物理选修3-2知识点

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1、互感和自感1、互感、互感电动势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，这种现象叫做互感，这种感应电动势叫做互感电动势。如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，在另一个线圈中会产生感应电动势。 互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间 ,且可发生于任何两个相互靠近的电路之间.2、利用互感现象，可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，变压器就是利用互感现象制成的。互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用，如收音机里的“磁性天线”利用互感现象可以把广播电台的信号从一个线圈传送到另一个线圈。3、互感现象是电磁感应现象中的一种，同

2、样遵守法拉第电磁感应定律。知识点二、自感现象1、自感电动势当导体中的电流发生变化时，它周围的磁场就随着变化，并由此产生磁通量的变化，因而在导体中就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，此电动势即自感电动势。注意： “阻碍”不是“阻止” ，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化起延迟作用。2、自感现象由于导体本身电流的变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。3、自感电动势的大小（1）自感电动势的大小由法拉第电磁感应定律计算，它正比于通电线圈中磁通量的变化率 。具体地说：自感电动势正比于自身电流的变化 ，即 ，同时还与线圈的自感系数 L 有关， 。（2）自感系数

3、自感系数 L 由线圈本身的特性决定，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。线圈增加了铁芯，自感系数就增大。自感系数的单位：亨利，简称亨，符号是 H。常用单位还有：毫亨（m H） 微亨（H）4、自感电动势的作用根据楞次定律知，当线圈中的电流增加时，线圈中的自感电动势与电流方向相反，阻碍电流的增加，如图甲所示；当线圈中的电流减小时，线圈中的自感电动势与电流方向相同，阻碍电流减小（图乙） 。概而言之，自感电动势总是阻碍线圈自身电流的变化。 5、自感现象及其应用大的通电线圈在断电时，会产生高压放电现象，此现象得到了很多应用，如日光灯启动、汽油机点火等，但高压放电现象也会造成

4、仪器、设备的破坏，危及人身安全必须引起注意。由于自感的作用，通电线圈中的电流不能发生突变，也就是说自感使得线圈中的电流变大或减小用的时间变长，起到“延时”作用，此现象在延时继电器中得到应用。 如图所示的电路中，A 1 和 A2 是完全相同的灯泡，线圈 L 的电阻可以忽略，下列说法中正确的是：（ ）A、合上开关 K 接通电路时，A 2 先亮，A 1 后亮，最后一样亮。B、合上开关 K 接通电路时，A 1 和 A2 始终一样亮。C 、断开开关 K 切断电路时，A 2 立刻熄灭，A 1 过一会儿才熄灭。D、断开开关 K 切断电路时， A1 和 A2 都要过一会儿才熄灭解析：K 接通电路瞬间，穿过 L

5、 的磁通量也随着增加，因而 L 中产生一个与电流相反的自感电动势。这个自感电动势的作用是阻碍电流的增加（或者说让电流慢慢增大） ，直到稳定。所以与 L 串联的灯 A1 是慢慢亮起来的。而灯 A2 中的电流是发生突变，所以 A2 先亮。当电路稳定时，电流中的电流不再变化，因而 L 中没有感应电动势。又 L 电阻忽略不计，所以 A1A2 两端电压相等，一样亮。故 A 正确，B 错误。K 断开瞬间，通过 L 的电流突然变小，磁通量也减小，因而 L 中产生一个与电流方向一致的自感电动势。这个自感电动势的作用是让电流逐渐变为零，所以原电流在A1、 L、 A2 组成的串联电路沿逆时针方向通过，最后变为零。

6、所以 D 正确，C 错误。要注意当电路突然断开时，自感电动势产生的感应电流只是在原电流的大小的基础上逐渐变小到零，决不会超过原电流的大小。因此本题中，当 K 断开瞬间，A 、B 灯的亮度不会超过稳定时的亮度。而在下图所示电路中，当 K 断开瞬间，灯 C 却更亮一下再熄灭，这是因为线圈 L 的电阻小于灯 C 的电阻，电路稳定时有 ILIC，当 K 断开时，自感电流由右向左通过灯 C，瞬间电流超过灯 C 原先稳定时的电流，所以灯 C 先亮一下再熄灭。思考：在断电自感中，为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间？甚至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储

7、存在磁场中，开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。 知识点三、涡流电磁阻尼和电磁驱动1涡流：穿过金属块的磁通量发生变化时，在金属块中产生的旋涡式的电流叫做涡流。涡流现象是电磁感应现象的一种情况，是由于穿过金属块的磁通量发生变化，在金属块内产生感应电动势，从而使金属块内自成闭合回路中有电流产生，因此涡流产生也是电磁感应现象的一种，它的形成也遵从电磁感应规律。它的特殊之处在于感应电流不是在线状回路中产生，而是在块状金属中产生。 2、涡流的防止由于涡流在导体中产生热量，浪费能量，在变压器和电动机等设备中应尽力避免。如图 1 所示，把绝缘导线绕在块状铁芯上，当变化的电流通过导线时，

8、穿过铁芯的磁通量不断变化，铁芯中会产生很强的涡流，使铁芯大量发热，浪费大量的电能。为了减少涡流损失，通常用的方法是：增大铁芯的电阻率同时用多层彼此绝缘的薄硅钢片叠合成铁芯。如图 2 所示。这样，涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大大减弱，涡流损失大大降低。铁芯采用硅钢片，是因为这种钢比普通钢的电阻率大，可以进一步减少涡流损失，硅钢的涡流损失只有普通钢的 1/51/4。图中电流和磁场方向是瞬间情况的示意 3、涡流的运用在金属内感应的涡流能产生热效应。利用涡流的热效应可制成真空冶炼炉，冶炼高质量合金；制成炊具电磁炉等。这种加热方法与用燃料加热相比有很多优点：非接触式加热，热源和受热物

9、件可以不直接接触；加热效率高，速度快，可以减小表面氧化现象；容易控制温度，提高加工精度；可实现局部加热；可实现自动化控制；可减小占地、热辐射、噪声和灰尘。4电磁阻尼（1）当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。（ 2）电磁阻尼的运用：可以用来电磁制动，如电流表的线圈要绕在铝框上，铝框就是起这个作用的。当被测电流通过线圈时，线圈带动指针和铝框一起转动。铝框在磁场中转动时产生涡流，磁场对这个涡流的作用力阻碍它们的摆动，于是使指针能很快地稳定指到示数位置上。5电磁驱动磁场相对于导体或闭合电路运动时，就会在导体中形成涡流或在闭合电路中产生

10、感应电流，这个感应电流在磁场中受到的安培力，使导体或闭合线圈沿着磁场运动的方向运动（也可能转动） ，这就是电磁驱动。电动机就是电磁驱动的实际运用。说明：无论是电磁阻尼还是电磁驱动都是电磁感应现象伴随的力学效应。 规律方法指导1、电路中由于本身电流变化引起的电磁感应现象叫自感现象，产生的自感电动势总是阻碍电流的变化。当电流减小时，自感电动势方向与原电流方向一致，作用是让电流逐渐变小，不产生突变；当电流增大时，自感电动势方向与原电流方向相反，作用是让电流逐渐变大，不产生突变。2、自感电动势大小可用公式 =L 计算，其中 L 为自感系数，由线圈本身的性质决定（如线圈的匝数、长度、截面积，以及线圈中是

11、否有铁芯等） 。3、由于自感电动势的存在，在电路接通、断开或电阻发生变化时，电路中的电流会产生滞后效应。一旦电路稳定了，自感电动势消失。4、自感现象中要弄清楚通电和断电自感两个基本问题，分析此类题型时，一要把握电路结构，二要弄清自感电动势对原电路的影响。（1）与线圈串联的灯泡在通电瞬间亮度的变化当通过线圈的电流增大时，穿过线圈的磁通量发生变化，在线圈中会产生自感电动势，根据楞次定律可得自感电动势总是要阻碍引起感应电动势的电流的变化，当通过线圈的电流增大时，自感电动势要阻碍电流的增大，使电流增大得慢一些，由此可推知与线圈串联的灯泡在通电的瞬间因线圈中产生的自感电动势阻碍电流的增大，所以灯泡的亮度

12、是逐渐变亮的。 （2）与线圈并联的灯泡在断电的瞬间的亮度的变化当灯泡与自感线圈并联，如图所示，令灯泡的电阻为 ，线圈的电阻为 ，S 闭合时通过灯泡和线圈的电流分别为 和 。当 S 断开时， 立即减少到零， 则由此时大小逐渐减小到零，且此时线圈与灯泡组成一个闭合回路，流过灯泡的电流方向变为从右向左。因而灯继续发光一段时间后才熄灭。那么是否一定会出现闪亮的情况呢？这就须比较 和的大小了。如 ，则 ，故当断开 K 瞬间，灯突然亮一下然后才逐渐熄灭，此时才会出现闪亮的情况。如 ，则 i1i 2，故当断开 K 瞬间，灯突然变暗了少许，然后逐渐熄灭。如 ，则 ，故当断开 K 瞬间，灯既不突然变亮，也不突然

13、变暗，只是逐渐熄灭。由以上分析我们知道出现断电自感时不一定就会出现闪亮的情况，是否有闪亮情况应根据通过灯泡中电流的大小进行比较再加以判定。 （3）直流电阻不计的线圈在通电和断电的瞬间因自感电动势对电流变化的阻碍作用，可以视为线圈中有“电阻”存在，在电路稳定时，电流没变化，线圈中没有感应电动势，这时与它并联的灯泡被短路。经典例题透析类型一：自感现象的分析1、一个线圈的电流强度在均匀增大，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C 、磁通量也将均匀增大D、自感系数、自感电动势都不变。解析：线圈的自感系数取决于线圈本身的特性，故线圈的自感系数不会改变。当线圈中的电流均匀变化

14、时，说明电流的改变是 I 与时间 t 的比值是确定不变的，即 是一定值，故自感电动势 =L 是不变的，可见 D 是正确的；由于 是不变的，而 =n ，故 是不变的，说明磁通量的变化是均匀的，所以C 也是正确的。答案：CD2、如图所示，线圈 L 的自感系数很大，且其电阻可以忽略不计，L 1、L 2 是两个完全相同的小灯泡，随着开关 S 闭合和断开的过程中，L 1、L 2 的亮度变化情况是（灯丝不会断） （ ）A、S 闭合，L 1 亮度不变，L 2 亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S 断开，L 2 立即不亮，L1 逐渐变亮B、S 闭合，L 1 亮度不变， L2 很亮；S 断开，L 1、L 2 立即不

15、亮C 、S 闭合， L1、L 2 同时亮，而后 L1 逐渐熄灭，L 2 亮度不变；S 断开，L 2 立即不亮，L 1亮一下才灭D、S 闭合，L 1、L 2 同时亮，而后 L1 逐渐熄灭，L 2 则逐渐变得更亮； S 断开，L 2 立即不亮，L 1 亮一下才灭解析：当 S 接通，L 的自感系数很大，对电流的阻碍作用较大，L 1 和 L2 串接后与电源相连，L 1 和 L2 同时亮。随着 L 中电流的增大，L 的直流电阻不计，L 的分流作用增大，L 1 的电流逐渐减小为零，由于总电阻变小，总电流变大，L 2 的电流增大，L 2 灯亮得更亮。当 S断开，L 2 中无电流，立即熄灭，而电感 L 将要维

16、持本身的电流不变，L 与 L1 组成闭合电路，L1 灯要亮一下后再熄灭，综上所述，选项 D 正确。答案：D总结升华：当电路中有电感 L 时，若电路中的电流发生变化，电感 L 的作用总是阻碍电流的变化；当电路稳定时，电感 L 相当于一段导体；若电感 L 中有直流电阻，则相当于电阻的作用；若无直流电阻，则它相当于一根短路导线，正确分析电感 L 在电路中的作用，应紧扣这些特点。【变式】如图甲、乙所示的电路中，电阻 R 和自感线圈 L 的电阻都很小，且小于灯泡 A 的电阻，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 后，A 将逐渐变暗B、在电路甲中，断开 S 后，A 将先变得更亮，然后才渐暗C 、在电路乙中，断开 S 后，A 将逐渐变暗D、在电路乙中，断开 S 后，A 将先变得更亮，然后渐暗解析：（a）电路中，灯 A 和线圈 L 串联电流相同，断开 S 时，线圈上产生自感电