高二物理（人教版）学案 选择性必修二 第二章 第4节　互感和自感

3/7第4节互感和自感(强基课—逐点理清物理观念)课标要求学习目标1.通过实验,了解自感现象。2.能举例说明自感现象在生产生活中的应用。1.了解互感现象及其应用。2.了解自感现象,能够通过电磁感应的规律分析通电、断电自感现象的成因。3.了解自感电动势的表达式,知道自感系数的决定因素,了解自感现象中的能量转化。逐点清(一)互感现象[多维度理解]1．互感现象：两个线圈之间没有导线相连，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____________的现象。2．互感电动势：互感现象中产生的感应电动势。3．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，变压器就是利用________制成的。4．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。[全方位练明]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，两环间作用力最大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2．(多选)目前无线电力传输已经比较成熟，如图所示为一种非接触式电源供应系统，这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力。利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电。下列说法正确的是()A．若A线圈中有电流，B线圈中就会产生感应电动势B．只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势C．A中电流越大，B中感应电动势越大D．A中电流变化越快，B中感应电动势越大逐点清(二)自感现象[多维度理解]1．自感现象：当一个线圈中的电流________时，它所产生的________的磁场在线圈本身激发出感应电动势的现象，由于自感而产生的感应电动势叫作______________。2．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_______亮起来_______电流的增加断电自感断开开关的瞬间,灯泡A逐渐_______。有时灯泡A会_______一下,然后逐渐变暗_______电流的减小3．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)线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化。(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体。(4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显。自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向。4．通电自感和断电自感比较项目通电自感断电自感自感电路器材规格A1、A2灯同规格,调节R=RL1,L1的自感系数较大L2的自感系数很大(有铁芯)、电阻较小自感现象在S闭合瞬间,A2灯立即亮起来了,A1灯逐渐变亮,最终两灯一样亮在开关S断开时,A灯逐渐熄灭或先闪亮一下再逐渐熄灭自感时流经灯泡的电流变化图像接通开关,流过灯泡A1的电流电路稳定后,断开开关,流过灯泡A的电流产生原因开关闭合时,流过线圈L1的电流增大,线圈L1产生自感电动势,阻碍电流的增大,流过A1灯的电流增大很慢,又R=RL1断开开关S时,流过线圈L2的电流减小,线圈产生自感电动势阻碍电流的减小,通过L2的电流会通过A灯(与原来通过A灯的电流方向相反),A灯不会立即熄灭。若RL2<RA,原来的电流IL2>IA,则A灯熄灭前要闪亮一下;若RL2≥RA,原来的电流IL能量转化有电能转化为L1中的磁场能L2中的磁场能转化为电能自感中“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,灯泡逐渐变亮电流突然增大,灯泡立刻变亮,然后逐渐减小达到稳定断电时电流逐渐减小,灯泡逐渐变暗,灯泡中电流方向不变设电路中稳态电流为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[典例](2024·河南郑州期末)如图所示的电路中，A1、A2和A3是三个阻值恒为R的相同小灯泡，L是自感系数相当大的线圈，其直流电阻也为R。下列说法正确的是()A．S接通瞬间，A1最亮，稳定后A1、A2和A3亮度相同B．S接通瞬间，A1最亮，稳定后A1比A2、A3亮C．电路稳定后，断开S时，A1、A2和A3闪亮一下后一起熄灭D．电路稳定后，断开S时，A1闪亮一下再熄灭，A2和A3立即熄灭听课记录：[全方位练明]1．(2023·北京高考)如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关()A．P与Q同时熄灭B．P比Q先熄灭C．Q闪亮后再熄灭D．P闪亮后再熄灭2．在如图所示的电路中，两个完全相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R。闭合开关S，待电路稳定后，调整R的滑片使L1和L2亮度一样，此时通过两个灯泡的电流均为I。在之后的t0时刻断开S，则在下面的图像中，能正确反映t0前后的一小段时间内通过L1的电流i1和通过L2的电流i2随时间t变化关系的是()逐点清(三)自感系数磁场的能量[多维度理解]1．自感系数(1)自感电动势的大小：E＝Leq\f(ΔI,Δt)，式中L是线圈的自感系数，简称自感或电感。(2)单位：______，符号：______。常用的还有毫亨(mH)和微亨(μH)。换算关系是：1H＝________mH＝________μH。(3)决定线圈自感系数大小的因素：线圈的大小、形状、________以及是否有________等。2．磁场的能量(1)自感现象中的磁场能量①线圈中电流从无到有时，其中的磁场也是从无到有，电源把________输送给磁场，储存在磁场中。②线圈中电流减小时，磁场中的________释放出来转化为电能。(2)电能“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中__________的“惯性”。[全方位练明]1．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2．关于线圈中自感电动势的大小的说法中正确的是()A．自感系数一定时，电流变化越大，电动势越大B．自感系数一定时，电流变化越快，电动势越大C．通过线圈的电流为零的瞬间，电动势为零D．通过线圈的电流为最大值的瞬间，电动势最大3．(多选)目前，我国正在大力推行ETC系统，ETC是全自动电子收费系统，车辆通过收费站时无须停车，这种收费系统每车收费耗时不到两秒，其收费通道的通行能力是人工收费通道的5至10倍。如图甲所示，在收费站自动栏杆前后的地面各自铺设完全相同的多匝线圈A、B，两线圈各自接入相同的电路，如图乙所示，电路a、b端与电压有效值恒定的交变电源连接，回路中流过交变电流。当汽车接近或远离线圈时，线圈的自感系数发生变化，线圈对交变电流的阻碍作用发生变化，使得定值电阻R的c、d两端电压有所变化，这一变化的电压输入控制系统，控制系统就能做出抬杆或落杆的动作。下列说法正确的是()A．汽车接近线圈时，c、d两端电压升高B．汽车远离线圈时，c、d两端电压升高C．汽车接近线圈时，c、d两端电压降低D．汽车远离线圈时，c、d两端电压降低第4节互感和自感逐点清(一)[多维度理解]1．感应电动势3.互感现象[全方位练明]1．选Bt1时刻，B环中感应电流为0，故两环间作用力为0，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，故两环相互吸引，B正确，C错误；t4时刻，A环中电流为0，两环间无相互作用，D错误。2．选BD若A线圈中输入恒定的电流，则A线圈产生恒定的磁场，B线圈中的磁通量不发生变化，B线圈中就不会产生感应电动势，故A错误；若A线圈中输入变化的电流，则A线圈产生变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可得，B线圈中会产生感应电动势，故B正确；A线圈中电流变化越快，A线圈中电流产生的磁场变化越快，B线圈中感应电动势越大，故C错误，D正确。逐点清(二)[多维度理解]1．变化变化自感电动势2．较慢地阻碍变暗闪亮阻碍[典例]选A由于S接通时，线圈阻碍电流的增加，相当于断路，流经A1的电流大于流经A2、A3的电流，故A1最亮，稳定后因线圈直流电阻也为R，流经三灯泡的电流相同，故三灯泡亮度相同，故A正确，B错误；如图所示，电路稳定后，断开S时，L和A1形成闭合回路，因断开S前流经线圈的电流与流经A1的电流大小相同，故A1不会闪亮一下再熄灭，而是慢慢熄灭，A2和A3立即熄灭，故C、D错误。[全方位练明]1．选D由题知，开关S闭合后，由于线圈L的电阻很小，Q灯正常发光，P灯微亮，断开开关前通过Q灯的电流远大于通过P灯的电流，通过线圈L的电流大于通过P灯的电流；断开开关时，Q所在电路未闭合，立即熄灭，由于自感现象，线圈L中产生感应电动势，与P灯组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭。2.选A当开关断开瞬间，通过电感线圈的电流减小，根据楞次定律可知，为了阻碍电感线圈中的电流减小，感应电流的方向与原电流方向相同，如图所示。随着原电流的减小，感应电流也逐渐减小，所以通过小灯泡L1的电流方向不变且逐渐减小，故A正确，B错误；断开开关后感应电流通过小灯泡L2的方向与原电流方向相反且逐渐减小，故C、D错误。逐点清(三)[多维度理解]1．(2)亨利H103106(3)匝数铁芯2．(1)①能量②能量(2)电流变化[全方位练明]1．选D线圈自感系数的大小与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯等有关，与线圈中是否有电流及电流变化快慢无关，故A、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eq\f(ΔI,Δt)成正比，选项D正确。2．选B在自感系数一定的条件下，根据法拉第电磁感应定律，则有：通过导体的电流的变化率越大，产生的自感电动势越大，与电流大小及电流变化的大小无关，A错误，B