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1、4.6 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EL，知道自感系数的决定因素.4.了解自感现象中的能量转化一、互感现象问题设计如图1所示电路中，两个线圈之间并没有导线相连，为什么闭合开关时，电流表指针会发生偏转呢？图1要点提炼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 由一个线圈传递到另一个线圈，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
2、会影响电路正常工作二、自感现象问题设计1通电自感：如图2所示，开关S闭合的时候两个灯泡的发光情况有什么不同？图22断电自感：如图3所示，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关图3(1)开关断开前后，流过灯泡的电流方向有何关系？(2)在断开过程中，有时灯泡闪亮一下再熄灭，有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭，请分析上述两种现象的原因是什么？要点提炼1定义：当一个线圈中的电流自身发生变化时，它产生的 (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：EL，其中L是自感系数，简称自感或电感，单位： 符号：H.1 mH H；1 H H3决定因素：与
3、线圈的大小、形状、 ，以及是否有铁芯等因素有关，与E、I、t等无关4对通电自感和断电自感现象的分析自感电动势总是 线圈中电流的变化，但不能 线圈中电流的变化(1)通电瞬间自感电动势 电流的增加，与线圈串联的灯泡在通电后会逐渐变亮，直到稳定通电瞬间自感线圈处相当于断路，电流稳定时自感线圈相当于导线(2)以图3电路为例，断电时自感线圈处相当于电源，若断电前，自感线圈电流大小IL大于灯泡的电流IA则灯会闪亮一下再熄灭；若断电前自感线圈中的电流IL 灯泡中的电流IA则不会出现闪亮，而是逐渐熄灭要注意断电前后通过灯泡的电流方向是否变化一、互感现象的理解与应用例1 如图4所示，是一种延时装置的原理图，当S
4、1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4A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，延时将变化二、自感现象的分析例2 如图5所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB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 ( )图5A闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些B闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些C断开开关S时，LA慢
5、慢熄灭，LB马上熄灭D断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭针对训练 如图6所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，LA是一灯泡，下列说法正确的是 ( )图6A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的电流三、自感现象的图象问题例3 如图7所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，现将S突然断开，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71(对互感现象的理解与应用)在无线电仪器中
6、，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( )2(对自感现象的理解)关于自感现象，下列说法正确的是( )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3(自感现象的分析)如图8所示电路中，、是两只相同的电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等下面判断正确的是( )图8A开关S接通的瞬间，电流表的读数大于错误！未找到引用源。的读数B开
7、关S接通的瞬间，电流表的读数小于的读数C开关S接通，电路稳定后再断开的瞬间，电流表的读数大于的读数D开关S接通，电路稳定后再断开的瞬间，电流表的读数等于的读数4.如图9所示的电路中，L是一自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2、D3是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源在t0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S.规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过D1和D2的电流，则下列图中能定性描述电流随时间t变化关系的是( )图9题组一 互感现象的理解与应用1.如图1所示是套在同一铁芯上的两个线圈，左线圈与电源、变阻器及开关相连，右线圈与电流表连成
8、一闭合电路在下列情况下，电流表指针不偏转的是 ( )图1A开关S合上或断开的瞬间B开关S合上后，左线圈中通过恒定的电流时C开关S合上后，移动滑动变阻器滑片增大其阻值时D开关S合上后，移动滑动变阻器滑片减小其阻值时2.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左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图2所示下列说法正确的是( )图2A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CA中电流越大，B中感应电动势越大DA中电流变化越快，B中感应电动势越大题组二 自
9、感现象的分析3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4.如图3所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡A正常发光，当断开开关S的瞬间会有( )图3A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5.如图4所示，两个电阻阻值均为R，电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽略不计，S原来断开，电路中电流I0，现将S闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的作用是 ( )图4A使电路的电流减小，最
10、后由I0减小到零B有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I0C有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变D有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为2I06.如图5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( )图5AS闭合后， A、B同时发光且亮度不变BS闭合后，A立即发光，然后又逐渐熄灭CS断开的瞬间，A、B同时熄灭DS断开的瞬间，A再次发光，然后又逐渐熄灭7如图6所示甲、乙电路，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 ( )图6A在电路甲中，断开S，A将逐渐变暗B在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变
11、暗C在电路乙中，断开S，A将逐渐变暗D在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗8.如图7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，这时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( )图7A灯泡变暗 B灯泡变亮C螺线管缩短 D螺线管伸长9.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，采取了双线绕法，如图8所示，其道理是( )图8A当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势相互抵消B当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消C当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消D当电路中的电流变化时，电流的变
12、化量相互抵消题组三 自感现象的图象问题10在如图9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，调节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，能正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是( )图9 11.如图10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t0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在tt1时刻断开S，下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是( )图1012.如图11所示，电源的电动势为E10 V，内阻不计，L与R的电阻值均为5 ，两灯泡的电阻值均为RS10 .图11(1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压；(2)定性画出断开S前后一段时间内通过L1的电流随时间的变化规律- 9 -
