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1、第二章第二章 电磁感应电磁感应学习目标物理与STSE1.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E L，知道自感系数的决定因素 变压器原理是 日光灯的启动器 互感现象 利用了自感原理知识点一互感现象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
2、有时会影响电路正常工作.知识点二自感现象1.定义：由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象.2.自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势.3.通电自感和断电自感.项目电路现象自感电动势的作用通电自感接通电源的瞬间，灯泡L2立刻正常发光，灯泡L1逐渐亮起来阻碍电流的增加断电自感断开开关的瞬间，灯泡L1逐渐熄灭，灯泡L2立刻熄灭.有时灯泡L1会先闪亮一下，然后逐渐熄灭阻碍电流的减小2.自感系数.（1）定义：描述通电线圈自身特性的物理量.线圈的自感系数简称自感或电感，符号：L.（2）决定线圈自感系数大小的因素：线圈的形状、长短、匝数以及是否有铁芯等.（3）单位：亨利，简称亨，符号是H，常用的较
3、小单位有mH和H.1H103mH106H.小试身手1.下列说法正确的是（）A.当线圈中电流不变时，线圈中的自感电动势也不变B.当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反C.当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反D.当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反解析：由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中的电流不变时，不产生自感电动势，选项A错误；当线圈中的电流反向时，相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，选项B错误；当线圈中的电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相
4、反，所以选项C正确，同理可知选项D错误.答案：C2.如图所示，闭合电路中的螺线管可自由伸缩，螺线管有一定的长度，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（）A.灯泡变暗B.灯泡变亮C.螺线管缩短 D.螺线管长度不变解析：当软铁棒插入螺线管中时，穿过螺线管的磁通量增加，故产生反向的自感电动势，使总电流减小，灯泡变暗，每匝线圈间同向电流吸引力减小，螺线管变长.故选A.答案：A探究一对互感现象的理解1.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.互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路.变压器就
5、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.【典例1】如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流IA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是（）A.t1时刻，两环作用力最大B.t2和t3时刻，两环相互吸引C.t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥D.t3和t4时刻，两环相互吸引解析：t1时刻感应电流为零，故两环作用力为零，A错误；t2和t3时刻A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，故相互吸引，B正确，C错误；t4时刻A中电流为零，两环无相互作用，D错误.答案：B1.（多选）关于互感现象，
6、下列说法正确的是（）A.两个线圈之间必须有导线相连，才能产生互感现象B.互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈C.互感现象都是有益的D.变压器是利用互感现象制成的解析：两个线圈之间没有导线相连，也能产生互感现象，选项A错误；互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈，选项B正确；互感现象不都是有益的，有时会影响电路的正常工作，选项C错误；变压器是利用互感现象制成的，选项D正确.答案：BD2.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电流有变化时对另一个线圈中电流的影响尽量小.如图所示两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是（）解析：某一个线圈的磁场通过另一个线圈的磁通
7、量的变化率越小，影响则越小，欲使两线圈由于互感的影响尽量小，应放置成D选项的情形，这样其中一个线圈的磁场通过另一个线圈的磁通量的变化应为零，故D选项正确.答案：D3.（多选）如图所示是一种延时装置的原理图，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（）A.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，延时将变化解析：线圈A中的磁场随开关S1的闭合而产生，随S1的断开而消失.当S1闭合时，线圈A中的磁场穿过线
8、圈B，当S2闭合，S1断开时，线圈A在线圈B中的磁场变弱，线圈B中有感应电流，B中电流的磁场继续吸引D而起到延时的作用，所以选项B正确，A错误；若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，所以选项C正确，D错误.答案：BC探究二对自感现象的理解1.对自感现象的理解.自感现象是一种电磁感应现象，遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律.2.对自感电动势的理解.（1）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.（2）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）.
9、（3）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.（1）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.（2）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.（3）线圈通电和断电时线圈中电流的变化规律如图.【典例2】（多选）如图所示，L是一个纯电感线圈，R为一个灯泡，下列说法中正确的是（）A.开关S闭合瞬间和断开瞬间，灯泡中都有从a到b的电流通过B.开关S闭合瞬间，灯泡中有从a到b的电流通过，
10、断开瞬间则为从b到aC.开关S闭合瞬间，灯泡中有从a到b的电流通过，断开瞬间则没有电流通过D.开关S闭合和断开瞬间，灯泡中都有电流通过解析：开关S接通瞬间，L相当于断路，有电流通过灯泡，电流方向由a到b；而断开瞬间，L相当于电源，给灯泡供电，电流方向是从b到a，故A、C错误，B、D正确.答案：BD在自感现象中，闭合开关的瞬间，线圈相当于断路，断开开关的瞬间，线圈相当于电源.4.关于自感现象，下列说法正确的是（）A.线圈中产生的自感电动势较大，其自感系数一定较大B.对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈的自感系数也较大C.对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产生的自感电动势越大D.对于同一线圈，
11、当电流的变化率越大时，线圈中产生的自感电动势就越大解析：线圈中产生的自感电动势E与两方面的因素有关：一是线圈中电流的变化率，二是线圈的自感系数，A项错误；对于同一线圈，其自感系数是一定的，与线圈中有无电流及电流变化的快慢没有关系，B项错误；在自感系数一定的情况下，自感电动势的大小只与线圈中电流的变化率成正比，而与电流的变化量的大小无关，C项错误，D项正确.答案：D5.如图所示，小明同学用多用电表的欧姆挡测量一个线圈的电阻，以判断它是否断路.为方便测量，同桌的小刚同学用双手分别握住线圈裸露的两端，小明用两表笔与线圈两端接触，读出阻值，再将表笔与线圈断开.在测量的过程中，小刚在某瞬间感到有强烈的电
12、击感，对此现象，下列说法正确的是（）A.线圈没有断路，在表笔与线圈断开瞬间，小刚有电击感B.线圈没有断路，在表笔与线圈接触瞬间，小刚有电击感C.线圈一定断路，在表笔与线圈断开瞬间，小刚有电击感D.线圈一定断路，在表笔与线圈接触瞬间，小刚有电击感解析：在电流变化时线圈才会产生自感电动势，当回路接通的状态时，回路中电流不变化，线圈两端不会产生感应电动势；当回路断开时，电流要立即减小到零，但由于线圈的自感现象会产生感应电动势，则线圈两端会对人产生电击感，所以小刚能感觉到电击感，说明线圈产生了自感电动势，形成自感电流，故线圈并没有断路，故A正确，B、C、D错误.答案：A6.如图所示，灯L1、L2完全相
13、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，所以L1、L2会同时亮.又由于线圈L中电流很快稳定，感应电动势很快消失，L的阻值可忽略，对L1起到“短路”作用，因此，L1熄灭.
14、这时电路的总电阻比刚接通时小，由恒定电流知识可知，L2会比以前更亮.稳定后再断开S的瞬间，L2立即熄灭，L1由于线圈产生感应电动势而亮一下再熄灭，断开S前流过线圈L的电流和流过灯L2的电流相同，所以断开S时，L1与L2断开前的亮度一样，故B、C、D错误，A正确.答案：A探究三两种自感的比较1.断电自感.实验电路实验要求电路稳定时L1、L2亮度相同ILIL1L1猛然亮一下再逐渐熄灭L2立刻熄灭R0为纯电阻，不产生自感现象，L2立即熄灭.L为自感系数较大的线圈，断开S后，L中产生自感电动势，与L1组成闭合回路，线圈中的电流在原来电流值基础上逐渐减小ILIL1L1由原来亮度逐渐熄灭ILI1，因此A1和L1电阻不相等，所以A、B错误；题图2中，闭合S2时，由于自感作用，通过L2与A2的电流I2会逐渐增大，而通过R与A3的电流I3立即变大，因此电流不相等，所以D错误；由于最终A2与A3亮度相同，所以两支路电流I相同，根据部分电路欧姆定律，两支路电压U与电流I均相同，所以两支路电阻相同，由于A2、A3完全相同，故变阻器R与L2的电阻值相同，所以C正确.答案：C
