2.4 互感和自感 导学案 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

2.4 互感和自感
【学习目标】
1．了解互感和自感现象
2．理解自感现象产生原因，会分析自感现象中电流变化过程（灯泡亮暗变化及自感电流图像等）
3．了解自感系数的意义和它的单位及影响因素
【学习重难点】
自感现象产生原因，会分析自感现象
【学习过程】
任务一：探究互感现象
如图甲是法拉第实验线圈。在实验中，两个线圈并没有用导线连接，其原理如图乙所示。
问题探究：
(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？
(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？
【归纳总结】
1.互感现象：（举例说明）
2.互感现象的应用：
3.互感现象的防止：
任务二：探究自感现象
演示1：通电自感
在如图所示的电路中，两个灯泡的规格相同，A1与线圈L串联后接到电源上，A2与可调电阻R串联后接到电源上。
先闭合开关S，调节R，使两个灯泡的亮度相同，在调节可调电阻R1，使它们正常发光，然后断开开关S。
问题探究：
（1）重新接通电路，注意观察，在开关闭合的时候两个灯泡的发光情况。
（2）发生这种现象的原因是什么？
本实验中感应电流的方向与原电流的方向有什么关系？产生的感应电动势在电路中起什么作用？
演示2：断电自感
如图所示为演示断电自感的电路，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关。
问题探究：(1）为什么灯泡A不立即熄灭？
L中感应电流的方向与原电流的方向有什么关系？产生的感应电动势在电路中起什么作用？
开关断开后，通过灯泡的感应电流方向与原来通过它的电流方向有什么关系？
思考：开关断开以后，灯泡的发光还能维持一小段时间，有时甚至比开关断开前更亮，这时灯泡的能量是从哪里来的？
【归纳总结】
自感现象：
自感电动势：
自感电动势的作用：
自感系数：
4.磁场的能量：
跟踪训练
1.如图所示的电路中有L1和L2两个完全相同的灯泡，线圈L的电阻忽略不计。下列说法中正确的是（　　）
A．闭合S时，L2先亮，L1后亮，最后一样亮
B．断开S时，L2立刻熄灭，L1过一会儿熄灭
C．闭合、断开S过程中L1中的电流始终从b到a
D．闭合、断开S过程中L2中的电流始终从d到c
2.如图所示的电路中，a、b、c 为三盏完全相同的灯泡，L 是自感线圈，线圈的直流电阻不可忽略，则下列说法正确的是
A．合上开关后，a、b、c三盏灯同时亮起来
B．合上开关一段时间后，a灯最亮，b、c两盏灯一样亮
C．断开开关后，6灯闪亮一下再熄灭
D．断开开关后，a灯先熄灭，b、c两盏灯逐渐熄灭
3.（多选）如图甲、乙所示的电路中，电阻R 线圈L的电阻值都很小，且小于灯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.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
4.（多选）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
5.某同学想对比电感线圈和小灯泡对电路的影响,他设计了如图甲所示的电路,电路两端电压U恒定,为完全相同的电流传感器.先闭合开关S得到如图乙所示的图像,等电路稳定后,断开开关(断开开关的实验数据未画出).下列关于该实验的说法正确的是 ( )
闭合开关时,自感线圈中电流为零，其自感电动势也为零
图乙中的曲线表示电流传感器测得的数据
断开开关时,小灯泡会明显闪亮后逐渐熄灭
时刻小灯泡与线圈的电阻相等
如图所示为“万人跳”实验的示意图，电源的内电阳可忽略，L为学生实验用变压器线圈，在时刻闭合开关S，经过一段时间后，在时刻断开S。下列表示通过人体电流随时间变化的图像中，你认为最符合该实验实际的是( )
7.如图所示，一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B.线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起构成一个闭合回路。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起使触头C离开，而是过一小段时间才执行这个动作。下列说法正确的是(
A:线圈B不闭合，仍会产生延时效应
B:将衔铁D换成铜片，延时效果更好
C:保持开关S闭合，线圈B中磁通量为零
D.断开开关S的瞬间，线圈B中的电流从上往下
看为顺时针方向
8.如图所示，线圈A与电源、开关相连。线圈B与电阻R连接成闭合电路。开关闭合、断开的瞬间，关于通过电阻R的电流方向判断正确的是( )
A.开关闭合瞬间，电流方向由
B.开关闭合瞬间，电流方向由
C.开关断开瞬间，电流方向由
D.开关断开瞬间，铁芯中磁感线沿逆时针方向