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一、互感现象┄┄┄┄┄┄┄┄①1．定义：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象。产生的电动势叫做互感电动势。2．应用：互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，变压器、收音机的“磁性天线”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。①[判一判]1．两线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象(×)2．在实际生活中，有的互感现象是有害的，有的互感现象可以利用(√)3．只有闭合的回路才能产生互感(×)二、自感现象和自感系数┄┄┄┄┄┄┄┄②1．自感现象：当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场在它本身激发出感应电动势的现象。2．自感电动势：由于自感而产生的感应电动势。3．通电自感和断电自感电路现象自感电动势的作用通电自感接通电源的瞬间，灯泡A1逐渐地亮起来阻碍电流的增加断电自感断开开关的瞬间，灯泡A逐渐变暗，直至熄灭阻碍电流的减小4.自感电动势的大小：E＝LΔIΔt，其中L是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，符号为H。5．自感系数大小的决定因素：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。[说明]对自感电动势的几点说明(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，因而在原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。(3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，起到推迟电流变化的作用。②[判一判]1．线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关(×)2．线圈自感电动势的大小与自感系数L有关，反过来，L与自感电动势也有关(×)3．线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势(√)4．在自感现象中，感应电流的方向一定和原电流的方向相同(×)三、磁场的能量┄┄┄┄┄┄┄┄③1．自感现象中的磁场能量(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。2．电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中电流变化的“惯性”。[说明]电感L在自感现象中能量转化的作用电感L越大，当接通电路使线圈中通电时产生的自感电动势越大，电源克服自感电动势所做的功越多，电能转化的磁场能越多，因而当线圈中电流稳定时，线圈储存的磁场能也越多，且这个过程持续时间越长；当断开电路使线圈中电流减小时，磁场能转化的电能越多，且持续的时间也越长。③[选一选][多选]如图所示，是一种延时开关的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则()A．由于线圈A的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用B．由于线圈B的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用C．如果断开线圈B的开关S2，无延时作用D．如果断开线圈B的开关S2，延时将变长解析：选BC线圈A中的磁场随S1的闭合而产生，随S1的断开而消失。当S1闭合时，线圈A中的磁场穿过线圈B，当S2闭合，S1断开时，线圈A在线圈B中的磁场变弱，线圈B中有感应电流，B中电流的磁场继续吸引D而起到延时的作用，所以B正确，A错误；若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，所以C正确，D错误。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两个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到另一个电路。变压器就是利用互感现象制成的。[典型例题]例1.如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是()A．t1时刻，两环作用力最大B．t2和t3时刻，两环相互吸引C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥D．t3和t4时刻，两环相互吸引[解析]t1时刻感应电流为零，故两环作用力为零，A错误；t2和t3时刻A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，故相互吸引，B正确，C错误；t4时刻A中电流为零，两环无相互作用，D错误。[答案]B[即时巩固]1.在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在1处，现把它从1扳到2，如图所示，试判断在此过程中，电阻R上的电流方向是()A．先由P→Q，再由Q→PB．先由Q→P，再由P→QC．始终由Q→PD．始终由P→Q解析：选C开关由1扳到2，线圈A中电流产生的磁场由左向右先减小后反向增加，由楞次定律可得，R中电流始终由Q→P，C正确。1.对自感现象的分析思路(1)明确通过自感线圈的电流的变化情况(是增大还是减小)。(2)根据“增反减同”，判断自感电动势的方向。(3)分析阻碍的结果：当电流增大时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；当电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小。2．通电自感和断电自感的比较通电自感断电自感自感电路器材规格A1、A2同规格，R＝RL1，L1的自感系数较大L2的自感系数很大(有铁芯)自感现象S闭合瞬间，A2立即亮起来，A1逐渐变亮，最终一样亮S断开时，A渐渐熄灭产生原因S闭合时，流过L1的电流迅速增大，使L1产生自感电动势，阻碍电流的增大，流过A1的电流比流过A2的电流增大得慢，又R＝RL1，最终流过A1、A2的电流一样大S断开时，流过L2的电流减小，L2产生自感电动势阻碍电流的减小，使电流继续存在一段时间。在S断开后，通过L2的电流会通过A(与原来A的电流方向相反)，A不会立即熄灭，若RL2＜RA，原有IL2＞IA，则A熄灭前要闪亮一下，若RL2≥RA，原有IL2≤IA，则A逐渐熄灭等效理解电感线圈的作用相当于一个阻值无穷大的电阻(短时间内减小为其直流电阻)电感线圈的作用相当于一个瞬时电源(其电动势在短时间内减小为零)3.电阻和电感在电路中的区别电阻R电感L阻碍作用对电流有阻碍作用对变化的电流有阻碍作用表现导线发热产生自感现象大小因素电阻越大，对电流的阻碍作用越大，电流一定时产生的电势差越大电感越大，电流变化越快，对电流的阻碍作用越大，产生的自感电动势越大决定因素长度、横截面积、电阻率、温度线圈的大小、形状、有无铁(或磁)芯以及匝数等[典型例题]例2.[多选]如图所示甲、乙电路中，自感线圈L的电阻很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，下列说法正确的是()A．在电路甲中，断开S，A将逐渐变暗B．在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后逐渐变暗C．在电路乙中，断开S，A将逐渐变暗D．在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后逐渐变暗[解析]由题图知，电路甲中，灯泡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中的自感电动势使得支路中的电流瞬间不变，以后渐渐变小，A正确，B错误；电路乙中，灯泡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变小，此瞬间电感线圈中的电流不变，电感线圈相当于一个电源给灯泡A供电。因此反向流过A的电流瞬间变大，然后逐渐变小，所以灯泡要先更亮一下，然后渐渐变暗，C错误，D正确。[答案]AD[点评](1)断开开关后，灯泡是否瞬间变得更亮，取决于电路稳定时两支路中电流的大小关系，即由两支路中电阻的大小关系决定。(2)若断开开关后，线圈与灯泡不能组成闭合回路，则灯泡会立即熄灭。(3)自感线圈直流电阻小与直流电阻不计含义不同，稳定时，前者相当于定值电阻，后者出现短路。[即时巩固]2．(2017·北京高考)图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是()A．图1中，A1与L1的电阻值相同B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等解析：选C题图1中，稳定时通过A1的电流记为I1，通过L1的电流记为IL。S1断开瞬间，A1突然变亮，可知ILI1，因此A1和L1电阻不相等，所以A、B错误；题图2中，闭合S2时，由于自感作用，通过L2与A2的电流I2会逐渐增大，而通过R与A3的电流I3立即变大，因此电流不相等，所以D错误；由于最终A2与A3亮度相同，所以两支路电流I相同，根据部分电路欧姆定律，两支路电压U与电流I均相同，所以两支路电阻相同。由于A2、A3完全相同，故变阻器R与L2的电阻值相同，所以C正确。[典型例题]例3.如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值。在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开开关S。如选项图所示，表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是()[解析]开关S闭合的瞬间，由于L的阻碍作用，由R与L组成的支路相当于断路，后来由于L的阻碍作用不断减小，相当于外电路并联部分的电阻不断减小，根据闭合电路欧姆定律I＝ER＋r，整个电路中的总电流增大，由U内＝Ir得内电压增大，由UAB＝E－Ir得路端电压UAB减小。电路稳定后，由于R的阻值大于灯泡D的阻值，所以流过L支路的电流小于流过灯泡D的电流。当开关S断开时，由于L的自感作用，流过灯泡D的电流立即与L中电流相等，与灯泡D原来的电流方向相反且逐渐减小，即UAB反向减小，选项B正确。[答案]B[点评](1)L中电流变化时，自感电动势对电流有阻碍作用，随时间延续，其阻碍作用逐渐变小。(2)UAB有正负之分，根据流过D的电流方向确定UAB的正负。[即时巩固]3.(2018·深圳质检)如图所示电路中，L是绕在铁芯上的线圈，它与电阻R、开关K1和电池E可构成闭合回路，线圈上的箭头表示线圈中电流的正方向。初始时，开关K1和K2都处于断开状态。设在t＝0时刻，接通开关K1，经过一段时间，在t＝t1时刻，再接通开关K2，则选项图中能正确表示线圈中的电流I随时间t变化的图线是()解析：选A在t＝0时刻，接通开关K1，通过线圈的电流从无到有，因自感电动势的产生，电流逐渐增大直到稳定，在t＝t1时刻，再接通开关K2时，线圈中的电流将减小，因自感电动势的存在，电流逐渐减小为零，由楞次定律可知，线圈中电流的方向不变，故只有选项A正确。1．(2018·长沙一中月考)关于自感现象、自感系数、自感电动势，下列说法正确的是()A．当线圈中通以恒定电流时，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解析：选D自感系数是描述线圈特性的物理量，只与线圈本身有关。当线圈中通以恒定电流时，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，自感电动势方向与电流变化的方向相反。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ΔIΔt成正比，选项D正确。2.(2018·南通如东中学期末)在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大而电阻不能忽略的线圈，E为电源，S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的情况，下列说法正确的是()A．闭合开关，a先亮，b后亮，稳定后a、b一样亮B．闭合开关，b先亮，a后亮，稳定后b比a更亮一些C．断开开关，a逐渐熄灭，b先变得更亮后再与a同时熄灭D．断开开关，b逐渐熄灭，a先变得更亮后再与b同时熄灭解析：选