第二章電磁感應第4節互感和自感【核心素養目標】物理觀念了解互感現象及其應用.科學思維能夠通過電磁感應的有關規律分析通電自感和斷電自感現象.科學探究了解自感電動勢的表達式E＝Leq\f(ΔI,Δt)，知道自感系數的決定因素了解自感現象中的能量轉化．科學態度與責任通過互感和自感知識應用的實例，感受物理中科學技術與社會的緊密聯系，體會科學知識的應用價值，進一步增強學生的學習動力和科學意識。知識點一互感現象【情境導入】如圖所示，在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導線連接，當一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產生感應電動勢呢？【知識梳理】1．互感和互感電動勢：兩個相互靠近且沒有導線相連的線圈，當一個線圈中的時，它所產生的會在另一個線圈中產生，這種現象叫作互感，這種感應電動勢叫作．2．應用：利用互感現象可以把由一個線圈傳遞到，如變壓器就是利用制成的．3．危害：互感現象能發生在任何兩個的電路之間．在電力工程和電子電路中，互感現象有時會影響電路的正常工作．【重難詮釋】1．當一個線圈中的電流變化時，它產生的磁場就發生變化，變化的磁場在周圍空間產生感生電場，在感生電場的作用下，另一個線圈中的自由電荷定向運動，于是產生感應電動勢．2．一個線圈中電流變化越快(電流的變化率越大)，另一個線圈中產生的感應電動勢越大．3．應用與危害(1)應用：變壓器、收音機的磁性天線都是利用互感現象制成的．(2)危害：在電力工程和電子電路中，互感現象有時會影響電路的正常工作，這時要設法減小電路間的互感．例如在電路板刻制時就要設法減小電路間的互感現象．【典例精析】例1．(多選)如圖所示，線圈P、Q同軸放置，P與開關S、電源和滑動變阻器R組成回路，Q與電流計G相連，要使Q線圈產生圖示方向的電流，可采用的方法有()A．閉合開關S后，把R的滑片右移B．閉合開關S后，把R的滑片左移C．閉合開關S后，把Q靠近PD．無需閉合開關S，只要把Q靠近P即可知識點二自感現象【情境導入】1．按照如圖所示電路圖連接電路．(1)開關S接通時，燈泡1和2的發光情況有什么不同？(2)根據楞次定律結合電路圖分析該現象產生的原因．2.按照如圖所示電路圖連接電路．(1)若燈泡的電阻小于線圈L的直流電阻，先閉合開關使燈泡發光，穩定后斷開開關．觀察開關斷開時燈泡的亮度變化，并解釋原因．若燈泡電阻大于線圈L的直流電阻，燈泡的亮度如何變化？(2)開關斷開前后，流過燈泡的電流方向相同嗎？【知識梳理】當一個線圈中的變化時，它所產生的變化的磁場在激發出感應電動勢，這種現象稱為自感．由于自感而產生的感應電動勢叫作自感電動勢．【重難詮釋】1．對自感現象的理解自感現象是一種電磁感應現象，遵守法拉第電磁感應定律和楞次定律．2．對自感電動勢的理解(1)產生原因通過線圈的電流發生變化，導致穿過線圈的磁通量發生變化，因而在線圈上產生感應電動勢．(2)自感電動勢的方向當原電流增大時，自感電動勢的方向與原電流方向相反；當原電流減小時，自感電動勢的方向與原電流方向相同(即：增反減同)．(3)自感電動勢的作用阻礙原電流的變化，而不是阻止，原電流仍在變化，只是使原電流的變化時間變長，即總是起著推遲電流變化的作用．3．對電感線圈阻礙作用的理解(1)若電路中的電流正在改變，電感線圈會產生自感電動勢阻礙電路中電流的變化，使通過電感線圈的電流不能突變．(2)若電路中的電流是穩定的，電感線圈相當于一段導線，其阻礙作用是由繞制線圈的導線的電阻引起的．(3)線圈通電和斷電時線圈中電流的變化規律如圖．【典例精析】例2．如圖所示，L是電感足夠大的線圈，其直流電阻可忽略不計，A和B是兩個參數相同的燈泡，若將開關S閉合，等燈泡亮度穩定后，再斷開開關S，則()A．開關S閉合時，燈泡A比B先亮B．開關S閉合時，燈泡A、B同時亮，最后一樣亮C．開關S閉合后，燈泡A逐漸熄滅，燈泡B逐漸變亮，最后亮度保持不變D．開關S斷開瞬間，A、B閃亮一下逐漸熄滅知識點三自感系數和磁場的能量【情境導入】(1)自感電動勢與哪些因素有關？(2)在斷電自感現象中，斷開開關后，燈泡仍然亮一會，是否違背能量守恒定律？【知識梳理】自感系數1．自感電動勢：E＝Leq\f(ΔI,Δt)，其中eq\f(ΔI,Δt)是；L是，簡稱自感或電感．單位：，符號：.2．自感系數與線圈的、、，以及是否有等因素有關．磁場的能量1．線圈中電流從無到有時，磁場從無到有，電源把能量輸送給，儲存在中．2．線圈中電流減小時，中的能量釋放出來轉化為電能．3．自感電動勢有阻礙線圈中的性質．【重難詮釋】1．自感電動勢(1)表達式：E＝Leq\f(ΔI,Δt).(2)理解：①公式中eq\f(ΔI,Δt)為電流的變化率，電流變化越快，電流變化率越大，自感電動勢也越大．②公式中L為線圈的自感系數．2．自感系數【典例精析】例3．關于自感現象、自感系數、自感電動勢，下列說法正確的是()A．當線圈中通恒定電流時，線圈中沒有自感現象，線圈自感系數為零B．線圈中電流變化越快，線圈的自感系數越大C．自感電動勢與原電流方向相反D．對于確定的線圈，其產生的自感電動勢與其電流變化率成正比針對訓練一、單選題1．圖甲和圖乙是教材中演示自感現象的兩個電路圖，L1和L2為電感線圈。實驗時，閉合開關S1，電路穩定后，斷開開關S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關S2，燈A2逐漸變亮。而另一個相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是（）A．圖甲中，A1與L1的電阻值相同B．圖甲中，閉合S1，電路穩定后，A1中電流大于L1中電流C．圖乙中，變阻器R與L2的電阻值相同D．圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等2．如圖所示為“萬人跳”實驗的示意圖，電源的內電阻可忽略，L為學生實驗用變壓器線圈，在時刻閉合開關S，經過一段時間后，在時刻斷開S。下列表示通過人體電流I隨時間t變化的圖像中，你認為最符合該實驗實際的是（）A． B． C． D．3．下列關于互感現象的說法不正確的是（）A．一個線圈中的電流變化時，與之靠近的線圈中產生感應電動勢的現象稱為互感現象B．互感現象的實質是電磁感應現象，同樣遵循楞次定律和法拉第電磁感應定律C．利用互感現象能夠將能量由一個線圈傳遞到另一個線圈，所以人們制造了收音機的“磁性天線”D．在電力工程以及電子電路中不會出現互感現象而影響電路的正常工作4．某同學想對比電感線圈和小燈泡對電路的影響，他設計了如圖所示的電路，電路兩端電壓恒定，電感線圈和燈泡并聯接在電源兩端。先閉合開關K，等電路穩定后，再斷開開關，發現燈泡突然閃了一下。已知燈泡的規格為（1.25W，3.0V），在實驗室找到了兩個自感系數相同的線圈A、B，它們的直流電阻分別為10Ω、5Ω。下列關于該實驗的說法正確的（）A．選用兩個線圈中的任意一個都可以得到上述實驗現象B．閉合開關時，燈泡逐漸亮起來C．斷開開關時，流過電感線圈的電流突然增大D．斷開開關時，流過燈泡的電流改變方向5．如圖所示，A、B是兩個完全相同的燈泡，D是理想二極管，L是帶鐵芯的線圈，其直流電阻忽略不計。下列說法正確的是（）A．S閉合瞬間，B先亮A后亮B．S閉合瞬間，A先亮B后亮C．電路穩定后，在S斷開瞬間，A閃亮一下，然后逐漸熄滅D．電路穩定后，在S斷開瞬間，B立即熄滅6．如圖所示，兩個燈泡A1和A2的規格相同，A1與線圈L串聯后接到電路中，A2與可變電阻R串聯后接到電路中。先閉合開關S，調節R，使兩個燈泡的亮度相同，再調節R1，使它們正常發光，然后斷開開關S，下列說法正確的是（）A．重新接通電路，A1、A2同時變亮B．重新接通電路，A1逐漸變暗C．接通電路，電路穩定后再次斷開S，A1、A2逐漸熄滅D．接通電路，電路穩定后再次斷開S，A2閃亮一下再熄滅7．如圖所示電路為演示自感現象的實驗電路。實驗時，先閉合開關S，電路達到穩定后，設通過線圈L的電流為I1，通過小燈泡L2的電流為I2，小燈泡L1、L2均處于正常發光狀態。以下說法正確的是（）

A．S閉合瞬間，L2燈慢慢變亮，L1燈立即變亮B．S閉合瞬間，L1燈慢慢變亮，L2燈立即變亮C．S斷開瞬間，流經小燈泡L2中的電流由I2逐漸減為零D．S斷開瞬間，流經小燈泡L2中的電流由I1逐漸減為零8．如圖所示，是日光燈的電路圖，主要由燈管、鎮流器、啟動器組成。關于日光燈的原理，下列說法正確的是（）A．閉合開關S點燃日光燈管過程中，啟動器的雙金屬片始終是閉合的B．閉合開關S點燃日光燈管過程中，鎮流器相當于電阻C．將鎮流器換為定值電阻，閉合開關S仍能正常點燃日光燈管D．將啟動器更換為開關S1，先閉合開關S和S1，再斷開S1，仍有可能點燃日光燈管二、多選題9．如圖所示的電路中，三個相同的燈泡a、b、c和電感線圈L1、L2與直流電源連接，電感線圈的電阻忽略不計，開關S從閉合狀態突然斷開時，下列判斷正確的有（）A．a先變亮，然后逐漸熄滅B．b先變亮，然后逐漸熄滅C．c先變亮，然后逐漸熄滅D．b、c逐漸熄滅10．如圖所示為演示自感現象的實驗電路圖，線圈的自感系數較大，且使滑動變阻器R接入電路中的阻值與線圈直流電阻相等，下列判斷正確的是（）A．接通開關S，燈A1、A2立即變亮B．接通開關S，燈A1逐漸變亮，燈A2立即變亮C．接通開關S，待電路穩定后斷開開關S，燈A1、A2逐漸熄滅D．接通開關S，待電路穩定后斷開開關S，燈A1逐漸熄滅，燈A2閃一下后逐漸熄滅11．如圖甲所示，無線手機充電因其方便、科技感強，很受年輕人的喜愛。圖乙為電磁感應式手機無線充電的原理示意圖，與變壓器類似，在充電基座上的送電線圈接入正弦交流電，手機中的受電線圈感應出電流，實現為手機充電的目的。則在充電過程中（）A．無線充電與有線充電一樣實現了能量的傳遞B．送電線圈接入恒定電流也可以持續給手機充電C．送電線圈中電流產生的磁場是均勻變化的磁場D．受電線圈中感應電流產生周期性變化的磁場12．在日常生活中，比如摩托車和汽車上裝有的磁性轉速表就是利用了電磁驅動原理，如圖所示是磁性式轉速表及其原理圖，關于磁性式轉速表的電磁驅動原理，下列說法正確的是（）A．鋁盤接通電源，通有電流的鋁盤在磁場作用下帶動指針轉動B．永久磁體隨轉軸轉動產生運動的磁場，在鋁盤中產生感應電流，感應電流使鋁盤受磁場力而轉動C．鋁盤轉動的方向與永久磁體轉動方向相同D．由于鋁盤和永久磁體被同一轉軸帶動，所以兩者轉動是完全同步的13．如圖所示，電路中有兩個相同的燈泡L1、L2，電感線圈L的自感系數很大，直流電阻可忽略不計，電源內阻不計。第一次：S2合向1，再閉合S1，電路穩定后再斷開S1；第二次：S2合向2，再閉合S1，電路穩定后再斷開S1，則下列說法正確的是（）A．第一次：閉合S1后，會看到L1、L2立即變亮，此后L2逐漸熄滅B．第一次：斷開S1后，會看到L1逐漸熄滅，L2亮一下后熄滅C．第二次：閉合S1后，會看到L2立即變亮，L1逐漸變亮D．第二次：斷開S1后，會看到L1逐漸熄滅，L2亮一下后熄滅14．在如圖所示的電路中，兩個完全相同的小燈泡和分別串聯一個帶鐵芯的電感線圈L和一個滑動變阻器R。閉合開關S待電路穩定后，調整R的滑片使和亮度一樣，此時通過兩個燈泡的