搜索
第四章电磁感应第6节互感和自感第四章电磁感应1.知道什么是互感现象和自感现象．2.观察通电自感和断电自感实验现象，理解自感电动势在自感现象中的作用．(重点＋难点)3.知道自感电动势的大小与什么有关，理解自感系数和自感系数的决定因素．(重点)【基础梳理】一、互感现象1．互感：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的_________时，它所产生的___________会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫互感．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_________制成的．电流变化变化的磁场互感现象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．相互靠近二、自感现象当一个线圈中的电流_____时，它产生的_____的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在_______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做___________．三、自感电动势与自感系数1．自感电动势：E＝____，其中L是自感系数，简称自感或电感．单位：_____，符号：__．2．自感系数与线圈的_____、_____、_____，以及是否有铁芯等因素有关．变化变化它本身自感电动势LΔIΔt亨利H大小形状圈数四、自感现象中磁场的能量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_____，储存在_____中．2．线圈中电流减小时，_____中的能量释放出来转化为电能．磁场磁场磁场【自我检测】判断正误(1)两个线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象．()(2)自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反．()(3)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关．()(4)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势．()×××√探究思考断电自感的实验中，为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间？试从能量的角度加以解释．提示：开关断开后，线圈中储存的能量释放出来转化为电能，故灯泡发光会持续一段时间．对互感现象的理解和应用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．3．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，这时需要设法减小电路间的互感．在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在点1，现把它从1扳向2，如图所示，试判断在此过程中，在电阻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]单刀双掷开关接在点1上时，A线圈中的电流恒定不变，在铁芯中产生的磁场方向是沿铁芯自右向左．在单刀双掷开关由点1扳向点2的过程中，通过线圈A中的电流，先沿原方向减小到零，再由零增大到原电流值，所以B中产生的感应电流分两个阶段分析：(1)在A中电流沿原方向减小到零的过程中，A产生的磁场自右向左也跟着减弱，导致穿过线圈B的磁通量在减小．由楞次定律知，线圈B中会产生右上左下的感应电流，即流过电阻R的电流方向是P→Q.(2)在A中电流由零增大到原方向的电流的过程中，A产生的磁场自右向左也跟着增强，导致穿过线圈B的磁通量在增大．由楞次定律知，线圈B中会产生左上右下的感应电流，即通过电阻R的电流方向是Q→P.综上分析知，全过程中流过电阻R的电流方向先是P→Q，然后是Q→P，所以A对．[答案]A(多选)如图所示是一种延时装置的原理图，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A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用C．如果断开B线圈的开关S2，无延时作用D．如果断开B线圈的开关S2，延时将变化解析：选BC.线圈A中的磁场随开关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，所以选项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，所以选项C正确，D错误．对自感现象的理解1．自感现象的特点(1)自感现象是由于通过导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象．(2)自感电动势的作用：总是阻碍导体中原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用．(3)自感电动势的方向：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，自感电动势与原来电流方向相反；当原来电流减小时，自感电动势与原来电流方向相同，同样遵循“增反减同”的规律．2．通电自感与断电自感比较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，灯泡逐渐变亮电流立刻变大，灯泡变亮，然后逐渐变暗与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡断电时电流逐渐减小灯泡逐渐变暗电流方向不变电路中稳态电流为I1、I2①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命题视角1对自感电动势的理解(2019·南昌高二检测)关于线圈中自感电动势大小的说法中正确的是()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[思路点拨]影响自感电动势大小的两个因素：(1)线圈自感系数越大产生的自感电动势越大．(2)电流变化越快产生的自感电动势越大．[解析]电感一定时，电流变化越快，ΔIΔt越大，由E＝LΔIΔt知，自感电动势越大，A错，B对；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；当通过线圈的电流最大时，电流的变化率为零，自感电动势为零，故D错．[答案]B命题视角2对通电自感现象的分析(2019·长沙一中高二检测)如图所示，电路中自感线圈电阻很小，可以忽略不计．R的阻值和L的自感系数都很大，A、B为两个完全相同的灯泡，电源为理想电源，当S闭合时，下列说法正确的是()A．A比B先亮，然后A灭B．B比A先亮，然后A灯逐渐变亮C．A、B一起亮，然后A灭D．A、B一起亮，然后B灭[思路点拨]S闭合瞬间，含电感线圈的支路相当于断路；稳定后，自感线圈相当于导体．[解析]S闭合时，由于与A灯串联的线圈L的自感系数很大，故在线圈上产生很大的自感电动势，阻碍电流的增大，所以B比A先亮，由于L的直流电阻很小，所以稳定后A灯的电流变大，A灯逐渐变亮，故A、C、D错误，B正确．[答案]B命题视角3对断电自感现象的分析(2019·济南外国语学校高二检测)如图甲、乙中，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将立即熄灭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，然后渐渐变暗[思路点拨][解析]甲图中，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中的自感电动势的作用使得支路中的电流瞬时不变，以后渐渐变小，A、B错误；乙图中，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的电流瞬间要变大，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]D自感问题的分析技巧(1)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，电流逐渐减小．(2)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．(3)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．(4)电流减小时，自感线圈中电流大小一定小于原先所通的电流大小，但自感电动势可能大于原电源电动势．(5)在线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍电流的变化，但“阻碍”不是“阻止”，“阻碍”实质上是“延缓”．