2022年第四章电磁感应第六节互感和自感 .pdf

学而不思则惘，思而不学则殆第六节互感与自感导学案课前自主学习提问： 1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？2、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？一、互感现象1、互感： _ 2、对互感的理解：问题：（1）如图断开闭合开关瞬间，CD中会有感应电流吗？这是互感吗？（2）CD回路中产生了电流，说明回路中具有了能量，能量从哪来？总结：（）互感现象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。（）互感现象可以把能量从一个电路传到另一个电路。3、互感的应用和防止应用： _ 防止： _ 二、自感现象问题：如上图，由电流的磁效应可知，线圈通电后周围就有磁场产生，电流变化，则磁场也变化，那么对于这个线圈自身来说穿过它的磁通量在此过程中也发生了变化。是否此时也发生了电磁感应现象呢？我们通过实验来解决这个问题。1、自感： _ 2、自感电动势：_ 演示 P25实验：通电自感现象：原因：想一想：流过A 与 B的电流随时间怎样变化? 结论：演示 P26实验：断电自感现象：思考与讨论：P26想一想：流过灯泡的电流随时间怎样变化? 结论：3、自感电动势的作用：总是_电流的变化，即延缓电流变化。4、自感电动势的方向：导体电流增加时，自感电动势方向与原电动势方向_ 导体电流减小时，自感电动势方向与原电动势方向_ 5、自感电动势的大小：自感电动势是感应电动势的一种，同样遵从法拉第电磁感应定律，即E_ 实验表明，磁场的强弱正比于电流的强弱即磁通量的变化正比于电流的变化，即E_ 写成等式就是：_ 6、自感现象的应用和防止应用： _ 防止： _ A B S G C D 图 4.6-2 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆三 、自感系数L 1.自感系数影响因素：_ 2.单位： _ 3.自感系数L：表示线圈的自感特性的物理量L的大小表明了线圈对电流变化的阻碍作用大小，反映了线圈对电流变化的延时作用的强弱。四、磁场的能量问题 1：探究断电自感实验时，开关断开后，灯泡的发光还能持续一段时间，有时甚至比开关断开前更亮，这时灯泡的能量时从哪里来的呢？问题2：教材最后一段说,线圈能够体现电的“ 惯性 ”,应该怎样理解?电的 “ 惯性 ” 大小与什么有关? 解题方法探究【例 1】关于自感现象，正确的说法是：（）A. 感应电流一定和原电流方向相反；B. 线圈中产生的自感电动势较大的其自感系数一定较大；C. 对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产生的自感电动势也越大；D. 自感电动势总是阻碍原来电流变化的。【例 2】 如图电路 (甲)、(乙)中，电阻R 和自感线圈L 的电阻都很小接通S，使电路达到稳定，灯泡A 发光，则（）A在电路 (甲)中，断开S，A 将渐渐变暗B在电路 (甲)中，断开S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗C在电路 (乙)中，断开S，A 将渐渐变暗D在电路 (乙)中，断开S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗【例 3】如图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为零。电键K 原来是合上的，在K断开后，分析： （1）若 R1R2，灯泡的亮度怎样变化？（ 2）若 R1R2，灯泡的亮度怎样变化？当堂训练1下列关于自感现象的说法中，错误的是（）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铁芯时要大2如图所示，多匝线圈L 的电阻和电源内阻都很小，可忽略不计电路中两个电阻器的电精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆阻均为 R，开始时电键S 断开，此时电路中电流大小为I0现将电键S 闭合， 线圈 L 中有自感电动势产生以下说法中正确的是（）A由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终由I0减小到零B由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终等于I0C由于自感电动势有阻碍电流增大的作用，电路中电流最终要比2I0小D自感电动势有阻碍电流增大的作用，但电路中电流最终还要增大到2I03如图所示的电路中，电阻R 和自感 L 的值都很大，电感器的电阻不计，A、B 是完全相同的灯泡当电键S闭合时，下面所述的情况中正确的是（）AA 比 B 先亮，然后A 熄灭BB 比 A 先亮，然后B 逐渐变暗CA、B 一起亮，然后A 熄灭DA、B 一起亮，然后B 熄灭4关于线圈的自感系数，下列说法正确的是（）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5关于线圈中自感电动势的大小说法中正确的是（）A电感一定时，电流变化越大，电动势越大B电感一定时，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6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，当断开电键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7 （20XX 年天津调研） 如图所示， 一条形磁铁在图示位置由静止开始下落穿过采用双线绕成的闭合线圈，则条形磁铁从下落到穿过线圈的过程中可能做（）A匀减速运动B匀速运动C非匀变 速运动D自由落体运动答案：1B 2.D 3.B 4.D 5.B 6.A 7.D课后练习基础达标：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_精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆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I0=RE2，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I0减小到零B有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0C有阻碍电流增大的作用，因而电流将保持I0不变D有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2I03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（）AI1开始较大而后逐渐变小BI1开始很小而后逐渐变大CI2开始很小而后逐渐变大DI2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S1闭合、 S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将 S1断开，下列说法正确的是（）AB立即熄灭BA灯将比原来更亮一些后再熄灭C有电流通过B灯，方向为cd D有电流通过A 灯，方向为ba 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 ，R=20 ，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：8如图所示，L 是自感系数较大的一个线圈，电源的电动势为6 V，开关 S已闭 合，当 S断开时，在L 中出现的自感电动势E=100 V 。此时 a、 b两点间的电势差9如图所示的电路中，S闭合时流过电感线圈的电流为2 A ，流过灯泡的电流是1 A，将 S突然断开，则S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流I 随时间 t 变化关系的图象是图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆中的（）10如图所示实验中，带铁芯的、电阻较小的线圈L 和灯泡 L1并 联，当闭合开关S 后，灯L1正常发光，下列说法中正确的是（）当断开S时，灯 L1立即熄灭当断开S时，灯 L1突然闪亮后熄灭若用阻值与线圈L 相同的电阻取代L 接入电路，当断开S时，灯L1立即熄灭若用阻值与线圈L 相同的电阻取代L 接入电路，当断开S时，灯L1突然闪亮后熄灭ABCD11如图所示电路，L 是自感系数较大的线圈，在滑动变阻器的滑动片P从 A 端迅速滑向B端的过程中，经过AB中点 C时通过线圈的电流为I1；P从 B端迅速滑向A端的过程中，经过 C 点时通过线圈的电流为I2；P 固定在 C 点不动，达到稳定时通过线圈的电流为I0，则（）AI1=I2=I0 BI1I0I2 CI1=I2 I0 DI1I0I212、如图所示，线圈A中接有如图所示电源，线圈B有一半面积处在线圈 A中，两线圈平行但不接触，则在电键S闭合瞬间，线圈B中的感应电流的方向为_ （填“顺时针”或“逆时针”） 参考答案：1 答案： AB BA思 路解析： 当 K闭合时，流经R的电流是AB当 K切断瞬间，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的减精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆小，所以线圈此时相当于一个电源，产生的自感电流流经R时的方向是BA2答案： D 思路解析： 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2I0选项D 正确 启示： 解决此类问题，要从认识自感电动势的作用做起另外是正确地把握阻碍不是阻止3答案： AC 思路解析： 在 S由断开到闭合的过程中，线圈L 要产生自感电动势，因自感系数较大，则对电流有较大的阻碍作用，开始时电流大部分从R1中通过， I2很小，当电路达到稳定状态后，线圈中的自感现象消失，R1中的电流变小，而R2中的电流变大，所以应选A和C4答案： AD 思路解析： 断开 S2而只闭合 S1时， A、B两灯一样亮，可知线圈L 的电阻也是R，在 S1、S2闭合时， IA=IL，故当 S2闭合、 S1突然断开时，流过A灯的电流只是方向变为ba，但其大小不突然增大，A 灯不出现更亮一下再熄灭的现象，故D 项正确， B 项错误 由于固定电阻R 几乎没有自感作用，故断开S1时， B灯电流迅速变为零，而立即熄灭，故A项正确， C项错误综上述分析可知，本题正确选项为A和 D5答案： C 思路解析： 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，在该线圈中不会产生电磁感应现象，因此消除了自感，选项AB错误，只有C正确启示： 这是在技术中消除自感现象的一个实例，但本题又是易出错题，容易把选项A、B也认为是正确选项，以为是自感电动势的抵消或自感电流的抵消造成这种错误的原因是对电磁感应现象的认识不足，本例中双线并绕线圈中无磁通量，也就无磁通量的变化，因此无电磁感应现象发生6答案： 0 0 3 0 6 相反思路解析： 在闭合 S的瞬间 ，由于 L 的自感作用， 将阻碍电流的增加，从零增加到最大，所以接通开关的瞬间通过L 的电流为零；电阻R无自感现象，接通瞬间就达到稳定；在开关断开的瞬间，由电源提供给电阻R的电流瞬间消失，由于线圈L 的自感作用，其电流不能马上消失， 从稳定的电流逐渐减小到零，此时通过 R的电流是线圈中的自感电流，所以方向与原电流方向相反7答案： a b 思路解析： 开关接通的瞬间，线圈的自感作用将阻碍电流的增加，自感电动势是反电动势，故a 端电势高；断开开关的瞬间，线圈中自感电动势的方向与原电流方向相同，b端是高电势处8答案： 106 V精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆思路解析： 断开 S的瞬间， L 中出现的自感电动势与原电流同向，此时电源电动势与线圈自感电动势同方向串联，故开关a、b 两端的电势差为U=E+E =106 V9答案： D 思路解析： 当电键 S断开时，灯泡支路的电流立即减为零；同时自感线圈的支路由于自感现象会产生感应电动势，方向由左向右，它作为新电源跟灯泡支路构成回路，且电流大小由 2 A（线圈上原来电流的大小）逐渐变为零，所以本题的正确选项是D小结： 自感线圈的作用是使其自身的电流不能突变，而是渐变；但由于断路时，自感线圈中产生的自感电动势的方向自左向右，致使通过灯泡的电流方向与原来相反，因此不能选 C10答案： C 思路解析： 线圈具有阻碍自身电流变化的特点，当自身电流增大时，线圈产生自感电动势与原电流方向相反，阻碍原电流的增大；当线圈自身电流减小时，线圈产生的自感电动势与原电流方向相同，阻碍原电流减小本题中，断开S时， L 中原电流I2减小，由于自感作用， 产生了与原电流方向相同的自感电流，从右向左流经L1灯泡， 故灯不会立即熄灭，灯L1正常发光时流过的电流I1比流过线圈L 的电流 I2小，在断开 S时，线圈 L中尽管有自感电动势产生但它阻止不了电流的减小，只是使电流的减小过程延缓一些，因此断开S时，流过灯泡L1和线圈 L 的电流变化相同，都是从 I2基础上减小， 故选项正确，当用电阻代替线圈时，断开S时不存在自感现象，灯L1立即熄灭11答案： D思路解析： 当滑动片从A端迅速滑向B端时，总电阻减小，总电流增大，L 产生自感电动势阻碍增大， 故 I1比 P稳定在 C点的电流I0小；当 P从 B端迅速滑向A端时总电流减小， L 自感电动势阻碍减小，自感电流方向与原电流方向相同，故I2大于 P稳定在 C点时的电流I0，故 D正确12答案：顺时针精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页