1、第 6 节 互感和自感1两个相互靠近的线圈，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，这种现象叫互感利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈2当一个线圈中的电流发生变化时，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，同时也在其本身激发出感应电动势，这种现象叫自感；自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化，即当导体中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流的方向相反，阻碍电流增大；当导体中的电流减小时，自感电动势的方向与原电流的方向相同，阻碍电流的减小3通过一个线圈的电流在均匀增大时，则这个线圈的( )A自感系数也将均匀增大B自感电动势也将均匀增大
2、C磁通量也将均匀增大D自感系数和自感电动势不变答案 CD解析 线圈的磁通量与电流大小有关，电流增大，磁通量增大，故 C 项正确；而自感系数由线圈本身决定，与电流大小无关；自感 电动势 ELL ，与自感系数和电流变化率有关，对It于给定的线圈，L 一定，已知电 流均匀增大，说明电流变化率恒定，故自感电动势不变，D 项正确4关于线圈自感系数的说法，错误的是( )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答案 A解析 自感系数是由线圈本身的特性决定的线圈越长，单位长度上的匝数越多，横截面积越大，它的自感系数就越大另外
3、，有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时要大得多5如图 1 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( )图 1A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答案 A解析 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【概念规律练】知识点一 对自感现象的理解1关于自感现象，正确的说法是( )A感应电流一定和原来的电流方向相反B对于同一线圈，当电
4、流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大C对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大答案 D解析 当电流增加时，自感电动势的方向与原来的电流反向，当电流减小时与原来的电流同向，故选项 A 错误；自感电动势的大小，与 电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项 B 错误；自感系数只取决于 线圈的本身因素，与 电流变 化情况无关故选项 C 错误；结合选项 B 的错误原因可知，选项 D 正确点评 自感的实质仍然是电磁感 应现象， 电流的强弱决定其周围磁场的强弱，当电流变化时引起电流周围的磁场发生变化，就会在 线圈中产生感 应电动势
5、2关于线圈的自感系数、自感电动势下列说法中正确的是( )A线圈中电流变化越大，线圈自感系数越大B对于某一线圈，自感电动势正比于电流的变化量C一个线圈的电流均匀增大，这个线圈自感系数、自感电动势都不变D自感电动势总与原电流方向相反答案 C解析 线圈的自感系数由线圈本身的因素决定E 自 ，而不是 E 自 I，C 对， A、BIt错 线圈中电流减小时，自感电动势方向与原电流方向相同，电流增大时，自感电动势方向与原电流方向相反，D 错点评 电流的变化量 I 不等同于电流的变化率 ，E 而不是 EI.自感系数仅和线It It圈本身有关知识点二 通电自感和断电自感3如图 2 所示电路中，A、 B 是完全相
6、同的灯泡，L 是电阻不计的电感线圈，下列说法中正确的是( )图 2A当开关 S 闭合时， A 灯先亮，B 灯后亮B当开关 S 闭合时，B 灯先亮， A 灯后亮C当开关 S 闭合时，A、B 灯同时亮，以后 B 灯更亮，A 灯熄灭D当开关 S 闭合时， A、B 灯同时亮，以后亮度不变答案 C解析 当开关 S 闭合时，电路中 电流增加，由于线圈的自感作用，其中产生一自感电动势阻碍电流的增加，此时 A、B 二灯相当于串联，同时亮；之后线圈相当于一段导线，将 A 灯短路，A 灯熄灭，因 B 灯所加电压增加而变得更亮点评 开关闭合时，线圈自感电动势与电源电动势方向相反，若自感系数足够大，瞬间可以认为断路，
7、随即变缓直至消失4在如图 3 所示的电路中，带铁芯的、电阻较小的线圈 L 与灯 A 并联，当合上开关S 后灯 A 正常发光则下列说法中正确的是( )图 3A当断开 S 时，灯 A 立即熄灭B当断开 S 时，灯 A 突然闪亮后熄灭C用阻值与灯 A 相同的线圈取代 L 接入电路，当断开 S 时，灯 A 逐渐熄灭D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 A 突然闪亮后熄灭答案 BC解析 在 S 断开的瞬间，L 与 A 构成闭合回路，灯 A 不会立即熄 灭问题是“小灯泡在熄灭之前是否更亮一下”这一点如何确定根据 PI 2R 可知，灯 A 能否闪亮，取决于 S 断开的瞬间，流
8、过 A 的电流是否更大一些在断开 S 的瞬间 ，灯 A 中原来的电流 IA立即消失但灯 A 和线圈 L 组成一闭 合回路，由于 线圈 L 的自感作用，其中的电流 IL不会立即消失，它还要通过回路维持短暂的时间如果 ILIA，则灯 A 熄灭之前要闪亮一下；如果 ILI A，则灯 A 是逐渐熄灭而不闪亮一下至于 IL和 IA的大小关系，由 RA和 RL的大小关系决定：若RARL，则 IAI 灯 ，I LI L答案 A解析 本题的关键是要认清产 生自感现象的根本原因，断开 S 的瞬间，因为 IL的减小才产生自感电动势，自感电动势 阻碍 IL的减小，因此流过线圈 L 的电流只能是减小而不能是增大，断开
9、瞬间有 ILI L，这时 L 和灯 A 组成的闭合回路是串 联的，在自感 电动势的作用下使 IL流过灯 A，故 I 灯 I L.虽然 IL是减小的，但在开始断开的一小段时间内还是比灯 A 原来的电流 I 灯 大，则有 I 灯 I 灯 ，使灯 A 在 S 断开瞬 间闪亮一下才熄灭5在如图 11 所示的电路中，两个相同的电流表，零刻点在刻度盘的中央当电流从“”接线柱流入时，指针向右摆；当电流从“”接线柱流入时，指针向左摆在电路接通且稳定时再断开开关的瞬间，下列说法正确的是( )图 11AG 1指针向右摆，G 2指针向左摆BG 1指针向左摆，G 2指针向右摆C两指针都向右摆D两指针都向左摆答案 D解
10、析 电路接通且稳定时，两支路均有自左到右的电流当开关断开的瞬间，无自感线圈的支路则没有自感电流产生有自感 线圈的支路产生阻碍原 电流变化的自感电流，且 这一自感电流将通过能与它形成回路的各支路此题中开关断开的瞬 间， 电路电流减小，故 L 将产生自左至右的自感电流以阻碍原电流变化且此 时开关断开，L 所在支路只能与 R 所在支路串联形成回路，则自感电流自右至左流 经 R 所在支路6如图 12 所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在实验完毕后，将电路拆开时应( )图 12A先断开开关 S1B先断开开关 S2C先拆去电流表D先
11、拆去电阻 R答案 B解析 b， 表右端为“” ，左端为“” ，指 针正向偏转，若先断开 S1或先拆 表或先拆去电阻 R 瞬间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其 a 端相当于电源的负极， b端相当于电源的正极，此时 表加了一个反向电压，使指针反偏由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压很大，会烧坏 表而先断开 S2，由于 电压表内阻很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏其他器件，故应先断开 S2.b， 表右端为“” ，左端为“” ，指针正向偏转，若先断开 S1或先拆 表或先拆去电阻 R 瞬 间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其 a 端相当于电 源的负极， b 端相当于电源
12、的正极，此时 表加了一个反向电压，使指针反偏由“自感系数较 大的线圈”知其反偏电压很大，会烧坏 表而先断开 S2，由于电压表内阻很大，电路中总电 阻变化很小， 电流几乎不变 ，不会损坏其他器件，故应先断开 S2.7如图 13 所示，A、B、C 是相同的白炽灯，L 是自感系数很大、电阻很小的自感线圈现将 S 闭合，下面说法正确的是( )图 13AB、C 灯同时亮， A 灯后亮BA、B 、C 灯同时亮，然后 A 灯逐渐变暗，最后熄灭CA 灯一直不亮，只有 B 灯和 C 灯亮DA、B、C 灯同时亮，并且亮暗没有变化答案 B8如图 14 所示，灯泡 A、B 与固定电阻的阻值均为 R，L 是自感系数很大
13、的线圈当 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，下列说法中正确的是( )图 14AB 灯立即熄灭BA 灯将比原来更亮一下后再熄灭C.有电流通过 B 灯,方向为 cdD.有电流通过 A 灯,方向为 ba答案 AD解析 S2断开而只闭合 S1，稳定时，A，B 两灯一样亮,可知线圈 L 的电阻也是 R。在S1、S 2都闭合时 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
14、灯电流迅速变为零，而立即熄灭，故 A项正确 C 项错误。综上所述分析可知，本题正确答案为 A、D。9在如图 15 所示的电路中，三个相同的灯泡 a、b、c 和电感 L1、L 2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计电键 S 从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有( )图 15Aa 先变亮，然后逐渐变暗Bb 先变亮，然后逐渐变暗Cc 先变亮，然后逐渐变暗Db、c 都逐渐变暗答案 AD解析 S 断开前，灯泡 a、b、c 中的电流相同，均为 I.L1中的电流 I12I ，L2中的电流I2I .当 S 断开后，电源被撤除，剩下灯泡与线圈形成新的闭合回路灯泡 b、c 中的电流由 I逐渐减小，两灯逐渐变暗灯泡
15、 a 里的电流先由 I 增至 2I，然后逐渐减小，所以灯泡 a 先变亮后变暗A、D 两项正确10A 和 L 是日光灯的灯管和镇流器，如果按图 16 所示的电路连接，下列关于日光灯发光情况的叙述中，正确的是( )图 16A只把 S1接通， S2、S 3不接通，日光灯就能正常发光B把 S1和 S2接通后，S 3不接通，日光灯就能正常发光CS 3不接通，接通 S1和 S2后再断开 S2，日光灯就能正常发光D当日光灯正常发光后，再接通 S3，日光灯仍能正常发光答案 C解析 A 选项：只接通 S1，灯管两端不能 产生瞬时高压，日光灯不能点燃，A 错误；B 选项：S 1和 S2接通，S 2不断开，日光灯被
16、短路， 电压为零，镇流器也不能产生断电自感电动势，日光灯不能点燃，B 项错误；C 选项：S 1和 S2接通，再断开 S2，镇流器产生自感电动势，与外加电压一起形成瞬时高压，使日光灯点燃而正常发光，C 正确；D 选项：日光灯正常发光后，再接通 S3，镇流器被短接，不再起限流和降压作用，加在灯管两端的电压将达到 220V，灯管将会烧坏， D 错误11如图 17 所示的电路中，已知 E20V ，R 120 ，R 210，L 是纯电感线圈，电源内阻不计，则 S 闭合，电路稳定后断开 S 的瞬间，L 两端的电压是多少？哪端电势高？图 17答案 60V b 端的电势高于 a 端解析 当 S 闭合， 电路稳
17、定时 ，流过 L 的电流 IE/R 22A，此时 a 端电势高于 b 端断开 S 的瞬间，R 2和 R1与 L 串联， 线圈 L 中电流减小，开始瞬间，L 中电流为 I，所以 L 两端电压为 I(R1R 2)60V，此时线圈 L 中的磁场能转化为电能释放出来，线圈 L 相当于电源，R 1与 R2相当于外电路，所以 b 端 电势高于 a 端12如图 18 所示，设电源的电动势为 E10V ，内阻不计，L 与 R 的电阻均为 5，两灯泡的电阻为 RS10.图 18(1)求断开 S 的瞬间，灯泡 L1两端的电压；(2)画出断开 S 前后一段时间内流过 L1电流随时间的变化规律答案 (1)10V (2
18、)见解析解析 (1)电路稳定工作时，由于 a、b 两点的电势相等， 导线 ab 上无电流流过因此通过 L 的电流为IL A1AE2R 1010流过 L1的电流为 IS A0.5AE2RS 1020断开 S 的瞬间，由于线圈要想维持 IL不变，而与 L1组成闭合回路，因此通过 L1的最大电流为 1A所以此时 L1两端的电压为 UI LRS10V(正常工作 时为 5V)(2)断开 S 前，流过 L1的电流为 0.5A 不变，而断开 S 的瞬间，通过 L1的电流突变为1A，且方向也发生变化，然后 渐渐减小到零，所以它的 图象 应为如右图所示( t0为断开 S 的时刻)注：从 t0开始，电流持续的时间实际上一般是很短的
