1、1第 6课时 互感和自感研究选考把握考情考试要求知识内容 互感和自感加试 b教学要求1.知道互感现象是一种常见的电磁感应现象2.知道自感现象是由于通过导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象3.知道决定自感系数的因素，知道自感系数的单位4.理解自感电动势的作用，会解释自感现象5.了解自感现象的利、弊以及对它的利用和防止6.会用传感器研究自感对电路中电流的影响说明 不要求计算自感电动势知识点一 互感现象基 础 梳 理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，这种现象叫互感。2.作用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线
2、圈，如变压器、收音机的磁性天线。3.危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，电力工程和电子电路中，有时会影响电路正常工作。要 点 精 讲1.互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生在绕同一铁芯上的两个线圈之间，而且还可以发生在任何相互靠近的电路之间。2.互感现象可以把能量由一个电路转移到另一个电路。下一章将要学习的变压器就是利用互感现象制成的。3.在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要求设法减小电路间的互感。2【例 1】 如图 1所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒 PQ、 MN，当 PQ在外力作用下运动时， MN在磁场力作用下向右运动，则
3、 PQ所做的运动可能是( )图 1A.向右匀加速运动 B.向左匀加速运动C.向右匀减速运动 D.向左匀减速运动解析 MN棒中有感应电流，受安培力作用而向右运动，由左手定则可判断出 MN中电流的方向是由 M流至 N，此电流在 L1中产生的磁场的方向是向上的。若 PQ棒向右运动，由右手定则及安培定则可知 L2产生的磁场的方向也是向上的。由于 L1产生的磁场方向与 L2产生的磁场的方向相同，由楞次定律可知 L2产生的磁场的磁通量是减少的，即 L2中的磁场是减弱的，故 PQ棒做的是向右的减速运动，选项 C是可能的；若 PQ棒向左运动，则它产生的感应电流在 L2中产生的磁场是向下的，与 L1产生的磁场方
4、向是相反的，由楞次定律可知L2产生的磁场的磁通量是增加的，即 L2中的磁场是增强的，故 PQ棒做的是向左的加速运动，选项 B是可能的。答案 BC名师点睛 本题是应用楞次定律判断问题的一般步骤的逆向应用。即已知感应电流的方向或者感应电流的效果，来判断原磁场的方向或原磁场如何变化。通过判断步骤的逆向应用，可更深刻地理解、更熟练地掌握楞次定律。另外还要通过此题来体会逆向分析的思路和方法。【跟踪训练】 在无线电仪器中，常需要在距离较近处安装两个线圈，并要求当一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈中的电流的影响尽量小。则图中两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是( )解析 互相垂直的线圈由于产生的磁场互相
5、垂直，因而影响较小，D 正确。答案 D知识点二 自感现象3基 础 梳 理1.定义：当一个线圈中的电流自身发生变化时，它产生的变化(填“变化”或“不变”)的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在本身激发出感应电动势的电磁感应现象。2.公式： E L ，其中 L是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利。符号：H。1 I tmH10 3 H，1 H10 6 H。3.自感系数的决定因素：与线圈的大小、形状、匝数，以及是否有铁芯等因素有关，与E、 I、 t等无关。要 点 精 讲要点 1 对自感现象的理解(1)对自感现象的理解自感现象是一种电磁感应现象，遵循法拉第电磁感应定律和楞次定律。(2)对自
6、感电动势的理解产生原因：通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势。自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同(即增反减同)。自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用。(3)对电感线圈阻碍作用的理解若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变。若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的。4【例 2】 如
7、图 2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( )图 2A.I1 I2 I0 B.I1I0I2C.I1 I2I0 D.I1ILA，会使得流过 LA灯的电流突然增大，从而使 LA灯闪亮一下后渐渐熄灭【例 3】 如图 3所示，电源的电动势为 E，内阻 r忽略不计。 A、 B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈。以下说法正确的是( )图 3A.开关闭合到电路中电流
8、稳定的时间内， A灯立刻亮，并亮度保持稳定B.开关闭合到电路中电流稳定的时间内， B灯立刻亮，并亮度保持稳定C.开关断开后瞬间， A灯闪亮一下再熄灭D.开关断开后瞬间，电流自右向左通过 A灯解析 开关闭合， A灯立刻亮，因为电源没有内阻，所以 A灯两端的电压保持不变，灯泡亮度稳定，故 A正确；因为 L是一个自感系数相当大的线圈，所以开关闭合时 B灯不亮，然后逐渐变亮，最后亮度稳定，故 B错误；两个灯泡电阻一样，若 L也没有电阻，则断开前后 A灯的电流相同，不会闪亮；若 L有电阻，则通过 B灯的电流小于 A灯的电流，所以A灯也不会闪亮一下，故 C错误；开关断开后瞬间， L产生感应电流，在回路中通
9、过 A灯的电流方向为从右向左，故 D正确。答案 AD名师点睛 分析通电自感需抓住三点：(1)通电瞬间自感线圈处相当于断路；(2)电流增大过程中自感线圈对电流有阻碍作用；(3)电流稳定时自感线圈相当于导体。6【例 4】 在如图 4所示的电路中，L A、L B为两个完全相同的灯泡， L为自感线圈，在 S闭合状态下，L A、L B都能正常发光。现突然断开 S，则( )图 4A.LA、L B会突然亮一下再熄灭B.LA会突然亮一下再熄灭，L B突然熄灭C.LA、L B同时变暗到熄灭D.LB先熄灭，L A后熄灭解析 在 S接通状态下，L A、L B都能正常发光，则两支路的电流相等，都为 I；当开关 S断开
10、时，由 LA、L B及线圈组成闭合回路，电流由 I减小，所以 LA、L B中电流不会比原来大，因此 LA、L B一定不会突然亮一下，而是同时变暗到熄灭，选项 C正确，A、B、D 错误。答案 C规律总结 分析断电自感中灯泡出现闪亮的方法如图 5所示的电路，电路达到稳定状态后，设通过线圈 L和灯 LA的电流分别为 I1和 I2，当开关 S断开时，电流 I2立即消失，但是线圈 L和灯 LA组成了闭合回路，由于 L的自感作用， I1不会立即消失，而是在与灯泡组成的回路中，逐渐减弱并维持短暂的时间。图 5(1)若开始 I1I2，则灯 LA会闪亮一下( I1、 I2差别越大闪亮越明显，但差别过大有可能会烧
11、坏灯泡)；即当线圈的直流电阻 RLRLA时，会出现 LA灯闪亮的情况。(2)若 RL RLA， I1 I2，则不会出现 LA灯闪亮一下的情况，但灯泡会逐渐熄灭。1.下列关于互感现象的说法正确的是( )7A.一个线圈中的电流变化时，与之靠近的线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象B.互感现象的实质是电磁感应现象，同样遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律C.利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈，人们制造了收音机的“磁性天线”D.互感现象在电力工程以及电子电路中不会影响电路的正常工作解析 互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，会影响电路的正常工作，选项 D错误。答案 ABC2.如图 6
12、所示是一种延时开关。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( )图 6A.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 S2，无延时作用D.如果断开 B线圈的 S2，延时将变长解析 根据题中所提供的信息，不难发现延时开关的基本工作原理：当 S1闭合时，电磁铁F将衔铁 D吸下， C线路接通。这时虽然 B线圈的 S2闭合，但通过它的磁通量不变，所以没有电磁感应现象发生。当 S1断开时， A线圈立即断路，不会发生电磁感应，但通过 B线
13、圈的磁通量减少，由于 B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放 D的作用，选项 B正确；如果此时断开 B线圈的 S2，则 B线圈虽然产生感应电动势，但不产生感应电流，不能吸引衔铁 D，无延时作用，选项 C正确。答案 BC3.关于自感现象，正确的说法是( )A.自感电动势一定和原来的电流方向相反B.对于同一线圈，当电流变化越大时，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8D.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，自感电动势的方向与原来的电流同向，故选项 A错误；自感电动势的
14、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，选项 D正确；自感系数只取决于线圈的本身因素，与电流变化快慢无关，故选项 C错误。答案 D4.在生产实际中，有些高压直流电路含有自感系数很大的线圈，当电路中的开关 S由闭合到断开时，线圈会产生很高的自感电动势，使开关 S处产生电弧，危及操作人员的人身安全。为了避免电弧的产生，可在线圈处并联一个元件，下列方案可行的是( )解析 闭合 S时，二极管处于反向截止状态，不影响电路正常工作。断开 S时，由于自感现象，线圈跟二极管 D组成闭合回路，此时二极管处于正向导通，可以避免电弧的产生，故选项 D正确。答案 D5.如图 7所示为测定自感系数
15、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( )图 7A.先断开 S1 B.先断开 S2C.先拆除电流表 D.先拆除电压表解析 若先断开 S1，线圈与电压表组成闭合电路，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转动，容易损坏电压表。按操作要求，应先断开 S2，再断开 S1，9然后拆除器材，故选项 B正确。答案 B 选择题(在每小题给出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。)1.无线电力传输目前取得重大突破，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
16、左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图 1所示。下列说法正确的是( )图 1A.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线圈中电流越大， B线圈中感应电动势越大D.A线圈中电流变化越快， B线圈中感应电动势越大解析 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错误，B 正确；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错误，D 正确。答案 BD2.关于自感系数，下列说法正确的是( )A.其他条件相同，线圈越长自感系数越大B.其他条件相同，线圈匝数越多自感系数越
17、大C.其他条件相同，线圈越细自感系数越大D.其他条件相同，有铁芯的比没有铁芯的自感系数小解析 线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定，即与长度、形状、匝数和是否有铁芯都有关，其他条件相同，线圈越长自感系数越大、线圈匝数越多自感系数越大、线圈越细自感系数越小、有铁芯的比没有铁芯的自感系数大，选项 A、B 正确，C、D 错误。答案 AB3.下列哪些单位关系是正确的是( )A.1亨1 欧秒 B.1亨1 伏安/秒10C.1伏1 韦/秒 D.1伏1 亨安/秒解析 由 E L 得 L 取 E1 伏， 1 安/秒，得 1亨1 欧秒，1 伏1 I t E I t I t亨安/秒，故选项 A、D 正确，B
18、 错误；由 E n 知，1 伏1 韦/秒，选项 C正确。 t答案 ACD4.如图 2所示的电路，线圈 L的直流电阻不计，则( )图 2A.S闭合瞬间， A板带正电， B板带负电B.S保持闭合， A板带正电， B板带负电C.S断开瞬间， A板带正电， B板带负电D.由于线圈电阻不计，电容器被短路，上述三种情况下两板都不带电解析 S 闭合瞬间，由于 L的阻碍作用，将使电容器充电， A板带正电、 B板带负电。稳定后， L相当于导线，而使容器短路，从而电容器带电荷量变为零。S 断开瞬间， L中的电流会逐渐变小，从而使电容器再次被充电， B板带正电、 A板带负电，稳定后，电容器再通过L放电，最终带电荷量又变为零。故选项 A正确。答案 A5.环形铁芯左边线圈接有小灯泡 L，右边线圈接在平行金属导轨上，金属棒 AB可在导轨上滑动，匀强磁场垂直于导轨平面如图 3，因金属杆运动而使灯泡中通过电流，下述说法中正确的是( )图 3A.AB向右匀速运动，电流方向 CL DB.AB向右加速运动，电流方向 DL CC.AB向左加速运动，电流方向 CL DD.AB向左减速运动，电流方向 CL D解析 AB向右匀速运动，金属棒 AB产生的电动势恒定，电流恒定，右边线圈的电流恒定，
