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3-2物理教案VIP免费

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，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，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。(×)(5)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。(×)(6)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。(√)2．合作探究——议一议(1)如何理解互感现象？提示：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电路之间。(2)断电自感现象中，为什么有的灯泡逐渐熄灭，有的灯泡闪亮后再逐渐熄灭？提示：断电前，流过灯泡的电流I1取决于灯泡两端的电压和灯泡自身的电阻，断电后，流过灯泡的电流取决于线圈中的电流，设线圈中电流断电前为I2，断电后逐渐减小，则灯泡中电流也由I2逐渐减小。所以，若I2≤I1，灯泡中电流由I2逐渐减小，灯泡逐渐变暗；若I2>I1，灯泡中电流先增大后减小，灯泡闪亮后逐渐熄灭。(3)断电自感现象中，在断开开关后，灯泡仍然亮一会，是否违背能量守恒定律？提示：不违背。断电时，储存在线圈内的磁场能转化为电能，用以维持回路保持一定时间的电流，直到电流为零时，磁场能全部转化为电能并通过灯泡(或电阻)转化为内能，可见自感现象遵循能量守恒定律。对通电自感的理解如图所示的电路，两灯泡规格相同，接通开关后调节电阻R，使两个灯泡亮度相同，然后断开电路，再次接通的瞬间：条件现象原因S闭合A2先亮由于A2支路为纯电阻，不产生自感现象的瞬间A1逐渐亮起由于L的自感作用阻碍A1支路电流增大[典例]如图所示，灯L1、L2完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则()A．S闭合的瞬间，L1、L2同时发光，接着L1变暗，L2更亮，最后L1熄灭B．S闭合瞬间，L1不亮，L2立即亮C．S闭合瞬间，L1、L2都不立即亮D．稳定后再断开S的瞬间，L2熄灭，L1比L2(原先亮度)更亮[思路点拨]解答本题应把握以下两点：(1)闭合S瞬间，线圈L由于自感，对电流有阻碍作用，等稳定后，由于线圈L的电阻可忽略，所以相当于短路。(2)断开S的瞬间，线圈L由于自感，且线圈L与灯泡L1组成了回路，所以电流不会立即消失。[解析]S接通的瞬间，线圈L支路中电流从无到有发生变化，因此，线圈L中产生的自感电动势阻碍电流增加。由于有铁芯，自感系数较大，对电流的阻碍作用也就较强，所以S接通的瞬间线圈L中的电流非常小，即干路中的电流几乎全部流过L1、L2，所...