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1、3.1.6互感和自感互感和自感学习目标学习目标核心提炼核心提炼1.了解互感了解互感现象及互感象及互感现象的象的应用。用。2种种现象象互感互感现象和自感象和自感现象象2个概念个概念自感自感电动势、自感系数、自感系数2个重点个重点通通电、断、断电现象的成因象的成因2.了解自感了解自感现象，象，认识自感自感电动势对电路中路中电流的影响，并能流的影响，并能对含含线圈的圈的电路路进行分析。行分析。3.了解自感系数的意了解自感系数的意义和决定因素。和决定因素。4.知道磁知道磁场具有能量。具有能量。一、互感现象一、互感现象1.互感：互感：两个相互靠近的两个相互靠近的线圈，当一个圈，当一个线圈中的圈中的电流流
2、变化化时，它所，它所产生的生的变化的磁化的磁场会在另一个会在另一个线圈中圈中产生生_，这种种现象叫互感。象叫互感。2.应用：应用：利用互感利用互感现象可以把能量由一个象可以把能量由一个线圈圈传递到另一个到另一个线圈，如圈，如变压器就是利用器就是利用_制成的。制成的。3.危害：危害：互感互感现象能象能发生在任何两个生在任何两个_的的电路之路之间、电力工程和力工程和电子子电路中，路中，有有时会影响会影响电路的正常工作。路的正常工作。感感应电动势互感互感现象象相互靠近相互靠近思维拓展思维拓展如图如图1是法拉第实验线圈。在实验中，两个线圈并没有用导线连接。是法拉第实验线圈。在实验中，两个线圈并没有用导
3、线连接。图1(1)当其中一个线圈中有电流时，另一个线圈中是否会产生感应电流？当其中一个线圈中有电流时，另一个线圈中是否会产生感应电流？(2)当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？提示提示(1)不一定。当线圈中的电流为恒定电流时，在其周围空间产生的磁场不变，不一定。当线圈中的电流为恒定电流时，在其周围空间产生的磁场不变，则在另一个线圈中就不会产生感应电流。只有当线圈中的电流变化时，在其周围空则在另一个线圈中就不会产生感应电流。只有当线圈中的电流变化时，在其周围空间产生变化的磁场，此时会在另一个线圈中产生
4、感应电流。间产生变化的磁场，此时会在另一个线圈中产生感应电流。(2)当一个线圈中的电流变化时，穿过两个线圈的磁通量都会变化，在另一个线圈中当一个线圈中的电流变化时，穿过两个线圈的磁通量都会变化，在另一个线圈中就会产生感应电动势。就会产生感应电动势。二、自感现象二、自感现象1.定义：定义：当一个当一个线圈中的圈中的电流流发生生变化化时，它，它产生的生的_不不仅在在邻近的近的电路路中激中激发出感出感应电动势，同，同样也在它也在它_激激发出感出感应电动势的的现象叫自感。象叫自感。图2变化的磁化的磁场本身本身2.自感电动势对电流的作用：自感电动势对电流的作用：电流增加流增加时，自感，自感电动势阻碍阻碍
5、_；电流减小流减小时，自感，自感电动势_。实验1：演示通：演示通电自感自感现象象实验电路如路如图2所示，开关所示，开关S接通接通时，可以看到灯泡，可以看到灯泡2_，而灯泡，而灯泡1是是_。实验2：演示断：演示断电自感自感现象。象。图3电流的增加流的增加阻碍阻碍电流的减小流的减小立即立即发光光逐逐渐亮起来的亮起来的实验电路如路如图3所示，所示，线圈圈L的的电阻比灯泡的阻比灯泡的电阻小，接通阻小，接通电路，灯泡正常路，灯泡正常发光后，光后，迅速断开开关迅速断开开关S，可以看到灯泡，可以看到灯泡_。3.自感系数自感系数(2)决定因素：决定因素：线圈的大小、形状、圈的大小、形状、圈数圈数以及是否有以及
6、是否有铁芯等。芯等。(3)单位：亨利，位：亨利，简称亨，符号是称亨，符号是H。常用。常用单位位还有毫亨有毫亨(mH)、微亨、微亨(H)。1 H_ mH_ H。闪亮一下再逐亮一下再逐渐熄熄灭103106思考判断思考判断(1)自感现象中，感应电流方向一定和原电流方向相反。自感现象中，感应电流方向一定和原电流方向相反。( )(2)线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大。线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大。 ( )(3)对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势较大。对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势较大。 ( )(4)一个线圈中的电流均匀增大，自感电动
7、势也均匀增大。一个线圈中的电流均匀增大，自感电动势也均匀增大。 ( )三、磁场的能量三、磁场的能量1.自感现象中的磁场能量自感现象中的磁场能量(1)线圈中圈中电流从无到有流从无到有时：磁：磁场从无到有，从无到有，电源的源的_输送送给磁磁场，储存在磁存在磁场中。中。(2)线圈中圈中电流减小流减小时：磁：磁场中的中的_释放出来放出来转化化为电能。能。2.电的电的“惯性惯性”：自感自感电动势有阻碍有阻碍线圈中圈中_的的“惯性性”。能量能量能量能量电流流变化化对互感现象的理解对互感现象的理解1.互感互感现象是一种常象是一种常见的的电磁感磁感应现象，它不象，它不仅发生于生于绕在同一在同一铁芯上的两个芯上
8、的两个线圈之圈之间，而且可以，而且可以发生于任何相互靠近的生于任何相互靠近的电路之路之间。2.互感互感现象可以把能量由一个象可以把能量由一个电路路传到另一个到另一个电路。路。变压器就是利用互感器就是利用互感现象制成的。象制成的。3.在在电力工程和力工程和电子子电路中，互感路中，互感现象有象有时会影响会影响电路的正常工作，路的正常工作，这时要求要求设法减法减小小电路路间的互感。的互感。要点归纳要点归纳例例1 (多多选选)如如图4所所示示是是一一种种延延时装装置置的的原原理理图，当当S1闭合合时，电磁磁铁F将将衔铁D吸吸下下，C线路路接接通通；当当S1断断开开时，由由于于电磁磁感感应作作用用，D将
9、延将延迟一段一段时间才被才被释放。放。则()A.由于由于A线圈的圈的电磁感磁感应作用，才作用，才产生延生延时释放放D的作用的作用B.由于由于B线圈的圈的电磁感磁感应作用，才作用，才产生延生延时释放放D的作用的作用C.如果断开如果断开B线圈的开关圈的开关S2，无延，无延时作用作用D.如果断开如果断开B线圈的开关圈的开关S2，延，延时将将变化化精典示例精典示例图4解析解析线圈线圈A中的磁场随开关中的磁场随开关S1的闭合而产生，随的闭合而产生，随S1的断开而消失。当的断开而消失。当S1闭合时，闭合时，线圈线圈A中的磁场穿过线圈中的磁场穿过线圈B，当，当S2闭合，闭合，S1断开时，线圈断开时，线圈A在
10、线圈在线圈B中的磁场变弱，中的磁场变弱，线圈线圈B中有感应电流，中有感应电流，B中电流的磁场继续吸引中电流的磁场继续吸引D而起到延时的作用，所以选项而起到延时的作用，所以选项B正正确，确，A错误；若错误；若S2断开，线圈断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，所以选项中不产生感应电流而起不到延时作用，所以选项C正确，正确，D错误。错误。答案答案BC针针对对训训练练1 在在同同一一铁芯芯上上绕着着两两个个线圈圈，单刀刀双双掷开开关关原原来来接接在在点点“1”，现把把它它从从“1”扳向扳向“2”，如，如图5所示，所示，试判断在此判断在此过程中，在程中，在电阻阻R上的上的电流方向是流方向是()
11、图5答案答案C对自感现象的理解对自感现象的理解1.自感现象的特点自感现象的特点(1)自感自感现象是由于通象是由于通过导体本身的体本身的电流流发生生变化而化而产生的生的电磁感磁感应现象。象。(2)自感自感电动势的作用：的作用：总是阻碍是阻碍导体中原体中原电流的流的变化，即化，即总是起着推是起着推迟电流流变化化的作用。的作用。(3)自感自感电动势的方向：自感的方向：自感电动势总是阻碍是阻碍导体中原来体中原来电流的流的变化，当原来化，当原来电流流增大增大时，自感，自感电动势与原来与原来电流方向相反；当原来流方向相反；当原来电流减小流减小时，自感，自感电动势与原与原来来电流方向相同，同流方向相同，同样
12、遵循遵循“增反减同增反减同”的的规律。律。要点归纳要点归纳2.通电自感与断电自感比较通电自感与断电自感比较与与线圈串圈串联的灯泡的灯泡与与线圈并圈并联的灯泡的灯泡电路路图通通电时电流逐流逐渐增大，灯泡逐增大，灯泡逐渐变亮亮电流立刻流立刻变大，灯泡大，灯泡变亮，然后逐亮，然后逐渐变暗暗断断电时电流逐流逐渐减小减小灯泡逐灯泡逐渐变暗暗电流方向不流方向不变电路中路中稳态电流流为I1、I2若若I2I1，灯泡逐，灯泡逐渐变暗暗若若I2I1，灯泡，灯泡闪亮后逐亮后逐渐变暗暗两种情况灯泡中两种情况灯泡中电流方向均改流方向均改变例例2 (多多选选)如如图6所所示示的的电路路中中，A、B为两两个个完完全全相相同
13、同的的灯灯泡泡，L是是自感系数很大的自感系数很大的线圈，其圈，其电阻与阻与R相等，下列相等，下列说法正确的是法正确的是() A.在断开在断开S2的情况下，若突然的情况下，若突然闭合合S1时，A、B灯均逐灯均逐渐亮起来亮起来B.在断开在断开S2的情况下，若突然的情况下，若突然闭合合S1时，A灯立即灯立即发光，光，B灯逐灯逐渐亮起来亮起来C.闭合合S1、S2待待电路路稳定后，若突然断开定后，若突然断开S1，则A、B灯均不会立即熄灯均不会立即熄灭D.闭合合S1、S2待待电路路稳定后，若突然断开定后，若突然断开S1，则A灯不会立即熄灯不会立即熄灭，而，而B灯立即熄灯立即熄灭精典示例精典示例图6解析解析
14、在断开在断开S2的情况下，若突然闭合的情况下，若突然闭合S1时，由于线圈的自感现象，出现自感电动时，由于线圈的自感现象，出现自感电动势阻碍电流的增大，则势阻碍电流的增大，则A灯立即亮，灯立即亮，B灯逐渐亮，灯逐渐亮，A错误，错误，B正确；当同时闭合正确；当同时闭合S1、S2，待电路稳定后突然将，待电路稳定后突然将S1断开，断开，B灯立即熄灭，因自感现象，灯立即熄灭，因自感现象，L与与A组成回路，组成回路，A灯不会立即熄灭，而是逐渐熄灭，故选项灯不会立即熄灭，而是逐渐熄灭，故选项C错误，错误，D正确。正确。答案答案BD自感线圈对电流的变化有阻碍作用，具体表现为自感线圈对电流的变化有阻碍作用，具体
15、表现为(1)通电瞬间自感线圈处相当于断路。通电瞬间自感线圈处相当于断路。(2)断电时，自感线圈相当于电源，其电流由原值逐渐减小，不会发生突断电时，自感线圈相当于电源，其电流由原值逐渐减小，不会发生突变变(必须有闭合回路必须有闭合回路)。(3)电流稳定时自感线圈相当于导体，若其直流电阻忽略不计，则相当于电流稳定时自感线圈相当于导体，若其直流电阻忽略不计，则相当于导线。导线。针针对对训训练练2 如如图7所所示示的的电路路中中，S闭合合且且稳定定后后流流过电感感线圈圈的的电流流是是2 A，流流过灯灯泡泡的的电流流是是1 A，现将将开开关关S突突然然断断开开，S断断开开前前后后，能能正正确确反反映映流
16、流过灯灯泡泡的的电流流i随随时间t变化化关关系系的的图象是象是()图7解析解析开关开关S断开前，通过灯泡断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为的电流是稳定的，其值为1 A。开关。开关S断开瞬间，自断开瞬间，自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势，使线圈感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势，使线圈中的电流从原来的中的电流从原来的2 A逐渐减小，方向不变，且同灯泡逐渐减小，方向不变，且同灯泡D构成回路，通过灯泡构成回路，通过灯泡D的电的电流和线圈流和线圈L中的电流相同，也应该是从中的电流相同，也应该是从2 A逐渐减小到零，但是方向与原来通过
17、灯泡逐渐减小到零，但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反，选项的电流方向相反，选项D正确。正确。答案答案D1.(自感电动势的理解自感电动势的理解)关于关于线圈中自感圈中自感电动势大小的大小的说法正确的是法正确的是()A.电感一定感一定时，电流流变化越大，自感化越大，自感电动势越大越大B.电感一定感一定时，电流流变化越快，自感化越快，自感电动势越大越大C.通通过线圈的圈的电流流为零的瞬零的瞬间，自感，自感电动势为零零D.通通过线圈的圈的电流流为最大最大值的瞬的瞬间，自感，自感电动势最大最大答案答案B2.(两两种种自自感感现现象象)如如图8甲甲和和乙乙是是教教材材中中演演示示自自感感现象象的的两两
18、个个电路路图，L1和和L2为电感感线圈圈。实验时，断断开开开开关关S1瞬瞬间，灯灯A1突突然然闪亮亮，随随后后逐逐渐变暗暗；闭合合开开关关S2，灯灯A2逐逐渐变亮亮，而而另另一一个个相相同同的的灯灯A3立立即即变亮亮，最最终A2与与A3的的亮亮度度相相同同。下下列列说法法正正确确的是的是()图8A.图甲中，甲中，A1与与L1的的电阻阻值相同相同B.图甲中，甲中，闭合合S1，电路路稳定后，定后，A1中中电流大于流大于L1中中电流流C.图乙中，乙中，变阻器阻器R与与L2的的电阻阻值相同相同D.图乙中，乙中，闭合合S2瞬瞬间，L2中中电流与流与变阻器阻器R中中电流相等流相等解析解析图甲中，开关图甲中
19、，开关S1断开瞬间，灯断开瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗，说明电路闭合稳定突然闪亮，随后逐渐变暗，说明电路闭合稳定时时IL1IA1，故，故RL1RA1，选项，选项A、B错误；图乙中，电路稳定后错误；图乙中，电路稳定后A2与与A3的亮度相同，的亮度相同，说明两支路电流相等，故说明两支路电流相等，故RRL2，选项，选项C正确；闭合正确；闭合S2瞬间，瞬间，L2对电流的变化起阻碍对电流的变化起阻碍作用，作用，L2所在支路的电流小于滑动变阻器所在支路的电流，选项所在支路的电流小于滑动变阻器所在支路的电流，选项D错误。错误。答案答案C3.(两两种种自自感感现现象象)(多多选选)如如图9所所示示的的电
20、路路中中，A1和和A2是是完完全全相相同同的的灯灯泡泡，线圈圈L的的电阻阻可可以以忽忽略略不不计，下下列列说法法正正确确的的是是()A.合上开关合上开关S接通接通电路路时，A2先亮先亮A1后亮，最后一后亮，最后一样亮亮B.合上开关合上开关S接通接通电路路时，A1和和A2始始终一一样亮亮C.断开开关断开开关S切断切断电路路时，A2立即熄立即熄灭，A1过一会熄一会熄灭D.断开开关断开开关S切断切断电路路时，A1和和A2都要都要过一会才熄一会才熄灭图9解析解析S闭合接通电路时，闭合接通电路时，A2支路中的电流立即达到最大，支路中的电流立即达到最大，A2先亮；由于线圈的自感先亮；由于线圈的自感作用，作
21、用，A1支路电流增加的慢，支路电流增加的慢，A1后亮。后亮。A1中的电流稳定后，线圈的阻碍作用消失，中的电流稳定后，线圈的阻碍作用消失，A1与与A2并联，亮度一样，选项并联，亮度一样，选项A正确，正确，B错误；错误；S断开时，断开时，L和和A1，A2组成串联的闭合回组成串联的闭合回路，路，A1和和A2亮度一样，由于亮度一样，由于L中产生自感电动势阻碍中产生自感电动势阻碍L中原电流的消失，使中原电流的消失，使A1和和A2过过一会才熄灭，故选项一会才熄灭，故选项C错误，错误，D正确。正确。答案答案AD4.(自自感感的的图图象象分分析析)如如图10中中L是是绕在在铁芯芯上上的的线圈圈，它它与与电阻阻
22、R、R0、开开关关S1、S2和和电池池E构构成成闭合合回回路路，开开关关S1和和S2开开始始都都处在在断断开开状状态。设在在t0时刻刻，接接通通开开关关S1，经过一一段段时间，在在tt1时刻刻，再再接接通通开开关关S2，则能能较准准确确表表示示电阻阻R两两端端的的电势差差Uab随随时间t变化化的的图线的是的是()图10解析解析在在t0时刻，接通开关时刻，接通开关S1，由于通电自感现象，电阻，由于通电自感现象，电阻R的电流逐渐增大，故的电流逐渐增大，故Uab随时间随时间t逐渐增大；在逐渐增大；在tt1时刻，再接通开关时刻，再接通开关S2，则线圈与，则线圈与R构成的部分电路被短路，构成的部分电路被短路，但由于线圈的断电自感，该部分电路的电流要逐渐减小，故但由于线圈的断电自感，该部分电路的电流要逐渐减小，故Uab随时间随时间t逐渐减小，由逐渐减小，由楞次定律可知电势差正负不变，楞次定律可知电势差正负不变，A正确。正确。答案答案A
