第六节 互感和自感
[学习目标] 1.了解互感现象及其应用． 2.能够通过电磁感应的有关规律分析通电自
感和断电自感现象． 3.了解自感电动势的表达式E ＝L ΔI Δt ，知道自感系数的决定因素． 4.了解自感现象中的能量转化．
[学生用书P 29]
一、互感现象(阅读教材第22页第1段至第3段)
1．互感：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．这种现象叫做互感，这种感应电动势叫做互感电动势．
2．互感的应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器就是利用互感现象制成的．
3．互感的危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，互感现象有时会影响电路的正常工作．
▏拓展延伸?———————————————————(解疑难)
1．互感现象是一种常见的电磁感应现象，也满足法拉第电磁感应定律．
2．互感能不通过导线相连来传递能量．
3．变压器是利用互感制成的，而影响正常工作的互感现象要设法减小．
1.(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．( )
提示：(1)× (2)√ (3)×
二、自感现象和自感系数
(阅读教材第22页第4段至第24页第3段)
1．自感：当一个线圈中的电流自身发生变化时，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感应电动势的电磁感应现象．
2．自感电动势：由于自感现象而产生的感应电动势．
E ＝L ΔI Δt
，其中L 是自感系数，简称自感或电感． 3．自感系数
(1)单位：亨利，符号H.
(2)决定自感系数大小的因素：与线圈的圈数、大小、形状以及有无铁芯等因素有关． ▏拓展延伸?———————————————————(解疑难)
1．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．
2．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．也遵循“增反减同”的规律．
3．自感系数是由线圈本身性质决定的，是表征线圈产生自感电动势本领大小的物理量，数值上等于通过线圈的电流在1 s 内改变1 A 时产生的自感电动势的大小．
4．线圈的长度越长，截面积越大，单位长度上匝数越多，线圈的自感系数越大，线圈有铁芯比无铁芯时自感系数大得多．
2.(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)自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反．()
(5)一个线圈中的电流均匀增大，自感电动势也均匀增大．()
提示：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×
三、磁场的能量(阅读教材第24页第4段至第7段)
1．线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源的能量输送给磁场，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．
▏拓展延伸?———————————————————(解疑难)
在自感现象中电能转化为线圈内的磁场能或线圈内的磁场能转化为电能，因此自感现象遵循能量守恒定律．
3.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．
对自感现象的理解
[学生用书P30]
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(增大或减小)．
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：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；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．
———————————(自选例题，启迪思维)
1. 如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略．R1和R2是两个定值电阻，L 是一个自感系数较大的线圈．开关S原来是断开的，从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是()
A．I1开始较大而后逐渐变小
B．I1开始很小而后逐渐变大
C．I2开始很小而后逐渐变大
D．I2开始较大而后逐渐变小
[思路探究](1)闭合开关S瞬间，线圈中的电流是如何变化的？线圈中自感电动势如何
阻碍电流变化？
(2)电阻R1两端电压如何变化？
[解析]闭合开关S时，由于L是一个自感系数较大的线圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以开始I2很小，随着电流达到稳定，自感作用减小，I2开始逐渐变大．闭合开关S时，由于线圈阻碍作用很大，路端电压较大，随着自感作用减小，路端电压减小，所以R1上的电压逐渐减小，电流I1逐渐减小，故选AC.
[答案]AC
2. 如图所示，带铁芯的电感线圈的电阻与电阻器R的阻值相同，A1和A2是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是()
A．闭合S瞬间，电流表A1的示数小于A2的示数
B．闭合S瞬间，电流表A1的示数等于A2的示数
C．断开S瞬间，电流表A1的示数大于A2的示数
D．断开S瞬间，电流表A1的示数等于A2的示数
[解析]闭合开关时，线圈中产生与电流反向的自感电动势起到阻碍作用，所以电流表A1的示数小于电流表A2的示数，A对、B错；断开开关时，线圈中产生与原电流同向的自感电动势，并与R组成临时回路，电流表A1与电流表A2示数相等，C错、D对．[答案]AD
3. 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]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．[答案]BC
[名师点评](1)电流变化时，电感线圈对电流的变化有阻碍作用．
(2)电流稳定时，电感线圈相当于一段导体，阻值即为直流电阻．
通、断电自感中灯泡亮度变化分析
[学生用书P31]
1．通电自感如图甲所示，线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加，使线圈的电流从通
电瞬间的0逐渐增大到正常值，所以与线圈串联的灯泡的亮度是逐渐亮起来．
甲乙
2．断电自感如图乙所示，正常工作时线圈和电灯的电流分别为I L和I A.断电后，线圈产生自感电动势，线圈与灯泡组成回路，线圈起到电源作用．线圈产生的自感电动势阻碍电流的减小，使线圈中的电流由I L逐渐减小到0，因此灯泡中的电流也由断电前的I A突变为I L，然后逐渐减小到0，亮度也是逐渐变小到熄灭，当然灯泡中的电流方向由断电前的d→c突变为c→d.
若I L>I A，灯泡闪亮一下再逐渐熄灭
若I L≤I A，灯泡逐渐熄灭，不闪亮．
——————————(自选例题，启迪思维)
1. (2015·南京师大附中高二测试)如图所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关．关于三盏灯泡，下列说法正确的是()
A．合上开关，c、b先亮，a后亮
B．合上开关一会后，a、b一样亮
C．断开开关，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭
D．断开开关，c马上熄灭，b闪一下后和a一起缓慢熄灭
[思路探究](1)合上开关时L产生的自感电动势有什么作用？a灯的亮度如何变化？
(2)断开开关后L产生的自感电动势有什么作用？b灯闪亮吗？a灯闪亮吗？
[解析]闭合开关S时，由于线圈L的自感作用，流过a灯的电流逐渐增大，所以a灯后亮，b、c灯与电源构成回路，所以b、c灯先亮，故A正确．合上开关一会后，电路稳定，L是一个直流电阻为零的自感线圈，可视为导线，a、b灯完全相同，并联电压相同，故a、b灯一样亮，故B正确．断开开关瞬间，a、b灯与线圈构成闭合回路．由于L的自感作用，a、b灯的电流要逐渐减小，故c灯马上熄灭，a、b
灯缓慢熄灭，C错误．由于电路稳定时，a、b灯中电流相同，故b灯无闪亮现象，D 错误.
[答案]AB
2. 如图所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，L A是一灯泡，下列说法正确的是()
A．开关S接通瞬间，无电流通过灯泡
B．开关S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡
C．开关S断开瞬间，无电流通过灯泡
D．开关S接通瞬间，灯泡中有从a到b的电流，而在开关S断开瞬间，灯泡中有从b
到a的电流
[解析]L的直流电阻为0是指电路稳定后相当于短路．当通电瞬间，L相当于断路，电流通过灯泡且电流从a到b，稳定后，灯泡被短路熄灭．断电后，L和L A组成回路，L A 闪亮一下再逐渐熄灭，所以B、D正确．
[答案]BD
[名师点评](1)分析通、断电自感灯泡的亮度变化的关键是弄清电路的连接情况，根据自感线圈的自感电动势的方向进行具体分析．
(2)断电自感时灯泡是否闪亮一下再熄灭的判断方法是通过比较断电前的线圈的电流和灯泡的电流的大小来确定．
[学生用书P32]
思想方法——自感现象中图象问题的解决方法
1．明确研究对象及所研究的问题．
2．分析所研究对象在电路中的位置，与电源、线圈等的关系及其电流、电压在某一段时间内的大小、方向和变化情况．
3．看是否规定正方向，若没有说明，可只考虑其数值．
4．结合题意和已知条件，利用自感知识和电路知识等进行分析和计算，从而确定出不同时间内某物理量随时间的变化规律．
[范例]如图所示电路中，L为自感系数很大、电阻为R L的线圈，A为一阻值为R A的小灯泡，已知R L>R A，电源的电动势为E，内阻不计，某物理实验小组的同学们把S闭合一段时间后开始计时，记录各支路的电流，测得流过L的电流为i1，流过灯A的电流为i2，并在t1时刻将S断开，画出了通过灯泡A的电流随时间变化的图象，你认为正确的是()
[解析]当S闭合时，由于R L>R A，故开始一段时间内，各支路电流之间的关系为i2>i1，流过灯A的电流方向从左向右，S断开时，由于L的自感作用，流经L的电流方向从左向右不变，大小由原来的i1逐渐减小，它与灯A构成闭合回路，由此可知灯A的电流方向与原来相反，大小与L中电流相同，即由i1逐渐减小，故A、B、C错，D对．[答案] D
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S.下列表示A、B两点间电压U AB随时间t变化的图象中，正确的是()
解析：选B.闭合开关S 后，灯泡D 直接发光，电感L 的电流逐渐增大，电路中的总电流也将逐渐增大，电源内电压增大，则路端电压U AB 逐渐减小；断开开关S 后，灯泡D 中原来的电流突然消失，电感L 中的电流通过灯泡形成的闭合回路逐渐减小，所以灯泡D 中电流将反向，并逐渐减小为零，即U AB 反向逐渐减小为零，故选B.
[学生用书P 33]
[随堂达标]
1．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：选AC.由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中的电流不变时，不产生自感电动势，A 正确；当线圈中的电流反向时，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 错误；当线圈中的电流增大时，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，所以选项C 正确，同理可知选项D 错误．故选AC.
2．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
解析：选B.由自感电动势E ＝L ΔI Δt 得L 一定时，E 与ΔI Δt
成正比，即电感一定时，电流变化越快，自感电动势越大．故A 错误，B 正确．通过线圈的电流为零的瞬间，电流变化率不一定为零，自感电动势不一定为零，通过线圈的电流为最大值的瞬间，电流变化率可能为零，自感电动势也可能为零，故C 、D 均错误．正确答案选B.
3．如图所示，L 为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S 的瞬间会有( )
A ．灯A 立即熄灭
B ．灯A 慢慢熄灭
C．灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭
D．灯A突然闪亮一下再突然熄灭
解析：选A.当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A串联，在S断开后，不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开后，电源供给的电流为零，灯立即熄灭．故选A.
4. (选做题)如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，L A、L B 是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则() A．闭合开关S时，L A、L B同时达到最亮，且L B更亮一些
B．闭合开关S时，L A、L B均慢慢亮起来，且L A更亮一些
C．断开开关S时，L A慢慢熄灭，L B马上熄灭
D．断开开关S时，L A慢慢熄灭，L B闪亮一下后才慢慢熄灭
解析：选D.由于灯泡L A与线圈L串联，灯泡L B与电阻R2串联，当S闭合的瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以L B先亮，A、B错误；由于L A所在的支路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即L A更亮一些，当S断开的瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从线圈中电流开始减小，即从I A 减小，故L A慢慢熄灭，L B闪亮一下后才慢慢熄灭，C错误、D正确．
[课时作业]
一、选择题
1．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是()
A．线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大
B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零
C．线圈中电流变化越快，自感系数越大
D．线圈的自感系数由线圈本身的性质及有无铁芯决定
解析：选D.自感系数是由线圈的大小、形状、圈数、有无铁芯等因素决定的，故B、C 错，D对；自感电动势不仅与自感系数有关，还与电流变化快慢有关，故A错．2．(多选)无线电力传输目前已取得重大突破，在日本展出了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．两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示．下列说法正确的是()
A．若A线圈中输入电流，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
解析：选BD.根据产生感应电动势的条件，只有处于变化的磁场中，B线圈才能产生感应电动势，A错，B对；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于磁通量变化率，所以C错，D对．
3．如图所示，闭合电路中的螺线管可自由伸缩，螺线管有一定的长度，灯泡具有一定的亮度．若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内，则将看到()
A．灯泡变暗B．灯泡变亮
C．螺线管缩短D．螺线管长度不变
解析：选A.当软铁棒插入螺线管中时，穿过螺线管的磁通量增加，故产生反向的自感电动势，使总电流减小，灯泡变暗，每匝线圈间同向电流吸引力减小，螺线管变长．4．(多选)如图所示的电路中，线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，A、B 是两个相同的灯泡，下列说法中正确的是()
A．S闭合后，A、B同时发光且亮度不变
B．S闭合后，A立即发光，然后又逐渐熄灭
C．S断开的瞬间，A、B同时熄灭
D．S断开的瞬间，A再次发光，然后又逐渐熄灭
解析：选BD.线圈对变化的电流有阻碍作用，开关接通时，A、B串联，同时发光，但电流稳定后线圈的直流电阻忽略不计，使A被短路，所以A错误，B正确；开关断开时，线圈产生自感电动势，与A构成回路，A再次发光，然后又逐渐熄灭，所以C错误，D正确．
5．如图所示为测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L的两端并联一个电压表，用来测量自感线圈的直流电压．在测量完毕后，将电路拆解时应()
A．先断开S1B．先断开S2
C．先拆除电流表D．先拆除电压表
解析：选B.若先断开S1或先拆除电流表，线圈与电压表组成闭合回路，这时，流过电压表的电流与原来方向相反，电压表的指针将反向偏转，容易损坏电压表．按操作要求，应先断开开关S2，再断开开关S1，然后拆除器材．故选项B正确．
6. 如图所示电路中，A、B是相同的两小灯泡．L是一个带铁芯的线圈，电阻可不计，调节R，电路稳定时两灯泡都正常发光，则在开关合上和断开时()
A．两灯同时点亮、同时熄灭
B．合上S时，B比A先到达正常发光状态
C．断开S时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A、B两灯的电流方向都与原电流方向相同
D．断开S时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭
解析：选B.闭合S时，由于L的自感作用，A灯逐渐变亮，B灯立即变亮，稳定时两灯一样亮，故A错B对；断开S时，由于L的自感作用，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A灯的电流方向不变，但通过B灯的电流反向，故C错；又因通过A灯的电流不会比原来的大，故A灯不会闪亮一下再熄灭，故D错．
7. 在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡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后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是()
解析：选B.闭合开关S后，调整R，使两个灯泡L1、L2发光的亮度一样，电流为I，说明R L＝R.若t′时刻再闭合S，流过电感线圈L和灯泡L1的电流迅速增大，使电感线圈L产生自感电动势，阻碍了流过L1的电流i1增大，直至达到电流为I，故A错误，B正确；而对于t′时刻再闭合S，流过灯泡L2的电流i2立即达到电流I，故C、D错误．故选B.
8．在如图所示的电路中，两个相同的电流表G1和G2的零点均在刻度盘中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向左摆；当电流从“－”接线柱流入时，指针向右摆．在电路接通后再断开开关S的瞬间，下列说法中正确的是()
A．G1指针向右摆，G2指针向左摆
B．G1指针向左摆，G2指针向右摆
C．两表指针都向右摆
D．两表指针都向左摆
解析：选B.当开关S闭合时，流经电感线圈L的电流方向自左向右．当断开开关S的瞬间，通过线圈L的电流将变小，根据楞次定律可知，感应电流方向与原电流方向相同，也将是自左向右流，以阻碍原电流减小的变化．这样在由L、G2、R及G1组成的闭合电路中，感应电流将从G2的负接线柱流入，因而G2的指针向右偏；感应电流将从G1的正接线柱流入，因而G1的指针向左偏．
9. (2015·天水一中高二检测)在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采用双线并绕的方法，如图所示．其道理是()
A．当电路中的电流变化时，两股导线产生的自感电动势相互抵消
B．当电路中的电流变化时，两股导线产生的感应电流相互抵消
C．当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量相互抵消
D．以上说法都不对
解析：选C.由于采用双线并绕的方法，当电流通过时，两股导线中的电流方向是相反的，不管电流怎样变化，任何时刻两股导线中的电流总是等大反向的，所产生的磁通量也是等大反向的，故总磁通量等于零，在该线圈中不会产生电磁感应现象，因此消除了自感，选项A、B错误，只有C正确．
☆10. (多选)如图所示电路中，自感系数较大的线圈L其直流电阻不计，下列操作中能使电容器C的A板带正电的是()
A．S闭合的瞬间
B．S断开的瞬间
C．S闭合电路稳定后
D．S闭合、向右移动变阻器触头
解析：选BD.S闭合电路稳定时，线圈两端没有电势差，电容器两板不带电；S闭合的瞬间，电流增大，线圈产生自感电动势的方向与电流方向相反，使B板带正电；S断开的瞬间或S闭合、向右移动变阻器触头时，电流减小，线圈产生自感电动势的方向与电流方向相同，使A板带正电，B、D项正确．
二、非选择题
11．如图所示，电流表的内阻不计，电阻R1＝2.5 Ω，R2＝7.5 Ω，电感线圈的直流电阻可以忽略．闭合开关S的瞬时，电流表的读数I1＝0.2 A；线圈中的电流稳定后，电流表的读数I2＝0.4 A，试求电池的电动势和内电阻．
解析：S闭合瞬时，可认为由于线圈的自感作用使得线圈中没有电流；而线圈中的电流稳定时，认为线圈的电阻为零，电阻R2被短路，R2中的电流为零．
设电池的电动势为E，内电阻为r，则S闭合的瞬时，由闭合电路欧姆定律得：E＝I1(R1＋R2＋r)
稳定后，由闭合电路欧姆定律得：E＝I2(R1＋r)
联立代入数据解得E＝3 V，r＝5 Ω.
答案：见解析
☆12.如图甲所示为研究自感实验电路图，并用电流传感器显示出在t＝1×10－3 s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流(如图乙)．
已知电源电动势E＝6 V，内阻不计，灯泡R1的阻值为6 Ω，电阻R的阻值为2 Ω.
甲乙
求：(1)线圈的直流电阻R L；
(2)开关断开时，该同学观察到的现象是什么？并计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是多少？
解析：(1)由题图可知，开关S闭合电路稳定时流过线圈L的电流I0＝1.5 A，由欧姆定律得I0＝E
R L＋R
解得R L＝E
I0
－R＝2.0 Ω.
(2)电路稳定时流过小灯泡的电流
I1＝E
R1
＝6
6A＝1 A
断开开关后，线圈L、电阻R和灯泡R1构成一闭合回路，电流由1.5 A逐渐减小，所以小灯泡会闪亮一下再熄灭．
开关断开瞬间自感电动势为
E′＝I0(R＋R L＋R1)＝15 V.
答案：(1)2.0 Ω
(2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭15 V
高中物理人教版选修3选修3-2第四章第6节互感和自感D卷 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共4题；共8分) 1. （2分）如图所示的电路中，电键S闭合且电路达到稳定时，流过灯泡A和线圈L的电流分别为I1和I2 ．在电键S切断的瞬间，为使小灯泡能比原来更亮一些，然后逐渐熄灭，则（） A . 必须使I2＞I1 B . 与I1、I2大小无关，但必须使线圈自感系数L足够大 C . 自感系数L越大，切断时间越短，则I2也越大 D . 不论自感系数L多大，电键S切断瞬间I2都会先增大后减小 2. （2分）带铁芯的电感线圈L的电阻与电阻器R的阻值相同，A1、A2 ，为完全相同的两电流表，将它们组成如图所示电路，则下列说法正确的是（） A . 闭合S的瞬间，表A1的示数大于A2 B . 闭合S的瞬间，表A1的示数等于A2 C . 断开S的瞬间，表A1的示数大于A2 D . 断开S的瞬间，表A1的示数等于A2 3. （2分） (2017高二下·巴音郭楞期中) 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，A、B灯泡发光情况是（） A . S刚闭合后，A灯亮一下又逐渐变暗，B灯逐渐变亮 B . S刚闭合后，B灯亮一下又逐渐变暗，A灯逐渐变亮 C . S闭合足够长时间后，A灯泡和B灯泡一样亮 D . S闭合足够长时间后再断开，B灯立即熄灭，A灯逐渐熄灭 4. （2分） (2017高二下·马山期中) 关于线圈的自感系数，下列说法正确是（） A . 线圈中的自感电动势越大，线圈的自感系数一定越大 B . 线圈的自感系数与线圈自身的因素以及有无铁芯有关 C . 线圈中的电流不发生变化，自感系数一定为零 D . 线圈中的电流变化越快，自感系数就越大 二、多项选择题 (共4题；共12分) 5. （3分）关于线圈自感系数的说法，正确的是（） A . 自感电动势越大，自感系数也越大 B . 把线圈中的铁芯抽出一些，自感系数变小 C . 把线圈匝数增加一些，自感系数变大 D . 电感是自感系数的简称 6. （3分） (2019高二上·浙江期末) 关于生活中的实际情形，下列说法正确的是（） A . 电容器外壳上标的电压是额定电压，这个数值比击穿电压低
第六节：互感和自感同步练习一 基础达标：１．如图所示的电路 L 为自感线圈，R 是一个灯泡，E 是电源，在K 闭合 瞬间，通过电灯的电流方向是 ______________，在K 切断瞬间，通过 电灯的电流方向是______________． 2．如图所示，多匝线圈 L 的电阻和电池内阻不计，两个电阻的阻值都是 R ，电键S 原来是 断开的，电流I 0=R E 2，今合上电键S 将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，此 电动势（ ） A ．有阻碍电流的作用，最后电流由I 0减小到零 B ．有阻碍电流的作用，最后电流总小于 I 0 C ．有阻碍电流增大的作用，因而电流将保持I 0不变 D ．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到 2I 0 3．如图所示的电路中，电源电动势为E ，内阻r 不能忽略．R 1和R 2是两个定值电阻，L 是 一个自感系数较大的线圈．开关S 原来是断开的．从闭合开关S 到电路中电流达到稳定为 止的时间内，通过 R 1的电流I 1和通过R 2的电流I 2的变化情况是（ ） A ．I 1开始较大而后逐渐变小 B ．I 1开始很小而后逐渐变大 C ．I 2开始很小而后逐渐变大 D ．I 2开始较大而后逐渐变小4．如图所示，电灯 A 和 B 与固定电阻的电阻均为 R ，L 是自感系 数很大线圈．当S 1闭合、S 2断开且电路稳定时， A 、 B 亮度相同，再闭合 S 2，待电路稳 定后将S 1断开，下列说法正确的是（ ） A ． B 立即熄灭 B ．A 灯将比原来更亮一些后再熄灭 C ．有电流通过B 灯，方向为c →d D ．有电流通过 A 灯，方向为b →a 5．在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采用双线并 绕的方法，如图所示．其道理是（ ） A ．当电路中的电流变化时，两股导线产生的自感电动势相互抵消 B ．当电路中的电流变化时，两股导线产生的感应电流相互抵消 C ．当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量相互抵消 D ．以上说法都不对6．如图所示，线圈的直流电阻为 10 Ω，R=20 Ω，线圈的自感系数较 大，电源的电动势为 6 V ，内阻不计．则在闭合S 瞬间，通过L 的 电流为__________A ，通过R 的电流为__________A ；S 闭合后电路 中的电流稳定时断开S 的瞬间，通过R 的电流为__________A ， 方向与原电流方向 __________． 7．如图所示，L 为自感线圈，A 是一个灯泡，当S 闭合瞬间，a 、b 两点电势相比，__________点电势较高，当S 切断瞬间a 、b 两点 电势相比，_________________点电势较高．能力提升：
第六节 互感和自感 [学习目标] 1.了解互感现象及其应用． 2.能够通过电磁感应的有关规律分析通电自 感和断电自感现象． 3.了解自感电动势的表达式E ＝L ΔI Δt ，知道自感系数的决定因素． 4.了解自感现象中的能量转化． [学生用书P 29] 一、互感现象(阅读教材第22页第1段至第3段) 1．互感：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．这种现象叫做互感，这种感应电动势叫做互感电动势． 2．互感的应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器就是利用互感现象制成的． 3．互感的危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，互感现象有时会影响电路的正常工作． ▏拓展延伸?———————————————————(解疑难) 1．互感现象是一种常见的电磁感应现象，也满足法拉第电磁感应定律． 2．互感能不通过导线相连来传递能量． 3．变压器是利用互感制成的，而影响正常工作的互感现象要设法减小． 1.(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．( ) 提示：(1)× (2)√ (3)× 二、自感现象和自感系数 (阅读教材第22页第4段至第24页第3段) 1．自感：当一个线圈中的电流自身发生变化时，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感应电动势的电磁感应现象． 2．自感电动势：由于自感现象而产生的感应电动势． E ＝L ΔI Δt ，其中L 是自感系数，简称自感或电感． 3．自感系数 (1)单位：亨利，符号H. (2)决定自感系数大小的因素：与线圈的圈数、大小、形状以及有无铁芯等因素有关． ▏拓展延伸?———————————————————(解疑难) 1．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． 2．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．也遵循“增反减同”的规律． 3．自感系数是由线圈本身性质决定的，是表征线圈产生自感电动势本领大小的物理量，数值上等于通过线圈的电流在1 s 内改变1 A 时产生的自感电动势的大小． 4．线圈的长度越长，截面积越大，单位长度上匝数越多，线圈的自感系数越大，线圈有铁芯比无铁芯时自感系数大得多．
《互感与自感》 【典例精讲】 1．在空间某处存在一变化的磁场，则下列说法中正确的是() A．在磁场中放一闭合线圈，线圈中一定会产生感应电流 B．在磁场中放一闭合线圈，线圈中不一定产生感应电流 C．磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定不会产生电场 D．磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定会产生电场 解析：由感应电流产生的条件可知，只有穿过闭合线圈的磁通量发生改变，线圈内才能产生感应电流，如果闭合线圈平面与磁场方向平行，则线圈中无感应电流产生，故A错误，B 正确；由麦克斯韦电磁场理论可知，感生电场的产生与变化的磁场周围有无闭合线圈无关，故C错误，D正确。 答案：BD 2.某线圈通有如图1所示的电流，则线圈中自感电动势改变方向 的时刻有() A．第1 s末B．第2 s末 C．第3 s末D．第4 s末图1 解析：在自感现象中当原电流减小时，自感电动势与原电流的方向相同，当原电流增加时，自感电动势与原电流方向相反。在图像中0～1 s时间内原电流正方向减小，所以自感电动势的方向是正方向，在1～2 s时间内原电流为负方向且增加，所以自感电动势与其负方向相反，即沿正方向；同理分析2～3 s、3～4 s时间内可得正确答案为B、D。 答案：BD 3.在如图2所示的电路中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为零刻度 在表盘中央的两相同的电流表。当开关S闭合时，电流表G1、G2的指针 都偏向右方，那么当断开开关S时，将出现的现象是() A．G1和G2指针都立即回到零点 B．G1指针立即回到零点，而G2指针缓慢地回到零点图2 C．G1指针缓慢地回到零点，而G2指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点 D．G2指针缓慢地回到零点，而G1指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点 解析：根据题意，电流方向自右向左时，电流表指针向右偏。那么，电流方向自左向右
选修3-2第四章第6节互感和自感 一、教材分析 本节内容是电磁感应现象在技术中的应用，也是学生在认知上对电磁感应规律的进一步巩固与深化。教材对互感部分内容的编写比较简单，在学生熟悉的法拉第的实验中抽象出自感的概念，然后简介其应用和防止，《山东省指导意见》中对互感的要求仅局限于“知道互感现象是一种常见的电磁感应现象”，所以课堂应把重心降落在对自感的教学中。但教材对自感的编写顺序是：提出自感概念→演示实验（通电自感）→理论分析→演示实验（断电自感）→理论分析→……按这样的顺序开展教学虽然条理性比较强，但不能很好地激发学生探索规律的积极性，没有真正发挥出对学生思维创新能力的培养功能。 二、学情分析 学生已经学习了电路的基本常识以及电磁感应的相关规律，学会判断回路是否会产生感应电流以及感应电流的方向，而且还掌握了感应电动势的大小与什么因素有关。即已经学会对互感现象的分析，但头脑中没有互感这个概念而已，也没有意识到当通过线圈变化的电流时，线圈本身也会产生电磁感应现象。学习中对自感现象的解释以及分析相关的自感现象是学生遇到的最大挑战。 三、教学目标 （一）知识与技能 1．知道什么是互感现象和自感现象。
2．知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的决定因素。 3．知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。 4．能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因及磁场的能量转化问题。 （二）过程与方法 1．通过对两个自感实验的观察和讨论，培养学生的观察能力和分析推理能力。 2．通过自感现象的利弊学习，培养学生客观全面认识问题的能力。 （三）情感、态度与价值观 自感是电磁感应现象的特例，使学生初步形成特殊现象中有它的普遍规律，而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点 四、重点和难点 教学重点 1．自感现象。 2．自感系数。
§4.5互感和自感 授课年级 高二课题§4.5互感和自感课程类型新授课课程导学 目标目标解读1．通过实验，了解互感和自感现象，以及对它们的利用和防止．2．能够通过电磁感应的有关规律分析通电、断电时自感现象的成因，以及磁 场的能量转化问题． 3．了解自感电动势的计算式E ＝L ·ΔI Δt ，知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位． 学法指 导 互感现象以实验、分析、讲解为主，自感现象以演示、讨论、分析为主，结合多媒体辅助法等教学方法。自感系数、磁场的能量以讲解为主。 课程导学 建议重点难点自感现象、自感系数及对自感有关规律的认识。教学建议本节内容需安排2个课时教学。通过收音机里的磁性天线引入互感现象，通 过演示实验引入自感现象，在此基础上学习自感系数，了解磁场的能量。对于基础好的学生，可以介绍日光灯的原理，加深对自感现象的认识。 课前 准备带铁芯的线圈、小型变压器、小灯泡、电源、开关、导线等 导学过程设计 程序设计学习内容教师行为学生行为媒体运用 新课导入创设情境行驶在大街上的无轨电车拖着两条长的“辫子”．当道路不平车身颠簸时，“辫子”瞬间脱离电网线，在“辫子”与电网线之间就会闪现 出电火花，同时发出“啪、啪”的响声．这是什么原因呢？学习了本 节知识你就会明白了。 自感现象 动画第一层级研读教材 指导学生学会使用双色笔，确保每一位学生处于预习状态。通读教材，作必要的标注，梳理出本节内容的大致知识体系。PPT 课件呈现学习目标完成学案 巡视学生自主学习的进展，学生填写学案的情况。尽可能多得独立完成学案内容，至少完成第一层级的内容。结对交流指导、倾听部分学生的交流， 初步得出学生预习的效果情 况。就学案中基础学习交流的内容与结对学习的同学交流。 第二层级(小组讨论小组展示补充质疑教师点评)主题1：认识互感和自感现象做好实验，引导学生观察现象。互感的认识只要知道就可以，不必详讲。自感现象要看学生在讨论 和展示过程中有没有真正从电 磁感应角度来分析。(1)如图甲所示，在“探究产生感 应电流条件”的实验中，改变通过小 线圈A 中的电流大小，大线圈B 中 就能产生感应电流．对这个现象我 们是如何解释的？实验口头表述
[A 组 素养达标] 1．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,自感电动势很大 D ．通过线圈的电流为最大值的瞬间,自感电动势最大 解析：由E ＝L ΔI Δt 可知,L 一定时,自感电动势正比于电流的变化率,与电流的大小、电流变化量的大小都没有直接关系,故B 正确． 答案：B 2．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电流有变化时,对另一个线圈中电流的影响尽量小．如图所示两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是( ) 解析：两个相距较近的线圈,当其中的一个线圈中电流发生变化时,就在周围空间产生变化的磁场．这个变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势,即发生互感现象．要使这种影响尽量小,应采用选项D 所示的安装位置才符合要求．因为通电线圈周围的磁场分布与条形磁铁的磁场分布类似,采用选项D 所示的安装位置时,变化的磁场穿过另一线圈的磁通量最小． 答案：D 3．图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图,L 1和L 2为电感线圈．实验时,断开开关S 1瞬间,灯A 1突然闪亮,随后逐渐变暗；闭合开关S 2,灯A 2逐渐变亮,而另一个相同的灯A 3立即变亮,最终A 2与A 3的亮度相同．下列说法正确的是( ) A ．图甲中,A 1与L 1的电阻值相同 B ．图甲中,闭合S 1,电路稳定后,A 1中电流大于L 1中电流 C ．图乙中,变阻器R 与L 2的电阻值相同 D ．图乙中,闭合S 2瞬间,L 2中电流与变阻器R 中电流相等
【创新方案】2015-2016学年高中物理第四章第6节互感与自感 课时达标训练新人教版选修3-2 一、单项选择题 1、下列说法正确的就是( ) A、当线圈中电流不变时,线圈中有自感电动势 B、当线圈中电流反向时,线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 2、如图所示,A与B就是两个相同的小灯泡,L就是一个自感系数相当大的线圈,其电阻值与R相同。由于存在自感现象,在开关S闭合与断开时,灯A与B先后亮暗的顺序就是( ) A、闭合时,A先达最亮;断开时,A后暗 B、闭合时,B先达最亮;断开时,B后暗 C、闭合时,A先达最亮;断开时,A先暗 D、闭合时,B先达最亮;断开时,B先暗 3、如图所示,两个电阻均为R,电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽略不计,S原来断开, 电路中电流I0＝E 2R ,现将S闭合,于就是电路中产生了自感电动势,此自感电动势的作用就是 ( )
A、使电路的电流减小,最后由I0减小到零 B、有阻碍电流增大的作用,最后电流小于I0 C、有阻碍电流增大的作用,因而电流总保持不变 D、有阻碍电流增大的作用,但电流还就是增大,最后变为2I0 二、多项选择题 4、如图所示,闭合电路中的螺线管可自由伸缩,螺线管有一定的长度,灯泡具有一定的亮度。若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内,则将瞧到( ) A、灯泡变暗 B、灯泡变亮 C、螺线管缩短 D、螺线管变长 5、如图所示的电路中,三个相同的灯泡A、B、C与电感L1、L2与直流电源连接,电感的电阻忽略不计。开关S从闭合状态突然断开时,下列判断正确的有( )
2019-2020年高中物理 第4章第六节互感和自感 知能优化训练 新人教 版选修3-2 1．下列关于自感现象的说法正确的是( ) A ．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 B ．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反 C ．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关 D ．加铁芯后线圈的自感系数比没有加铁芯时要大 解析：选ACD.自感现象是导体本身电流变化使得穿过线圈的磁通量变化而产生的电磁感应现象，自感电动势与线圈的磁通量变化快慢有关，故A 、C 正确，自感电动势阻碍原电流的变化，并不一定与原电流反向，B 错误． 2．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是( ) A ．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大 B ．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零 C ．线圈中电流变化越快，自感系数越大 D ．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定 答案：D 图4－6－14 3.如图4－6－14所示，L 为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S 的瞬间会有( ) A ．灯A 立即熄灭 B ．灯A 慢慢熄灭 C ．灯A 突然闪亮一下再慢慢熄灭 D ．灯A 突然闪亮一下再突然熄灭 解析：选A.当开关S 断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L 与灯A 串联，在S 断开后，不能形成闭合回路，因此灯A 在开关断开后，电源供给的电流为零，灯就立即熄灭． 图4－6－15 4.如图4－6－15所示，多匝线圈L 的电阻和电池内阻不计，两个电阻的阻值都是R ，电键S 原来是断开的，电流I 0＝E 2R ，今合上电键S 将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，此电动势( ) A ．有阻碍电流的作用，最后电流由I 0减小到零 B ．有阻碍电流的作用，最后电流总小于I 0 C ．有阻碍电流增大的作用，因而电流将保持I 0不变 D ．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2I 0 解析：选D.电键S 由断开到闭合瞬间，回路中的电流要增大，因而在L 上要产生自感电动势．根据楞次定律，自感电动势总是要阻碍引起它的电流的变化，这就是说由于电流增加引起的自感电动势，要阻碍原电流的增加．而阻碍不是阻止，电流仍要增大，而达到稳定后其电流为2I 0，故选项D 正确．
第6节互感和自感 一、自感 1．自感现象：由于导体自身电流的变化而产生的叫做自感现象。 2．自感电动势 （1）定义：在自感现象中产生的电动势； （2）方向：当导体中的电流增大时，自感电动势与原电流方向；当导体中的电流减小时，自感电动势与原电流方向； （3）作用：总是阻碍导体中原电流的变化，只是延缓了过程的进行，但不能使过程，其大小与电流的变化率成。 3．线圈的自感系数 （1）线圈的自感系数跟线圈的横截面积、长度、等因素有关，线圈的横截面积、线圈越长、匝数越多，它的自感系数就，另外，有铁芯时线圈的自感系数要比没有铁芯时大得多。 （2）单位：亨，符号：H，1 mH= H，1 μH= H。 二、互感 1．如图所示的电路中，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，它所产生的的磁场会使另一个线圈中产生，这种现象叫做互感。 2．互感电动势 在互感现象中产生的电动势叫做。 说明（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之间。 （2）互感现象可以把能量由一个电路传递到另一个电路。
3．应用与危害 （1）应用：变压器、收音机的磁性天线都是利用互感现象制成的。 （2）危害：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，这时要设法减小电路间的互感。例如在电路板的刻制时就要设法减小电路间的互感现象。 电磁感应现象相反相同停止正比匝数越大越大 10–3 10–6 变化感应电动势互感电动势电路 通电自感与断电自感比较 通电自感断电自感 电路 图 器材 要求 A1、A2同规格，R=R L，L较大（有铁芯）L很大（有铁芯） 现象在S闭合的瞬间，A2灯立即亮起来，A1灯逐渐变亮，最终一样亮在开关S断开时，灯A渐渐熄灭或突然闪亮一下后再渐渐熄灭 原因由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻 碍了电流的增大，使流过A1灯的电流比 流过A2灯的电流增加得慢断开开关S时，流过线圈L的电流减小，产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；在S 断开后，通过L的电流反向通过灯A，若R L
《§4.6互感和自感》导学案 主备人：张西永审核：授课时问：班级：姓名:
课堂互动案学习札记探究1自感现象研究 【观察与思考1】通电自感现象 1.在方框内画出实验电路图 2.A H出是规格完全一样的灯泡。闭合电键S,调右变阻器乩使出亮 度相同，再调节川，使两灯正常发光，然后断开开关S。重新闭合S,观察到什 么现彖？_____________________________________________ 3?为什么內比出亮得晚一些？试用所学知识（楞次左律）加以分析说明。 【观察与思老2】断电自感现象 1.在方框内画出实验电路图 2.电源断开时，通过线圈厶的电流减小.这时会出现感应电动势。感应电动 势的作用是使线圈L中的电流减小得更快些还是更慢些？ —。由于开关已经 断开，线圈提供的感应电流将沿什么途径流动？ 4.开关断开后，通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向是否一致？ 5.开关断开后，通过灯泡的感应电流是否有可能比原来的电流更大？为了使实 验的效果更明显，对线圈厶应该有什么要求？
【案例探究1J 如图电路中电源内阻不能忽略R 阻值和厶的自感系数都很大4、B 为两个完全相同的灯泡，当S 闭合时，下列说法正确的是 A. A 比B 先亮，然后A 火 B. B 比A 先亮，然后B 逐渐变暗 C. 儿B 一起亮.然后A 灭D ?A. B 一起亮，然后3火 【案例探究2】如图所示的电路中，厶是一带铁芯的线圈，R 为电阻。两条支 路的直流电阻相等。那么在接通和断开电键的瞬间，两电 流 表的读数人、人的大小关系是：（ ） A. 接通时厶〈厶，断开时人＞厶： B .接通时人a,断开时人二人： C.接通时人＞厶，断开时"厶: D.接通时人二厶，断开时人a 探究2自感系数 【思考与讨论】研究感应电动势的大小跟什么因素有矢？ 1 ?应用法拉第电磁感应左律推导自感电动势与电流变化率的关系? 2.自感系数的物理意义是什么？ 3?自感系数与哪些因素有关? 【案例探究3】关于线圈自感系数的说法，正确的是（ ） A ?自感电动势大，自感系数也越大 B. 把线圈中的铁芯抽出一些，自感系数减小 C. 把线圈匝数增加一些，自感系数变大 D. 电感是自感系数的简称 ) 5
当一线圈中的电流发生变化时，在临近的另一线圈中产生感应电动势，叫做互感现象。互感现象是一种常见的电磁感应现象，不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且也可以发生于任何两个相互靠近的电路之间 当导体中的电流发生变化时，它周围的磁场就随着变化，并由此产生磁通量的变化，因而在导体中就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，此电动势即自感电动势。这种现象就叫做自感现象 1、单选题 1.如图所示电路中，R1、R2是两个阻值相等的定值电阻，L是一个自感系数很大，直流电阻为零的理想线圈，设 A、B两点电势分别为φA、φB，下列分析正确的是() A．开关S闭合瞬间φA>φB B．开关S闭合后，电路达到稳定时φA<φB C．当开关S从闭合状态断开瞬间φA>φB D．只要线圈中有电流通过，φA就不可能等于φB 2.如图所示的电路中，三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1 6 互感和自感 课时演练·促提升 A组 1.下列说法正确的是() A.当线圈中电流不变时,线圈中的自感电动势也不变 B.当线圈中电流反向时,线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,当线圈中的电流不变时,不产生自感电动势,选项A错误;当线圈中的电流反向时,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,选项B错误;当线圈中的电流增大时,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,所以选项C正确,同理可知选项D错误。 答案:C 2.在制作精密电阻时,为消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象,采取了双线绕法,如图所示,其道理是() A.当电路中电流变化时,两股导线中产生的自感电动势相互抵消 B.当电路中电流变化时,两股导线中产生的感应电流相互抵消 C.当电路中电流变化时,两股导线中产生的磁通量相互抵消 D.以上说法均不正确 解析:由于采用双线并绕的方法,当电流通过时,两股导线中的电流方向是相反的,不管电流怎样变化,任何时刻两股电流总是等大反向的,所产生的磁通量也是等大反向的,故总磁通量等于零,在线圈中不会产生电磁感应现象,因此消除了自感现象,选项A、B错误,只有C正确。 答案:C 3.如图所示是测定自感系数很大的线圈L的直流电阻的电路,L两端并联一只电压表,用来测量自感线圈的直流电压,在测量完毕后,将电路拆除时应() A.先断开S2 B.先断开S1 C.先拆除电流表 D.先拆除电阻R 解析:只要不断开S1,线圈L与电压表就会组成闭合回路,在断开S2时,线圈L会因此产生感应电流,电流的方向与原来方向相同。这时流过电压表的电流方向与原来电流方向相反,电压表中的指针将反向转动,损坏电压表,所以必须先拆下电压表,即断开S1。 答案:B 4.在同一铁芯上绕着两个线圈A、B,两电源相同,单刀双掷开关原来接在点1,现在把它从点1扳向点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→P B.先由Q→P,再由P→Q C.始终由Q→P D.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。当单刀双掷开关由点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; 《§ 4.6互感和自感》导学案 增大时，自感电动势的方向与原来电流的方向；当电流减小时，自感电动势的方向与 原来电流的方向__________ 。线圈的自感系数越大，这个现象越明显。有人借用力学术语，说 线圈能够体现电的“”。 课堂互动案 学习札记探究1自感现象研究 【观察与思考1】通电自感现象 1. 在方框内画出实验电路图 2. A i、A是规格完全一样的灯泡。闭合电键S,调节变阻器R,使A i、A亮度相同，再调节R i,使两灯正常发光，然后断开开关S。重新闭合S,观察到什么现象？ 3. 为什么A i比A2亮得晚一些？试用所学知识（楞次定律）加以分析说明。 【观察与思考2】断电自感现象 1. 在方框内画出实验电路图 2. 电源断开时，通过线圈L的电流减小，这时会出现感应电动势。感应电动势的作用是使线圈L中的电流减小得更快些还是更慢些？ 3. 产生感应电动势的线圈可以看做一个电源，它能向外供电。由于开关已经断开，线圈提供的感应电流将沿什么途径流动？ 4. 开关断开后，通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向是否一致? 5. 开关断开后，通过灯泡的感应电流是否有可能比原来的电流更大？为了使实验的效果更明显，对线圈L应该有什么要求？ 【案例探究1】如图电路中电源内阻不能忽略，R阻值和L的自感系数都很 F列说法正确的是（） 大，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时, A . A比B先亮，然后A灭 B . B比A先亮，然后B逐渐变暗 C. A、B一起亮，然后A灭 D. A、B 一起亮，然后B火 【案例探究2】如图所示的电路中，L是一带铁芯的线圈，R为电阻。两条支 路的直流电阻相等。那么在接通和断开电键的瞬间，两 电流表的读数11、12的大小关系是：（） A. 接通时|1<|2，断开时|1>|2； B. 接通时|1<|2，断开时|1=|2； C. 接通时|1>|2，断开时| 1<|2； D. 接通时1仁|2,断开时| 1<|2o 探究2自感系数 【思考与讨论】研究感应电动势的大小跟什么因素有关? 1. 应用法拉第电磁感应定律推导自感电动势与电流变化率的关系? 2. 自感系数的物理意义是什么? 3. 自感系数与哪些因素有关? 【案例探究3】关于线圈自感系数的说法，正确的是（） A. 自感电动势大，自感系数也越大 B. 把线圈中的铁芯抽出一些，自感系数减小 第六节互感和自感 【教学目标】 1、知识与技能 （1）、了解互感现象的电磁感应特点。 （2）、指导学生运用观察、实验、分析、综合的方法，认识自感现象及其特点。 （3）、明确自感系数的意义及决定条件。 （4）、了解日光灯的工作原理 2、过程与方法 （1）、能用电磁感应原理，解释生产和生活中的某些自感现象。 （2）、提高学生分析问题的能力和运用物理知识解决实际问题的能力。 3、情感态度和价值观 培养、提高学生尊重科学，利用实验探索研究自然的科学素养 【教学重点】自感现象产生的原因及特点。 【教学难点】运用自感知识解决实际问题。 【教学方法】讨论法、探究法、试验法、练习法 【教学用具】变压器原理说明器(用400匝线圈)、3.8V0.3A灯泡两只、滑动变阻器、电源(3V)、导线、开关，日光灯组件，多媒体课件 【教学过程】 一、复习旧课，引入新课 师：前面我们学习了电磁感应现象，了解了几种不同形式的电磁感应现象。如磁铁向线圈中插入或拔出时、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时等，都会引起感应电动势，发生电磁感应现象。你们认为引起电磁感应现象最重要的条件是什么？ 生：穿过电路的磁通量发生变化。 师：不论用什么方式，也不管是什么原因，只要穿过电路的磁通量发生了变化，都能引起电磁感应现象。如果电路是闭合的，电路中就会有感应电流。 二、新课教学 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？（请同学 们用学过的知识加以分析说明） 当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁 场就发生变化，变化的磁场在周围空间产生感生电场，在感生电场的作用下，另一个线圈中的自由电荷定向运动，于是产生感应电动势。 （一）互感现象 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。这种现象叫做互感，这种感应电动势叫做互感电动势。 利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈。变压器就是利用互感现象制成的。如下图所示。 在电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电路间的互感现象。例如在电路板的刻制时就要设法减小电路间的互感现象。 互感和自感 题组一自感现象 1.下列单位换算正确的是() A.1亨=1欧·秒 B.1亨=1伏·安/秒 C.1伏=1韦/秒 D.1伏=1亨·安/秒 解析:由E=L可知1伏=1亨·安/秒,选项D正确。 答案:D 2. 在制作精密电阻时,为消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象,采取了双线绕法,如图所示,其道理是() A.当电路中电流变化时,两股导线中产生的自感电动势相互抵消 B.当电路中电流变化时,两股导线中产生的感应电流相互抵消 C.当电路中电流变化时,两股导线中产生的磁通量相互抵消 D.以上说法均不正确 解析:由于采用双线并绕的方法,当电流通过时,两股导线中的电流方向是相反的,不管电流怎样变化,任何时刻两股电流总是等大反向的,所产生的磁通量也是等大反向的,故总磁通量等于零,在线 圈中不会产生电磁感应现象,因此消除了自感现象,选项C正确。 答案:C 题组二通电自感: 3.( 多选题 ) 如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻r不能忽略。R1和R2是两个定值电阻,L是一个自感系数 较大的线圈。开关S原来是断开的,从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内,通过R1的 电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是( ) A.I1开始较大而后逐渐变小 B.I1开始很小而后逐渐变大 C.I2开始很小而后逐渐变大 D.I2开始较大而后逐渐变小 解析:闭合开关S时,由于L是一个自感系数较大的线圈,产生反向的自感电动势阻碍电流的变化, 所以开始I2很小,随着电流达到稳定,自感作用减小,I2开始逐渐变大;闭合开关S时,由于线圈阻碍作用很大,路端电压较大,随着自感作用减小,路端电压减小,所以R1上的电压逐渐减小,电流逐渐减小,故选项A、C正确。 答案:AC 4. 如图所示的电路,L为自感线圈,R是一个灯泡,E是电源。当S闭合瞬间,通过灯泡R的电流方向 是。当S断开瞬间,通过灯泡的电流方向是。 解析:当S闭合时,流经R的电流是A→B。当S断开瞬间,由于电源提供给R及线圈的电流立即消失,因此线圈要产生一个和原电流方向相同的自感电动势来阻碍原电流减小,所以电流流经R时的方向是B→A。 答案:A→B B→A 题组三断电自感 “互感和自感”教学设计 一、教学设计思路 “自感和互感”是人教版选修3-2第4章《电磁感应》第6节的内容，两者是电磁感应现象的两个重要实例，本质上都是由于电流变化引起的电磁感应现象。 本节课为了让学生经历必要的认知过程，尝试利用“延迟判断”的探究教学策略，适当改进演示实验，变陈述性问题为设计性问题，让学生积极参与物理规律的发现和推理过程，主要的特色体现在以下几个方面： 1．对于“互感”的教学，采用“电磁炉”和“Mp4”两个实验从能量和信息两个角度引出互感及其应用，充分激发学生探索规律的积极性。 2．对于“自感”的教学，采用“积木式”的结构，在教学过程中随着问题的展开，逐步“装备”其实验装置，让学生在质疑、猜测和不断探究中了解实验中发生的物理过程。 二、前期分析 本节教学内容包括互感现象、自感现象和磁场的能量三个部分，是在学生学习了产生感应电流的条件、楞次定律和法拉第电磁感应定律后教学的，是电磁感应现象具体运用的两个实例。因此，对互感、自感现象的研究，既是对电磁感应规律的巩固和深化，也为以后学习交流电、电磁波奠定了知识基础。同时，互感、自感现象知识与人们日常生活、生产技术有着密切的关系，因此，学习该部分知识有着重要的现实意义。 学生已经学习了分析电路结构，知道了判断产生电磁感应的条件、判断感应电流的方向，以及感应电动势的大小的计算等电磁感应的规律，已经学会对互感现象的分析，但头脑中没有互感这个概念，也没有意识到当线圈通过变化的电流时，线圈本身也会产生电磁感应现象。学习中对自感现象的解释以及分析相关的自感现象的特点是学生遇到的最大挑战。 学生已经具备一定的探究、合作学习的能力，已经掌握了一定的科学方法和实验技能。 本校具备完善的实验设施与条件，有优越的多媒体和网络。 重点与难点： 1．教学重点：自感现象和自感系数， 2．教学难点：分析自感现象产生的原因和特点。 三、教学目标 1．知识与技能： 1．下列关于自感现象的说法正确的是( ) A ．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 B ．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反 C ．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关 D ．加铁芯后线圈的自感系数比没有加铁芯时要大 解析：选ACD.自感现象是导体本身电流变化使得穿过线圈的磁通量变化而产生的电磁感应现象，自感电动势与线圈的磁通量变化快慢有关，故A 、C 正确，自感电动势阻碍原电流的变化，并不一定与原电流反向，B 错误． 2．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是( ) A ．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大 B ．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零 C ．线圈中电流变化越快，自感系数越大 D ．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定 答案：D 图4－6－14 3.如图4－6－14所示，L 为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S 的瞬间会有( ) A ．灯A 立即熄灭 B ．灯A 慢慢熄灭 C ．灯A 突然闪亮一下再慢慢熄灭 D ．灯A 突然闪亮一下再突然熄灭 解析：选A.当开关S 断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L 与灯A 串联，在S 断开后，不能形成闭合回路，因此灯A 在开关断开后，电源供给的电流为零，灯就立即熄灭． 图4－6－15 4.如图4－6－15所示，多匝线圈L 的电阻和电池内阻不计，两个电阻的阻值都是R ， 电键S 原来是断开的，电流I 0＝E 2R ，今合上电键S 将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，此电动势( ) A ．有阻碍电流的作用，最后电流由I 0减小到零 B ．有阻碍电流的作用，最后电流总小于I 0 C ．有阻碍电流增大的作用，因而电流将保持I 0不变 D ．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2I 0 解析：选D.电键S 由断开到闭合瞬间，回路中的电流要增大，因而在L 上要产生自感电动势．根据楞次定律，自感电动势总是要阻碍引起它的电流的变化，这就是说由于电流增加引起的自感电动势，要阻碍原电流的增加．而阻碍不是阻止，电流仍要增大，而达到 《互感和自感》教学设计 安徽省太和中学潘正海 【课程分析】 “自感和互感”是人教版选修3-2 第4 章《电磁感应》第6 节的内容，两者是电磁感应现象的两个重要实例，本质上都是由于电流变化引起的电磁感应现象。 本节教学内容包括互感现象、自感现象和磁场的能量三个部分，是在学生学习了产生感应电流的条件、楞次定律和法拉第电磁感应定律后才学习的，是电磁感应现象具体运用的两个实例。因此，对互感、自感现象的研究，既是对电磁感应规律的巩固和深化，也为以后学习交流电、电磁波奠定了知识基础。同时互感、自感现象知识与人们日常生活、生产技术有着密切的关系，因此，学习该部分知识有着重要的现实意义。 本节课为了让学生经历必要的认知过程，尝试利用“延迟判断”的探究教学策略，适当改进演示实验，变陈述性问题为设计性问题，让学生积极参与物理规律的发现和推理过程，主要的特色体现在以下几个方面： 1．对于“互感”的教学，采用“电磁炉”实验从能量角度引出互感及其应用，充分激发学生探索规律的积极性。 2．对于互感和自感的教学，着眼于让学生先猜测，再观察，验证猜测的正确性，然后再展开充分的讨论，攻克重难点。学生在质疑、猜测和不断探究中了解实验中发生的物理过程。 【学情分析】 学生已经学习了分析电路结构，知道了判断产生电磁感应的条件、判断感应电流的方向，以及感应电动势的大小的计算等电磁感应的规律，学生由于以前的被动学习，不好主动发言，形成了听、记的习惯，对自主、合作、探究的满堂学教学模式没有完全适应，需要老师耐心引导！量体裁衣似地设计导向性信息，激发他们探究的欲望。 【学习目标】 1、了解互感和自感现象 2、能够利用电磁感应有关规律分析通电、断电时自感现象的原因。 3、能说出自感电动势大小的影响因素、自感系数的单位及其决定因素。 4、了解互感和自感的应用和防止。 6 互感和自感--学生版 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.了解互感和自感现象.2.了解自感电动势的表达式E ＝L ΔI Δt ，知道自感系数的决定因素.3.了解自感现象中的能量转化. 科学探究：通过观察通电自感和断电自感时灯泡亮度的变化，认识自感现象. 科学思维：体会互感和自感现象产生的机理，能运用电磁感应规律分析解释. 一、互感现象 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，这种现象叫互感，这种感应电动势叫做互感电动势. 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. 二、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自感电动势. 三、自感电动势与自感系数 1.自感电动势：E ＝L ΔI Δt ，其中ΔI Δt 是电流的变化率；L 是自感系数，简称自感或电感.单位：亨 利，符号：H. 2.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. 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. 1.判断下列说法的正误. (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.() 2.如图1所示，电路中电源内阻不能忽略，L的自感系数很大，其直流电阻忽略不计，A、B 为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，A灯________变亮，B灯________变亮.当S断开时，A灯________熄灭，B灯________熄灭.(选填“立即”或“缓慢”)高中物理选修3-2互感和自感课后习题测试题复习题
完整版第6节互感与自感导学案
第六节：互感和自感教案
高中物理第四章电磁感应6互感和自感课时练习题含答案
“互感和自感”教学设计
第4章第六节互感和自感练习题及答案解析
《互感和自感》教学设计
第四章 6 互感和自感-----学生版
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