2.4互感和自感 2021-2022学年高二物理粤教版2019选择性必修第二册(共26张PPT)

(共26张PPT)
第二章 电磁感应
第四节 互感和自感
粤教版（2019）高中物理选择性必修第二册
一、互感现象
如图所示是法拉第发现电磁感应现象的实验原
理图之一。当线圈A中电流发生变化时，它产生
的变化的磁场在线圈B中激发出了感应电动势。
根据对称性思想，线圈B中感应电流的变化，同
时也会在线圈A中产生相应的感应电动势。这种
现象称为互感，所产生的感应电动势称为互感
电动势。
互感现象也可以发生在两个相互靠近的电路之间
利用互感现象，我们可以将一个线圈中变化的
信号传递到另外一个线圈。在如图所示的无线
通信演示实验中，打开收音机开关时，线圈L1
和线圈L2之间有一定的距离，喇叭却能发出音
乐声响。关闭收音机，喇叭则不发声。可见喇
叭发出的声音是通过线圈L1和L2的互感作用，将
收音机的音乐电信号传递给喇叭。
【观察·思考】
二、自感现象
由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象称为自感。在自感现象中产生
的感应电动势，称为自感电动势。
【实验·探究1】
通电和断电时都能够让线圈中的磁通量发生变化。分别设计实验，探究自感现象的
规律。
如图所示，两个完全相同的灯泡，一个与线圈串联，
另一个与电阻箱串联，实验前调节电阻箱R1，使它
的电阻等于线圈的内阻。闭合开关S，观察实验现
象并解释其产生的原因。
探究通电时的自感现象
断电时，线圈中是否会产生感应电动势？一个实验小组受通电自感实验的启发，
设计了如图所示的两个实验电路图。
【实验·探究2】
探究断电时的自感现象
思考1：从理论上分析，实验电路(左)和实验电路(右)中的开关断开时，各会发
生什么现象？
思考2：根据理论分析的结果，哪个实验方案相对更好？
思考3：连接电路并进行实验，观察实验现象是否与理论预测相符.如果发现与预
测不相符的现象，试分析其原因。
在实验1中，开关S闭合瞬间，灯泡L2立刻正常发光，而与线圈L串联的灯泡L1却
逐渐亮起来，过一段时间后两个灯泡才达到同样的亮度。在实验2的电路(左)中，
当开关S断开时，灯泡L并没有立即熄灭，而是逐渐熄灭。在电路(右)中，断开开
关S的瞬间，灯泡L2立即熄灭，灯泡L1却闪亮一下再逐渐熄灭。
上述自感现象都有一个共同特点，即在闭合或断开开关时，通过线圈的电流发生
了变化，导致通过线圈自身的磁通量发生了变化。根据法拉第电磁感应定律，可
知此时线圈中产生了阻碍自身磁通量变化的感应电动势。
【实验·总结】
从定量的角度分析自感现象，自感电动势是感应电动势的一种，同样遵循法拉第
电磁感应定律，其大小与穿过线圈的磁通量的变化率成正比，即实验和理
论研究表明，线圈中变化的电流所激发的磁感应强度B与电流的变化率成正比，
即；结合磁通量公式=BS，可推得自感电动势与电流的变化率成正比，
即:。式中L是比例系数，称为自感系数，简称自感或电感，它与线圈的
形状、长短、匝数以及是否有铁芯等因素有关，电感的单位是亨利，简称亨，符
号是H。实际使用中，电感都很小，所以常用毫亨(mH)和微亨(μH)为单位，其换
算关系为:1mH=10-3H,
三、自感系数
自感现象广泛地存在于生活、生产之中。
四、生活、生产中的自感现象
日光灯、汽车发动机点火器、煤气灶电子点火器等都利用了这一原理。
自感现象也会产生危害，生产中的大型电动机一般都有自感系数很大的线圈。当
电路中开关断开时，线圈会产生很大的自感电动势，使开关的闸刀和固定夹片之
间的空气电离而变成导体，形成电弧。这不仅会烧坏开关，甚至还会危害到操作人员的安全。因此，切断这种电路时必须采用特制的安全开关。
在行驶过程中的无轨电车，由于车身颠簸，
有可能导致车顶上的车弓在某个瞬间会脱
离电网线出现瞬间断电，此时电车内部的
线圈会产生一个较大的自感电动势，使电
弓与电网线之间的空气电离，从而闪现电
火花。
1.如图为研究自感现象的实验电路图，其中自感线圈直流电阻很小可忽略不计。下列可能出现的实验现象是（　　）
A．闭合开关，灯泡缓缓亮起来
B．闭合开关，灯泡立即亮起来，且亮度一直保持不变
C．断开开关，灯泡立即熄灭
D．断开开关，灯泡闪亮一下，然后熄灭
D
课堂练习
2.（2022·河南新乡·高二期末）在自感课堂引入中，三位同学合作完成了一个惊奇小实验：他们手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、若干导线、一个开关、一个有铁芯且匝数较多的线圈按图示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关瞬间，人有触电的感觉
B．闭合开关瞬间，人体的电流大于线圈的电流
C．断开开关瞬间，流过人的电流方向为
D．断开开关瞬间，线圈两端的电压突然增大
D
3.如图所示，某品牌手机一经面世，就受到世人追捧，除了领先世界的5G通信、信息安全以外，人们还可以体验它无线充电的科技感。题图为无线充电原理图，由与充电底座相连的送电线圈和与手机电池相连的受电线圈构成。当送电线圈通入周期性变化的电流时，就会在受电线圈中感应出电流，从而实现为手机充电。在充电过程中（　　）
A．送电线圈中产生均匀变化的磁场
B．送电线圈中产生稳定不变的磁场
C．无线充电的原理是互感现象
D．手机电池是直流电源，所以受电线圈输出的是恒定电流
C
4.（2022·江苏·南京市第一中学高二开学考试）在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为直流电阻不计且自感系数较大的自感线圈，E为电源且内阻不可忽略，S为开关。下列说法正确的是（　　）
A．合上开关S，在电路稳定之前，a产生的热量大于b产生的热量
B．合上开关S，a先亮且亮度不变、b后亮直至与a一样亮
C．将原来闭合的开关S断开，因自感系数较大，所以a、b均会在闪亮后熄灭
D．开关S闭合、断开，线圈自感电动势方向相同
A
5.（2022·陕西咸阳·高二期末）某同学为了验证自感现象，自己找来带铁芯的线圈L（线圈的自感系数很大，构成线圈导线的电阻可以忽略）、两个相同的小灯泡A和B、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。经检查，各元件和导线均是完好的，检查电路无误后，开始进行实验操作。他可能观察到的现象是（　　）
A．闭合S瞬间，B比A先亮
B．闭合S瞬间，A、B一起亮
C．断开S瞬间，A、B逐渐熄灭
D．断开S瞬间，A比B先熄灭
C
6.（2022·湖北·鄂州市教学研究室高二期末）如图所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值相等且小于灯泡A的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．接通S，灯泡A逐渐变亮
B．接通S，灯泡A立即变亮，然后逐渐熄灭
C．断开S，灯泡A将先闪亮一下，然后逐渐熄灭
D．断开S后的瞬间，通过灯A的电流方向跟断开前的电流方向相同
C
7.（2022·江西·九江一中高二期末）下列说法正确的是（　　）
A．电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度不一定为零
B．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，数值上等于把单位电荷量的负电荷从电源正极移动到电源负极非静电力做的功
C．运动电荷在磁场中某处不受洛伦兹力作用则该处的磁感应强度一定为零
D．自感系数与线圈的匝数、是否有铁芯和电流的变化率有关
B
8.（2022·黑龙江·哈九中高二期末）如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的直流电阻几乎为零。A和B是两个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关S后，灯泡A亮度一直保持不变
B．闭合开关S后，灯泡A、B同时变亮，最后亮度相同
C．闭合开关，电路稳定后，再断开S，灯泡A逐渐变暗，直到不亮
D．闭合开关，电路稳定后，再断开S，灯泡B由暗变亮，再逐渐熄灭
D
9.（2022·广东肇庆·高二期末）小明和其他同学利用学生电源、一个小灯泡、一个忽略电阻的线圈L、开关和若干导线连成如图甲所示的电路。小明断开开关，把小灯泡取走，几位同学手牵手接入电路中，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，闭合开关，电路稳定后，小灯泡中的电流大于线圈L中的电流
B．图甲中，断开开关的瞬间，小灯泡立即熄灭
C．图乙中，在断开开关的瞬间有电流通过这几位同学
D．图乙中，在断开开关的瞬间流过这几位同学的电流大于流过线圈L的电流
C
10.某同学用如图所示的电路研究断电自感现象。闭合开关S，小灯泡发光；再断开S，小灯泡渐渐熄灭。重复多次，仍未见老师演示断电时出现的小灯泡闪亮现象，你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是（　　）
A．线圈电阻较大
B．小灯泡电阻较大
C．电源的电动势较小
D．线圈的自感系数较大
A
2.自感现象、自感系数
3.生活、生产中的自感现象
课堂小结
1.互感现象
课堂训练
1.下列有关日光灯的使用方法，正确的是（　　）
A．日光灯的启动器丢失，作为应急措施，可以用一小段带绝缘外皮的导线启动日光灯
B．日光灯在冬天使用时，启动较困难，可用热毛巾热敷灯管的中部，使之启动容易些
C．日光灯的镇流器损坏了，可用一只电阻替代
D．日光灯在电压较低时，启动较困难，这时可将镇流器暂时短路，使启动变得容易些
AB
课堂训练
2.如图所示，电灯A和B与固定电阻的电阻均为R，L是自感系数很大的线圈。当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开瞬间，下列说法正确的是（　　）
A．B立即熄灭
B．A灯将比原来更亮一些后再熄灭
C．有电流通过B灯，方向为c→d
D．有电流通过A灯，方向为a→b
AD
课堂训练
3.（2021·广东·化州市第一中学高二期末）如图所示电路中，自感线圈L的电阻很小。自感系数很大，电阻R和灯A电阻相等，则（　　）
A．接通开关S，灯A立即变亮
B．接通开关S，灯A逐渐变亮
C．接通电路后断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
D．接通电路后断开S，A将渐渐变暗
BD
课堂训练
4.（2022·四川省内江市第六中学高二开学考试）如图所示电路，A、B、C是三个完全相同的灯泡，它们的电阻与R相同，D是一个理想二极管，L是一个带铁芯、直流电阻可忽略、自感系数很大的线圈，则以下说法正确的是（　　）
A．S闭合瞬间，A、B、C三灯泡同时亮
B．S闭合一段时间稳定后，A、B亮度一样且比C亮
C．断开S瞬间，三灯泡立即同时熄灭
D．断开S瞬间，C灯泡会闪亮一下，随后慢慢熄灭
BD
课堂训练
5.（2022·广西·容县高级中学高二开学考试）如图所示甲、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（　　）
A．在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗
B．在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路乙中，断开S，A将渐渐变暗
D．在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
AD
课堂训练
6.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，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(　　)
A．灯泡变暗
B．灯泡变亮
C．螺线管缩短
D．螺线管伸长
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