第四章第六节互感和自感 (2)
高二物理 （4.6自感和互感）导学提纲
班级 姓名 小组
【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．
【学习重难点】
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
【自主学思】
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 ，这种感应电动势叫做
2．互感的应用：利用互感现象可以把 由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器就是利用 制成的．
3．互感的危害：互感现象能发生在任何两个 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►
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．
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 现象而产生的感应电动势．
E ＝L ΔI Δt
，其中L 是 ，简称自感或电感． 3．自感系数
(1)单位： ，符号H.
(2)决定自感系数大小的因素：与线圈的 、 、 以及 等因素有关． ▏拓展延伸►
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．
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 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．
▏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．
【试一试】
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
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
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
4. (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()。
第四章第六节互感和自感
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]AC2. 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]AD3. 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]AB2. 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S2C．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＝ER L＋R解得R L＝EI0－R＝2.0 Ω.(2)电路稳定时流过小灯泡的电流I1＝ER1＝66A＝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。
互感和自感-PPT课件
再思考
断电自感中 A在熄灭前一定会 闪亮一下吗？
6
思考与讨论
自感电动势的大小与什么因素有关？ 对同一个线圈：穿过线圈的磁通量变化的快 慢跟电流变化快慢有关系。
E∝△I/△t 对不同的线圈：电流变化快慢相同的情况下， 产生的自感电动势是不相同的
7
自感系数
自感电动势 E 与线圈本身的特性有关 ——用自感系数L来表示线圈的这种特性. 自感系数简称自感或是电感.跟线圈的
互感和自感
问题： 发生电磁感应现象、产生感应电动
势的条件是什么？如何满足此条件？ 如果通过线圈本身的电流有变化，
使它里面的磁通量改变，能不能产生电 动势？
1
实验探究——通电自感
用图1电路作演示实验。 A1和A2是规格相同的两个灯泡.合上开关K，调 节R1，使A1和A2亮度相同，再调节R2，使A1和 A2正常发光，然后打开K再合上开关K的瞬间， 同学们看到了什么?（实验要反复几次） 现象：A2比A1先亮.
2
实验探究——断电自感
用图2电路作演示实验. 合上开关K，调节R使A正常发光.打开K的 瞬间，同学们看到了什么？(实验要反复 几次)
现象：A在熄灭前闪 亮一下.
3
分析与讨论
实验（1）和实验(2)中的两种现象
现象：A2比A1先亮.
现象：A在熄灭前闪 亮一下.
4自Leabharlann 现象当导体中的电流发生变化时,导体本身 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.像这种由于导体本身 的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做 自感现象,在自感现象中产生的感应电动势, 叫做自感电动势.
三、自感现象的应用---日光灯的工作原理
归纳出日光灯的工作过程 通电——启动器氖气放电——U形触片受热膨胀——接通镇流
大学物理自感和互感(二)2024
大学物理自感和互感（二）引言概述：在大学物理中，自感和互感作为电磁学的重要概念，是理解电路和电磁现象的关键。
本文将介绍自感和互感的概念、特性以及在电路中的应用。
通过对这两个概念的深入理解，我们可以更好地理解电磁学原理，并在实践中应用于电路设计和电磁设备。
正文：1. 自感的概念与特性1.1 自感的定义1.2 自感系数的计算方法1.3 自感的单位与量纲1.4 自感的特性及其影响因素1.5 自感在电路中的作用2. 互感的概念与特性2.1 互感的定义2.2 互感系数的计算方法2.3 互感的单位与量纲2.4 互感的特性及其影响因素2.5 互感在电路中的作用3. 自感与互感的数学关系3.1 自感与互感的数学定义3.2 自感与互感的表达式3.3 自感与互感的对立性及作用机制3.4 引入自感与互感的电路方程组3.5 自感与互感的联合应用实例4. 自感和互感在电路分析中的应用4.1 自感与互感对电流、电压的影响4.2 自感与互感对电路能量的转移与储存的影响4.3 自感与互感对电路振荡特性的影响4.4 自感与互感在变压器设计中的应用4.5 自感与互感在电磁传感器中的应用5. 自感和互感的实验验证及工程应用5.1 自感和互感的实验测量方法5.2 自感与互感的实验数据处理与分析5.3 自感和互感在电子工程中的应用案例5.4 自感和互感在电力工程中的应用案例5.5 自感和互感的未来发展方向总结：通过本文的阐述，我们对自感和互感的概念、特性以及在电路中的应用有了较为全面的了解。
自感和互感是电磁学的重要概念，掌握它们的原理和应用，对于电子工程和电力工程领域的学习和实践具有重要意义。
通过进一步的研究和实验，我们可以深入探索自感和互感的机理，并将其应用于更广泛的电磁设备和系统中。
第四章 第6节 互感和自感
互感和自感
知识点 1 互感现象
1．定义
如图 4－6－1 所示，由一个线圈中的电流发生变化而使其 他与之不相连的线圈产生感应电动势的现象，这种感应电动势 叫做互感电动势.
图 4－6－1
2．实质 如图 4－6－1 所示，当线圈 L1 中的电流发生变化，使线圈 L2 中的磁通量发生了变化，引起了感应电流，它的感应电流的 磁场又会重新引起线圈 L1 的变化，使它们的磁路交织在一起而
【触类旁通】
3．(双选)如图 4－6－7 所示，电路中 L 为一电感线圈，ab 支路和 cd 支路电阻相等，则( )
A．刚合上开关 S 时，电流表 A1 的示数小于电流表 A2 的 示数
B．刚合上开关 S 时，电流表 A1 的示数等于电流表 A2 的示数 C．断开开关 S 时，电流表 A1 的示数大于电流表 A2 的示数 D．断开开关 S 时，电流表 A1 的示数等于电流表 A2 的示数 图 4－6－7
图 4－6－8
解析：由题图可知，S 闭合时，流过灯泡、线圈 L 的电流
方向都自左向右，在 S 断开的瞬间，流过 L 的电流大小仍为2 A，
方向仍从左向右，它与灯泡构成串联回路，故流过灯泡的电流 大小变成 2 A，方向变成由右向左，然后逐渐减小为零，D 正确． 答案：D
【触类旁通】 4．紧靠在一起的线圈 A 与 B 如图 4－6－9 甲所示，当给 线圈 A 通以图乙所示的电流(规定由 a 进入，b 流出为电流正方 向)时，则线圈 B 两端的电压变化应为下图中的( )
【例 1】如图 4－6－2 所示，E 为电源，L 是电阻可忽略不 计、自感系数足够大的线圈，D1、D2 是两个规格相同的灯泡，
S 是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法不正确的是
高中物理课件第四章电磁感应第六节 互感和自感
线圈L2
P G
滑动变阻器P滑动时,线圈2中是否有感应电流？
一、互感现象
1 、定义：
当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象。 (互感现象中产生的感应电动势，称为互感电动势)
2、利作用用互：感线现圈象可L1以把能量从一个线圈传线递圈到另L2一个线圈，
因此在电工技术和电子技术中有广泛应用。变压器就是 利用互感现象制成的。
三、自感电动势与自感系数
1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比
E L I t
2、自感系数 L－简称自感或电感
3、自感物理意义：描述线圈产生自感电动势的能力 （1）决定线圈自感系数的因素：
实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。 另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。
2. 应用：变压器
二、自感现象
由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应 现象，叫自感现象。
三、自感电动势与自感系数
1、自感电动势的大小：E L I
t
2、自感系数L：与线圈的大小、形状、匝数及有无铁芯有关
P G
法拉第
开关S
问题情景：
如图闭合开关瞬间，CD中会有感应电流吗？ 若有，方向如何？
这是互感吗？
C
ו
•
•
A
G
•× • × • ו ו • •• ••••
• • • • ••
••感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之
间,且可发生于任何两个相互靠近的电路之间。
（2）自感系数的单位：亨利，简称亨，符号是 H。 常用单位：毫亨（m H） 微亨（μH）
双线绕法消除自感：
由于两根平行导线中的 电流方向相反，它们的磁 场可以互相抵消，从而可 以使自感现象的影响减弱 到可以忽略的程度。
第六节：互感和自感教案
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。
高中物理 第四章 电磁感应 第6节 互感和自感讲义(含解析)新人教版选修3-2-新人教版高二选修3-
第6节互感和自感1．当一个线圈中的电流变化时，会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫互感，互感的过程是一个能量传递的过程。
2．当一个线圈中的电流变化时，会在它本身激发出感应电动势，叫自感电动势，自感电动势的作用是阻碍线圈自身电流的变化。
3．自感电动势的大小为E ＝L ΔI Δt，其中L 为自感系数，它与线圈大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关。
4．当电源断开时，线圈中的电流不会立即消失，说明线圈中储存了磁场能。
一、互感现象1．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正常工作。
二、自感现象和自感系数1．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．自感电动势的大小E ＝L ΔI Δt，其中L 是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，符号为H 。
4．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。
三、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：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。
2．电的“惯性”自感电动势有阻碍线圈中电流变化的“惯性”。
1．自主思考——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。
(×)(4)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关。
第四章第六节《互感和自感》PPT课件
A
A2
A1
断电自感电路图 通电自感电路图
二、自感现象
1、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁 感应现象,叫自感现象。
2、自感现象中产生的电动势-----叫自感电动势。 自感电动势的作用：
阻碍导体中原来的电流变化。
注意： “阻碍”不是“阻止”，电流原来怎么 变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对 电流的变化起延迟作用。
自感电动势的大小： E L I
t
自感系数
线圈产生自感电动势的大小与线圈本身的一些特性有关。 这些特性用自感系数（L）表示。简称自感或电感。
大小：由线圈本身结构决定。其长度越长、横截面越大、
匝数越多自感系数越大，有铁芯比无铁芯自感系数大得多。
10
电路断开瞬间，电流变小到零，穿
分 过线圈L的磁通量逐渐减小，L中产生的
析 感应电动势的方向与原来的电流方向相
同，阻碍L中电流减小，即推迟了电流减
小到零的时间。
自学提纲
1.自感电动势的大小取决于什么？其 表达式是什么？示中各符号代表什 么？
2.自感系数的大小与什么因素有关 ？它的主单位是什么？常用单位还 有那些？各单位的符号怎么写？
第四章 电磁感应
一、互感的定义 当一个线圈中电流变化，在另一个线圈 中产生感应电动势的现象，称为互感。 互感现象中产生的感应电动势，称为互 感电动势。
二、互感的特点：（1）传递信息 （2）传递能量
三．应用互感：
二、自感现象
1、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁 感应现象,叫自感现象。
2、自感现象中产生的电动势-----叫自感电动势。 自感电动势的作用：
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
《互感和自感》课件
互感和自感的相互作用
互感和自感的相互作用
当电流通过一个线圈时，会产生磁场，这个磁 场会影响到周围的线圈。当电流在这些线圈之 间变化时，就会引起它们之间的互感。
利用互感和自感构建电路
互感和自感的相互作用可以用来构建各种电路， 如共振电路、变压器、电感器等。
互感和自感的功率损耗
铜损
线圈中的电流会随着时间变化而导致磁场的变化， 这会在线圈中产生感应电动势，从而产生铜损。
互感和自感的衍生概念及应用
1
互感感应
利用互感关系来产生感应电动势。
高频晶振
2
利用线圈的自感和电容的容抗来构成高
精度的谐振电路。
3
超导体材料
超导体的电学特性很大程度上是由于其 自感的降低和互感的增加。
互感和自感的常见误区
1 互感和感应电动势等同
互感和感应电动势虽然有关联，但并不等同。
2 互感和自感不会相互影响
2 磁场的方向
磁场的方向与电流的方向和线圈的结构有关。
互感和自感的影响因素
1
线圈之间的距离
线圈之间的距离越近，互感系数就越大，自感系数就越小。
2
线圈的结构
线圈的结构和线圈的匝数、长度、直径等因素有关。
3
介质和材料
线圈周围的介质和材料对磁场的分布和影响有很大的影响。
互感和自感的实际应用示例
电力传输
互感和自感之间存在相互作用，互相影响。
互感和自感的未来发展方向
应用拓展
互感和自感技术还有很大的应用空间，尤其是 在新兴领域。
效率提升
提高互感和自感技术的效率，实现能源的更好 转换和利用，对于未来发展至关重要。
互感和自感PPT课件
本课件将为您介绍互感和自感的定义、区别、应用、公式、电路图示、相互 作用、功率损耗、频率响应、实际电路模型、磁场特性、影响因素、实际应 用示例、数据测量及分析、发展历程、发展趋势、应用前景、衍生概念及应 用、常见误区、未来发展方向。让你深入了解互感和自感这一有趣的话题。
互感和自感(PPT课件)
问题引入 互感 变压器 感应圈 自感现象 自感系数
问题引入
我国的市电是电压为220V、频率为50Hz的交变电流， 但发电厂要先用升压变压器将电压升高后再向远距离的用 户输送，到了目的地之后，必须再用降压变压器将电压降 到220V再输送给用户。那末，你知道变压器是怎样升压和 降压的吗？
180
例2 一个线圈的电流在0.01s内变化了0.5 A，所产生
的自感电动势为20V，求线圈的自感系数？
解：由自感电动势公式
EL
L
I t
得
L
EL
t I
20
0.01 0.5
H
0.4
H
练习
1. 有一个线圈，它的自感系数是0.6 H，当通过它的
电流在0.01s 内由0.5 A增加到2.0 A时，求线圈中产生的自
实验证明：变压器
原、副线圈两端的电压
跟它们的匝数成正比，
即：
U1 n1 U 2 n2
2. 变压器的种类
（1）升压变压器：n2＞n1，U2＞U1 。 （2）降压变压器: n2＜n1，U2＜U1 。 3. 电流与匝数的关系
变压器工作的时候，原线圈输入的功率除少量的热损
耗外，大部分从副线圈输出。由于热损耗功率一般很小
，所以，可近似认为变压器副线圈输出的功率等于原线
圈输入的电功率，即 I2U2。 I1U1
I1 I2
U2 U1
n2 n1
I1 n2 I2 n1
可见，变压器原、副线圈的电流I1、I2跟变压器原、
副线圈的匝数成反比。
三、感应圈 1. 感应圈的作用 是一种特殊形式的升压变压器。 2. 感应圈的结构 3. 感应圈的工作原理
一、互感 定义 由于一个线圈中的电流变化，而使邻近另 一 个线圈中产生感应电动势的现象，叫做互感。