点A.当突然打开S1，经过人的电流为0.5 A，而人的电阻为200 k，由欧姆定律可知，UIR0.5200 kV100 kV. 答案：(1)C
10、 (2)C (3)A 100,要点二 自感现象中的图象问题,在如图所示的电路中，S闭合时流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，将S突然断开，则S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流I随时间t变化的图线是图中的( ),例 2,【分析】 解答此题应把握以下两点：(1)S断开瞬间，线圈产生感应电动势阻碍电流减小，使得线圈中电流逐渐减小(2)S断开瞬间，灯泡中电流大小始终等于线圈中电流大小 【解析】 S断开后：【答案】 D,【方法总结】 (1)本题易误选A项，认为由于自感现象阻碍灯泡中电流的变化，使灯泡中电流由1 A逐渐减小为零实际上，自感电动势的效果是使线圈L上的电流逐渐减小 (2)本题
11、的第二个易错选的是B项，原因是没有注意到断开开关后通过灯泡的电流要反向,如图所示，电键S原先闭合，电路处于稳定状态，在某一时刻t1突然打开电键S，则通过电阻R1中的电流I1随时间变化的图象是( ),变式训练 2-1,解析：电键S闭合，电路处于稳定状态时，流过电阻R1的电流保持不变，某一时刻t1突然打开电键S时，电感对电流的变化起阻碍作用，发生自感现象，电感L相当于电源，R1、R2、L构成闭合回路，电流I1反方向流过电阻R1，并逐渐减小，D选项正确 答案：D,知识反馈 自查自评,课堂巩固训练,1.(多选)下列说法正确的是( ) A当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势 B当线圈中电流反向时，线
12、圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反 C当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反 D当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反,解析：由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中电流不变时，不产生自感电动势，A对；当线圈中电流反向时，相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，B错；当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，C对；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同，D错 答案：AC,2(2017平遥中学质检)如图所示的电路中，
13、电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，设实验过程中灯泡均没有损坏，则( )AS闭合瞬间，LA不亮，LB很亮；S断开瞬间，LA 、LB 立即熄灭 BS闭合瞬间，LA 很亮，LB 逐渐亮；S断开瞬间，LA 逐渐熄灭，LB 立即熄灭,CS闭合瞬间，LA、LB同时亮，然后LA逐渐变暗到熄灭，LB变得更亮；S断开瞬间，LA亮一下才熄灭，LB立即熄灭 DS闭合瞬间，LA 、L B 同时亮，然后LA 熄灭，LB 亮度不变；S断开瞬间，LA 亮一下才熄灭，LB 立即熄灭 解析：S闭合瞬间，电感线圈L阻碍电流的增加，相当于断路，LA 、LB同时亮，电路稳定后，电感线圈相当于
14、导线，LA被短路，逐渐变暗到熄灭，LB变得更亮，S断开瞬间，电感线圈L发生自感现象，相当于电源，故LA 亮一下才熄灭，LB 立即熄灭，C选项正确 答案：C,3(2017都匀市期末)如图所示，电路中的A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器当开关S断开与闭合时，关于A、B两灯泡发光情况说法不正确的是( )AS刚闭合后，B灯亮一下又逐渐变暗，A灯逐渐变亮 BS刚闭合后，A灯亮一下又逐渐变暗，B灯逐渐变亮,CS闭合足够长时间后，A灯泡和B灯泡一样亮 DS闭合足够长时间后再断开，B灯立即熄灭，A灯逐渐熄灭 解析：S刚闭合后，线圈发生自感现象，阻碍原电
15、流的增大，相当于断路，电路稳定后，线圈相当于导线，故A灯亮一下，然后逐渐熄灭；B灯与电容器并联，开始时电容器充电，B灯逐渐变亮，A选项错误，B选项正确；S闭合足够长时间后，C中无电流，相当于断路，L相当于短路，B灯很亮，而A灯不亮，C选项错误；S闭合足够长时间后再断开，电容器相当于电源，B灯逐渐熄灭，A灯立即熄灭，D选项错误 答案：B,4(1)在研究自感现象时，自感系数较大的线圈一般都有直流电阻，某同学利用如图a所示的电路采用伏安法测定线圈的直流电阻，在实验测量完毕后，将电路拆去时应( ),A先断开开关S1 B先断开开关S2 C先拆去电流表 D先拆去电阻R (2)如图b所示是甲同学研究自感现象
16、的实验电路图，并用电流传感器显示出在t1103 s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流(如图c)已知电源电动势E9 V，内阻不计，灯泡L1的阻值为9 ，电阻R的阻值为2 . a开关断开时，流过灯泡的电流方向_(填“左到右”或“右到左”)，该同学观察到的现象为_ b线圈的直流电阻为_.,解析：(1)先断开开关S1或先拆去电流表或先拆去电阻R，流过线圈L的电流变小，发生自感现象，此时线圈L和电压表组成回路，感应电流从原电流开始减小，原先L中有较大的电流通过，现在这个电流将通过电压表，造成电表损坏，所以实验完毕应先断开开关S2，使线圈L和电压表断开，自感电流不会产生B选项正确 (2)a.开关S断开，线圈L发生自感现象，相当于电源，根据楞次定律可知，线圈L产生的感应电流向右，则通过灯泡的电流向左,答案：(1)B (2)a.右到左 灯泡闪亮一下后逐渐变暗 B4,
