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大单元课时（八） 互感和自感（学生版）
一、单选题
1．如图所示的电路中，P、Q为两相同的灯泡，L的电阻不计，则下列说法正确的是（ ）
A．S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会儿才熄灭
B．S接通瞬间，P、Q同时达到正常发光
C．S断开瞬间，通过P的电流从左向右
D．S断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相同
2．自感系数的单位是（ ）
A．F B．Wb C．T D．H
3．如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与R相同。在开关S接通和断开时，灯泡A1和A2亮暗的顺序是（ ）
A．接通时A1先达最亮，断开时A1后灭 B．接通时A2先达最亮，断开时A1后灭
C．接通时A1先达最亮，断开时A1先灭 D．接通时A2先达最亮，断开时A1先灭
4．如图所示，小灯泡与线圈并联，用传感器测量小灯泡所在支路的电流，在时刻闭合开关，经过一段时间后，在时刻断开开关，计算机上显示小灯泡中电流随时间变化的图象如图所示，图中，下列说法正确的是（ ）
A．开关闭合瞬间，线圈中的电流为零，之后保持不变
B．开关断开后瞬间，灯泡中电流大小不变，方向与原来相反
C．开关断开后瞬间，灯泡中的电流大小与线圈相同
D．线圈电阻等于灯泡电阻
5．如图所示是法拉第设计的一个研究互感现象的实验装置。图中A线圈与电源和开关S连接，B线圈与一个左进左偏型（电流从左接线柱流入则指针向左偏转）电流计连接，两个线圈绕在同一个椭圆形铁芯上。将开关S闭合并立即断开的过程中，电流计的指针（ ）
A．不动 B．一直向左偏转 C．一直向右偏转 D．先向左偏转后向右偏转
6．在某个趣味物理小实验中，几位同学手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、导线、电键、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，先闭合电建，同学们并没有触电的感觉，稳定之后再断开电键时同学们会因触电而尖叫。从闭合电键开始，以下关于通过线圈的电流和通过几位同学的电流随时间变化的图像可能正确的的是（ ）
A． B．
C． D．
7．如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（ ）
A．开关S闭合时，c灯立即亮，a灯逐渐亮，b灯立即亮但亮度不变
B．开关S闭合时，c灯立即亮，a灯逐渐亮，b灯立即亮但亮度会变暗
C．开关S断开时，c灯立即熄灭，b闪暗一下后逐渐熄灭，a逐渐熄灭
D．开关S断开时，c灯立即熄灭，b闪亮一下后逐渐熄灭，a逐渐熄灭
8．如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关K，接通电路时，灯A、B一齐亮
B．闭合开关K，接通电路时，灯A先亮，灯B后亮
C．闭合开关K，接通电路时，灯B先亮，灯A后亮
D．断开开关K，切断电路时，灯B立即熄灭，灯A过一会再熄灭
9．如图所示，我国高铁车厢上方的“受电弓”沿着高压（25kV）接触线滑行，为电力机车提供稳定的电能。然而在有冻雨或者电线结冰等气象条件下，受电弓和接触线之间往往会接触不良，导致受电弓在高速滑行的过程中容易出现冲击和离线状态，甚至会跳出电火花。这些电火花产生的原因是（ ）
A．摩擦生热
B．电线上的静电放出
C．受电弓的通电瞬间的自感现象
D．受电弓的断电瞬间的自感现象
10．如图所示，灯泡、完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则（ ）
A．S闭合的瞬间，、都不立即亮
B．S闭合的瞬间，不亮，立即亮
C．稳定后再断开S的瞬间，熄灭，闪亮后熄灭，且闪亮时电流方向向右
D．S闭合的瞬间，、同时发光，接着变暗、更亮，最后熄灭
11．如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是自感系数很大的自感线圈，其直流电阻与定值电阻R阻值相等，电源内阻不计，下列判断中正确的是（ ）
A．闭合开关S后，灯泡A和B同时亮且亮度不变
B．闭合开关S后，B先亮，A后亮，最终亮度相同
C．断开开关S后，B闪亮一下后，A、B同时熄灭
D．断开开关S后，流过灯泡A的电流方向与原来相反
12．若通以电流I的圆形线圈在线圈内产生的磁场近似为方向垂直线圈平面的匀强磁场，其大小（k的数量级为）。现有横截面半径为的导线构成半径为的圆形线圈处于超导状态，其电阻率上限为。开始时线圈通有的电流，则线圈的感应电动势大小的数量级和一年后电流减小量的数量级分别为（ ）
A．， B．， C．， D．，
二、多选题
13．如图所示的电路中，L为带铁芯的电感线圈，直流电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．合上S时，灯泡立即变亮 B．合上S时，灯泡慢慢变亮
C．断开S时，灯泡立即熄灭 D．断开S时，灯泡慢慢熄灭
14．电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。下列说法不正确的是（ ）
A．甲图中，法拉第通过实验研究，总结出电磁感应现象中感应电流方向的规律
B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花
C．丙图中，在真空冶炼中，可以利用高频电流产生的涡流冶炼出高质量的合金
D．丁图中，奥斯特通过实验研究，发现了电流周围存在磁场
15．如图所示，A1和A2是两个规格完全相同的灯泡，A1与自感线圈L串联后接到电路中，A2与可变电阻串联后接到电路中。先闭合开关S，缓慢调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，再调节电阻R1，使两个灯泡都正常发光，然后断开开关。对于这个电路，下列说法中正确的是（ ）
A．再闭合开关S时，A1和A2同时亮
B．再闭合开关S时，A2先亮，A1后亮
C．再闭合开关S，待电路稳定后，重新断开开关S，A1和A2都要过一会儿才熄灭
D．再闭合开关S，待电路稳定后，重新断开开关S，A2立刻熄灭，A1过一会儿熄灭
三、解答题
16．图是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，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是因此而得名的。
(1)请解释：当开关S断开后，为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一小段时间？
(2)如果线圈B不闭合，是否会对延时效果产生影响？为什么？
17．如图所示是一种触电保护器，变压器A处用双股相线（火线）和零线平行绕制成线圈，然后接到用电器上，B处有一个输出线圈，一旦有电流，经放大后便能立即推动继电器J切断电源，下列情况下能使保护器切断电源起保护作用的是哪一种？说明理由。
(1)增加开灯的盏数；
(2)当有人双手分别接触相线（火线）和零线触电时；
(3)当有人单手接触相线（火线），脚与地相接触而触电时。
大单元课时练习 评价表
考查范围：选择性必修 第二册
题号 难度 知识点 学生掌握评价
一、单选题
1 全部
2 全部
3 全部
4 全部
5 全部
6 全部
7 全部
二、选择题组
8 全部
三、多选题（新）
9 全部
10 全部
四、解答题
11 全部
12 全部
13 全部
试卷第1页，共3页
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试卷第1页，共3页中小学教育资源及组卷应用平台
大单元课时（八） 互感和自感（解析版）
一、单选题
1．如图所示的电路中，P、Q为两相同的灯泡，L的电阻不计，则下列说法正确的是（ ）
A．S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会儿才熄灭
B．S接通瞬间，P、Q同时达到正常发光
C．S断开瞬间，通过P的电流从左向右
D．S断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相同
答案：D
解析：A.S断开瞬间，由于电感线圈的存在，阻碍电流减小，且此时P、Q连成一个回路，所以P、Q都是缓慢熄灭，A错误
B.S接通瞬间，P支路直接达到正常发光，Q支路由于电感存在，阻碍电流增大，电流缓慢增大，Q为缓慢变亮，B错误
CD.S断开瞬间，电感阻碍电流减小，此时P、Q连成一个回路，Q支路感应电流与原电流方向一致，从左向右，但通过P支路的是从右向左，C错误D正确
2．自感系数的单位是（ ）
A．F B．Wb C．T D．H
答案：D
解析：自感系数的单位是亨利，简称亨，符号是H，答案：D。
3．如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与R相同。在开关S接通和断开时，灯泡A1和A2亮暗的顺序是（ ）
A．接通时A1先达最亮，断开时A1后灭 B．接通时A2先达最亮，断开时A1后灭
C．接通时A1先达最亮，断开时A1先灭 D．接通时A2先达最亮，断开时A1先灭
答案：A
解析：接通时由于线圈L产生较大自感电动势阻碍电流的增大，故绝大多数电流都流经A1，即A1先达最亮，由于电阻R的分流作用，A1亮度较低；断开时A2先灭，线圈L产生较大自感电动势阻碍电流的减小，产生的感应电流流经A1，故A1后灭，A正确，BCD错误。
答案：A。
4．如图所示，小灯泡与线圈并联，用传感器测量小灯泡所在支路的电流，在时刻闭合开关，经过一段时间后，在时刻断开开关，计算机上显示小灯泡中电流随时间变化的图象如图所示，图中，下列说法正确的是（ ）
A．开关闭合瞬间，线圈中的电流为零，之后保持不变
B．开关断开后瞬间，灯泡中电流大小不变，方向与原来相反
C．开关断开后瞬间，灯泡中的电流大小与线圈相同
D．线圈电阻等于灯泡电阻
答案：C
解析：A．开关闭合瞬间，线圈中的电流为零，之后逐渐增大，最后保持稳定，A错误；
B．开关断开后瞬间，灯泡中电流大小变为I2，方向与原来相反，B错误；
C．开关断开后瞬间，灯泡与线圈直接串联，灯泡中的电流大小与线圈相同，C正确；
D．由图可知，I2>I1，即断开开关瞬间，产生的感应电流更大，所以在电路稳定时，流过线圈的电流大于流过灯泡的电流，线圈电阻小于灯泡电阻，D错误。
答案：C。
5．如图所示是法拉第设计的一个研究互感现象的实验装置。图中A线圈与电源和开关S连接，B线圈与一个左进左偏型（电流从左接线柱流入则指针向左偏转）电流计连接，两个线圈绕在同一个椭圆形铁芯上。将开关S闭合并立即断开的过程中，电流计的指针（ ）
A．不动 B．一直向左偏转 C．一直向右偏转 D．先向左偏转后向右偏转
答案：D
解析：当闭合并立即断开开关S时，A线圈中的电流发生变化，使得A线圈中的磁通量发生变化，由于互感作用，使得B线圈中的磁通量也发生变化，从而在B线圈中有感应电流产生，根据楞次定律（增反减同）可知产生的感应电流先从G的左端流入指针向左偏转，后从G的右端流入指针向右偏转，即电流计的指针先向左偏转后向右偏转。
答案：D。
6．在某个趣味物理小实验中，几位同学手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、导线、电键、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，先闭合电建，同学们并没有触电的感觉，稳定之后再断开电键时同学们会因触电而尖叫。从闭合电键开始，以下关于通过线圈的电流和通过几位同学的电流随时间变化的图像可能正确的的是（ ）
A． B．
C． D．
答案：C
解析：AB．当闭合电键，因为线圈对变化的电流有阻碍作用，所以电流会慢慢增大，这一支路立即就有电流并逐渐达到恒定。当电键断开，因为线圈阻碍电流的减小，而且线圈和几位同学构成回路，所以通过线圈的电流不会立即消失，会从原来的大小慢慢减小，且方向不变，AB错误；
CD．当电键断开，因为线圈阻碍电流的减小，而且线圈和几位同学构成回路，所以通过线圈的电流不会立即消失，会从原来的大小慢慢减小，且方向不变，通过线圈的电流也流过几位同学，所以变成反向，且逐渐减小，且由于电路稳定时通过线圈的电流大于通过几位同学的电流，则几位同学感觉到触电，D错误，C正确。
答案：C。
7．如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（ ）
A．开关S闭合时，c灯立即亮，a灯逐渐亮，b灯立即亮但亮度不变
B．开关S闭合时，c灯立即亮，a灯逐渐亮，b灯立即亮但亮度会变暗
C．开关S断开时，c灯立即熄灭，b闪暗一下后逐渐熄灭，a逐渐熄灭
D．开关S断开时，c灯立即熄灭，b闪亮一下后逐渐熄灭，a逐渐熄灭
答案：B
解析：AB．开关S闭合时，b、c灯立即亮，由于线圈中产生自感电动势阻碍电流的增加，使得a灯逐渐变亮，同时b灯亮度会逐渐变暗些，最终亮度与a等相同，A错误，B正确；
CD．开关S断开时，c灯立即熄灭，由于在L中产生自感电动势阻碍电流的减小，则电流将在L与a、b灯之间形成新的回路，使得a、b灯逐渐熄灭，由于线圈直流电阻不计，所以电路稳定时a、b灯的电流相等，开关S断开时，b灯不会闪亮一下也不会闪暗一下，而是逐渐熄灭，C、D错误。
答案：B。
8．如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关K，接通电路时，灯A、B一齐亮
B．闭合开关K，接通电路时，灯A先亮，灯B后亮
C．闭合开关K，接通电路时，灯B先亮，灯A后亮
D．断开开关K，切断电路时，灯B立即熄灭，灯A过一会再熄灭
答案：C
解析：ABC．当电键K闭合时，灯B立即发光，通过线圈L的电流逐渐增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，A逐渐亮起来．所以B比A先亮，AB错误，C正确；
D．稳定后当电键K断开后，由于自感线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，与灯泡A、B和电阻R构成闭合回路放电，两灯都过一会儿熄灭，D错误。
答案：C。
9．如图所示，我国高铁车厢上方的“受电弓”沿着高压（25kV）接触线滑行，为电力机车提供稳定的电能。然而在有冻雨或者电线结冰等气象条件下，受电弓和接触线之间往往会接触不良，导致受电弓在高速滑行的过程中容易出现冲击和离线状态，甚至会跳出电火花。这些电火花产生的原因是（ ）
A．摩擦生热
B．电线上的静电放出
C．受电弓的通电瞬间的自感现象
D．受电弓的断电瞬间的自感现象
答案：C
解析：由于接触不良，会导致受电弓与车厢发生短暂分离，再次与车厢接触时，通电会产生瞬间的自感现象，从而产生电火花。
答案：C。
10．如图所示，灯泡、完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则（ ）
A．S闭合的瞬间，、都不立即亮
B．S闭合的瞬间，不亮，立即亮
C．稳定后再断开S的瞬间，熄灭，闪亮后熄灭，且闪亮时电流方向向右
D．S闭合的瞬间，、同时发光，接着变暗、更亮，最后熄灭
答案：D
解析：ABD．S闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以A、B同时发光，由于线圈的电阻可以忽略，灯A逐渐被短路，流过A灯的电流逐渐变小，流过B灯的电流变大，则A灯变暗，B灯变亮，最后A灯熄灭，故D符合题意，AB不符合题意；
C．稳定后再断开S的瞬间，通过B的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，线圈与灯A构成回路，所以电流会通过A，所以灯泡A闪亮后熄灭，由于自感回路内的电流方向与线圈中原来的方向相同，所以通过A的电流方向向左，故C不符合题意。
答案：D。
11．如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是自感系数很大的自感线圈，其直流电阻与定值电阻R阻值相等，电源内阻不计，下列判断中正确的是（ ）
A．闭合开关S后，灯泡A和B同时亮且亮度不变
B．闭合开关S后，B先亮，A后亮，最终亮度相同
C．断开开关S后，B闪亮一下后，A、B同时熄灭
D．断开开关S后，流过灯泡A的电流方向与原来相反
答案：B
解析：AB．闭合开关S后，B立刻亮，由于线圈产生自感电动势阻碍电流的增加，可知A后亮，最终稳定时，因为两支路的直流电阻相等，则两支路的电流最终相等，最终两灯亮度相同，选项A错误，B正确；
CD．断开开关S后，灯泡B中的电流立刻消失，但是由于线圈中产生自感电动势阻碍电流减小，则通过线圈的电流要与A、B、R重新组成新的回路，使得两灯慢慢熄灭，此过程中流过灯泡A的电流方向与原来相同，因原来两支路电流相等，则此过程中灯泡B不会出现闪亮现象，选项CD错误。
答案：B。
12．若通以电流I的圆形线圈在线圈内产生的磁场近似为方向垂直线圈平面的匀强磁场，其大小（k的数量级为）。现有横截面半径为的导线构成半径为的圆形线圈处于超导状态，其电阻率上限为。开始时线圈通有的电流，则线圈的感应电动势大小的数量级和一年后电流减小量的数量级分别为（ ）
A．， B．， C．， D．，
答案：D
解析：线圈中电流的减小将在线圈内导致自感电动势，故
其中L代表线圈的自感系数，有
在计算通过线圈的磁通量时，以导线附近即处的B为最大，而该处B又可把线圈当成无限长载流导线所产生的，根据题意
则
根据电阻定律有
联立解得
A，V
则线圈的感应电动势大小的数量级和一年后电流减小量的数量级分别为，。
答案：D。
二、多选题
13．如图所示的电路中，L为带铁芯的电感线圈，直流电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．合上S时，灯泡立即变亮 B．合上S时，灯泡慢慢变亮
C．断开S时，灯泡立即熄灭 D．断开S时，灯泡慢慢熄灭
答案：BC
解析：AB．如图所示的电路中，因为L为带铁芯的电感线圈，当合上S时，线圈L的磁通量变大，产生自感电动势，线路中电流逐渐变大，导致灯泡慢慢变亮，A错误，B正确；
CD．当断开S时，线圈L的磁通量变小，产生自感电动势，但由于线路处于断路，，线路中没有电流，导致灯泡立即熄灭，C正确，D错误。
答案：BC。
14．电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。下列说法不正确的是（ ）
A．甲图中，法拉第通过实验研究，总结出电磁感应现象中感应电流方向的规律
B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花
C．丙图中，在真空冶炼中，可以利用高频电流产生的涡流冶炼出高质量的合金
D．丁图中，奥斯特通过实验研究，发现了电流周围存在磁场
答案：AB
解析：A．楞次总结出判断电磁感应现象中感应电流方向的规律，选项A错误；
B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡立即熄灭，开关处电压等于电源的电动势加上自感电动势，开关处会产生电火花，选项B错误；
C．丙图中，在真空冶炼中，可以利用高频电流产生的涡流冶炼出高质量的合金，选项C正确；
D．奥斯特通过实验研究，发现了电流周围存在磁场，选项D正确。
答案：AB。
15．如图所示，A1和A2是两个规格完全相同的灯泡，A1与自感线圈L串联后接到电路中，A2与可变电阻串联后接到电路中。先闭合开关S，缓慢调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，再调节电阻R1，使两个灯泡都正常发光，然后断开开关。对于这个电路，下列说法中正确的是（ ）
A．再闭合开关S时，A1和A2同时亮
B．再闭合开关S时，A2先亮，A1后亮
C．再闭合开关S，待电路稳定后，重新断开开关S，A1和A2都要过一会儿才熄灭
D．再闭合开关S，待电路稳定后，重新断开开关S，A2立刻熄灭，A1过一会儿熄灭
答案：BC
解析：AB．再闭合开关S时，A2立刻导通，从而发光，电感L有阻碍电流变化的作用，A1在电感L的作用下，缓缓发光，故A错误，B正确；
CD．重新断开S后，A1、A2、电感L及滑动电阻器R组成一个回路，并且稳定时两灯都正常发光，电流相等，由于电感的作用，在断开S后，该回路仍有电流通过，所以两灯泡都要过一会才熄灭，故C正确，D错误。
答案：BC。
三、解答题
16．图是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，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是因此而得名的。
(1)请解释：当开关S断开后，为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一小段时间？
(2)如果线圈B不闭合，是否会对延时效果产生影响？为什么？
答案：(1)因为线圈B中产生了电磁感应现象，从而产生延时作用；(2)线圈不闭合，则不会产生延时效果。
解析：(1)由题意可知，当S断开后，线圈A中磁场减弱，穿过线圈B的磁通量要减小，根据楞次定律可知，B中产生的感应电流的磁场阻碍原来磁通量的减小，导致穿过线圈B的磁通量减小变慢，产生有延时释放D的作用；
(2)如果线圈不闭合，则B线圈中会有电磁感应现象，但不产生感应电流，故不会产生延时效果；
17．如图所示是一种触电保护器，变压器A处用双股相线（火线）和零线平行绕制成线圈，然后接到用电器上，B处有一个输出线圈，一旦有电流，经放大后便能立即推动继电器J切断电源，下列情况下能使保护器切断电源起保护作用的是哪一种？说明理由。
(1)增加开灯的盏数；
(2)当有人双手分别接触相线（火线）和零线触电时；
(3)当有人单手接触相线（火线），脚与地相接触而触电时。
答案：第(3)种，理由见解析
解析：(1)不能。因A处线圈采用的是双线绕法，增加开灯的盏数只会使电路中电流增大，但A处两线中电流始终大小相等方向相反，线圈中磁通量相互抵消，B中磁通量始终为零，不发生改变。B中没有感应电流，故不能推动继电器J切断电源。
(2)不能，理由同(1)，因为双手分别接触相线和零线相当于将一个电阻并联接入电路。
(3)能。因为有电流通过人体而流入地下，使A处相线与零线的电流不同，从而使B中磁通量发生改变，B中产生感应电流，从而推动继电器J切断电源。
试卷第1页，共3页
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试卷第1页，共3页(共48张PPT)
人教版（2019）高中物理选择性必修第二册
2.4 自感和互感
授课人：XXXX
大单元教学设计
目录
CONTENTS
典例分析
互感现象
自感现象
磁场的能量
01
互感现象
自感和互感
灯泡和电源并没有直接连接，为什么也能产生电流？这是什么原理？
1、互感：在法拉第的实验中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化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．
2、互感电动势：互感现象中产生的感应电动势。
一.互感现象
3、理解
(1)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、信号从一个电路（线圈）传递到另一个电路（线圈），因此在电工技术和电子技术中有广泛的应用.如：变压器
(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。
传递能量
传递信息
4、应用：利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛应用。如变压器就是利用互感现象制成的。
收音机里的“磁性天线”利用互感现象，把广播电台的信号从一个线圈传递到另一个线圈
变压器
思考：为什么可以实现无线充电？能量又是从何而来呢？
手机利用互感实现无线充电
手机内部接收端
无线充电器内部
蓝牙耳机
电磁炉
变压器
互感的应用
无线充电器
5、防止：互感现象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两个相互靠近的电路之间。在电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，要设法减小互感。
所以平时说的金属壳包装的用电器漏电，有一种是互感引起的。
电路板抗干扰布线
例题1、在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在点“1”，现把它从“1”扳向“2”，如图所示，试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是( )
A．先由P→Q，再由Q→P
B．先由Q→P，再由P→Q
C．始终由Q→P
D．始终由P→Q
C
例题2、如图所示的电路中，若放在水平光滑金属导轨上的ab棒突然向右移动，这可能发生在( )
A．闭合开关S的瞬间
B．断开开关S的瞬间
C．闭合开关S后，减小滑动变阻器R的阻值时
D．闭合开关S后，增大滑动变阻器R的阻值时
AC
N
S
N
S
F
02
自感和互感
自感现象
一.自感现象
演示1
在电路中，两个灯泡A1和A2的规格相同，A1与线圈L串联后接到电源上，A2与可变电阻R串联后接到电源上。
先闭合开关S，调节变阻R，使两个灯泡的亮度相同，再调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开开关S。
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。
L
A1
A2
R
S
R1
当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？下面我们首先来观察演示实验。
E
S接通
穿过线圈的电流I 增大
穿过线圈的磁通量增大
线圈产生感应电动势
B灯逐渐亮
流过A、B灯的电流随时间怎样变化？
阻碍电流增大
？
？
？
？
分析B灯
IA
IB
I
t
A
B
A
B
线圈中出现的感应电动势只是阻碍了原电流的变化，而非阻止，所以虽延缓了电流变化的进程，但最终电流仍然达到最大值，B最终会正常发光。
说明
为什么灯A立即亮 灯B要过会儿亮呢
,
通电自感
B
A
如图，A1、A2 是规格完全一样的灯泡。线圈 L的阻值为RL，调节变阻器 R，使R=RL。闭合开关 S，观察A1、A2灯泡亮度的变化，请结合教材解释该实验现象。
自感现象
现象：A1灯泡
A2灯泡
立即亮起来
逐渐变亮，最终一样亮
R1
S
A1
A2
R
L
B原
IA1
IA2
B感
I感
线圈L电流变化
磁通量变化
自身产生自感电动势
感应电流
自感
现象
阻碍电流（磁通量）变化：“增反减同”
（1） I原增加，I原与I感方向相反 （2）I原减小，I原与I感方向相同
如图，A1、A2 是规格完全一样的灯泡。线圈 L的阻值为RL，调节变阻器 R，使R=RL。闭合开关S后，用电流传感器收集通过A1、A2灯泡电流IA1、IA2随时间变化的数据，请定性作出电脑上显示的IA1、IA2时间变化图像？
自感现象
电流传感器
R1
S
A1
A2
R
L
IA1
IA2
I
t
IA2
IA1
对比两次图像的不同
流过R的电流
流过L的电流
演示2
连接电路。先闭合开关待灯泡发光。然后断开开关。注意观察开关断开时灯泡的亮度。
A
L
E S
为什么灯不是立即熄灭，而要闪亮一下才熄灭.
断电自感
通过线圈的电流I 减小
穿过线圈的磁通量减小
线圈产生感应电动势
灯逐渐熄灭
流减小（补偿）
S断开
？
？
？
？
1 感应电流方向如何？
2 原电流方向如何？
O
t
I
3 通过灯的电流怎样变化？
阻碍电
（1） 若RL < RA，电路稳定时，IL和IA大小关系？断开S后，观察A灯泡亮度变化，为什么？
（2） 若RL ≥ RA，电路稳定时，IL和IA大小关系？断开S后，观察A灯泡亮度变化，为什么？
自感现象
A
L
S
（1）当 IL > IA 时，会闪一下，再逐渐熄灭
（2）当 IL ≤ IA 时，逐渐熄灭
线圈L电流变化
磁通量变化
自身产生自感电动势
感应电流
自感
现象
阻碍电流（磁通量）变化：“增反减同”
（1） I原增加，I原与I感方向相反 （2）I原减小，I原与I感方向相同
IA
IL
如图用电流传感器收集开关断开前后通过灯泡A、线圈L的电流IA、IL随时间变化的数据：
（1）若 RL=RA相等，请定性作出电脑上显示的IA、IL时间变化图像？
（2）若 RL 远小于RA ，请定性作出电脑上显示的IA、IL时间变化图像？
自感现象
电流传感器
A
L
S
IA
IL
RL=RA
IA
IL
I
t
RL 远小于RA
IA
IL
I
t
L
a
b
接通瞬间
接通稳定
断 开
通电自感与断电自感比较
与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡
电路图
通电时 电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮 电流立刻变大，灯泡变亮，然后逐渐变暗
断电时 电流逐渐减小 灯泡逐渐变暗 电流方向不变 电路中稳态电流为I1、I2
①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗
②若I2＞I1，灯泡闪亮后逐渐变暗
两种情况灯泡中电流方向均改变
线圈L电流变化
磁通量变化
自身产生自感电动势
感应电流
自感
现象
阻碍电流（磁通量）变化：“增反减同”
（1） I原增加，I原与I感方向相反 （2）I原减小，I原与I感方向相同
G
P
线圈 A
线圈B
B感
线圈A电流变化
磁通量变化
线圈B产生互感电动势
感应电流
阻碍磁通量变化：“增反减同”
（1） Φ原增加，B原与B感方向相反 （2）Φ原减小，B原与B感方向相同
互感
现象
S
R1
A1
A2
R
L
IA1
IA2
B原
B感
I感
B原
1、自感的概念：由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。
2、自感电动势：由于自感而产生的感应电动势，叫做自感电动势。自感电动势在闭合电路中会产生自感电流。
3、理解：
（1）产生原因：通过导体本身电流的变化，引起磁通量的变化。
（2）自感电动势的方向：
①当原来电流在增大时，自感电动势阻碍原来电流增大；自感电动势形成的自感电流与原来电流方向相反。
②当原来电流在减小时，自感电动势阻碍原来电流减小；自感电动势形成的自感电流与原来电流方向相同。
（3）自感电动势的作用：总是阻碍导体中原电流的变化（同样遵循楞次定律），效果上使电流变化减慢，不至于突然变化。即对电流的变化起延迟作用。
二.自感概念
I
B
ф
ф
I
∝
5、自感电动势的大小推导：
自感电动势的大小：与电流的变化率成正比
自感系数
电流变化率
6、自感系数L:简称“自感”或“电感”
（1）物理意义：描述线圈产生自感电动势本领大小（能力）的物理量
数值上等于通过线圈的电流在1S内改变1A时产生的自感电动势的大小。
（ 如果通过线圈的电流在1秒内改变1安培时，产生的电动势是1伏特，这个线圈的自感系数就是1亨利）
（2）国际单位：亨利，简称亨，符号是 H。常用单位：毫亨（m H） 微亨（μH）
1H=103 mH=106 μH
（3）决定因素：自感系数由线圈本身的性质决定，与线圈是否通电无关。线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。
L 小
L 大
7．自感现象的“三种状态”“一个特点”
(1)三种状态
①线圈通电瞬间可把自感线圈看成断路。
②断电时自感线圈相当于电源。
③电流稳定后，自感线圈相当于导体电阻，理想线圈的电阻为0，相当于短路。
(2)一个特点
在发生自感现象时，线圈中电流不发生“突变”。
1 应用： 在交流电路中、在各种用电设备和无线电技术中有着广泛的应用。如日光灯的镇流器等。
2 防止：在切断自感系数很大、电流很强的电路的瞬间，产生很高的电动势，形成电弧，在这类电路中应采用特制的开关。
8、自感现象的应用和防止
（1）安全开关问题
电弧放电，烧坏开关，危及人身安全
（2）精密电阻
磁通量 恒=0
由于两根平行导线中的电流方向相反，它们的磁场可以互相抵消，从而可以使自感现象的影响减弱到可以忽略的程度。
双线绕法消除自感现象
自感现象应用—日光灯原理
起动器
镇流器
~ 220 V
内壁涂有荧光粉
L
E自
E
E自 + E
电能
磁场能
电能
光能
接通电路
断开电路
变压器、电动机等器材都有很大的线圈，当电路中的开关断开时，会产生很大的自感电动势，使得开关的金属片之间产生电火花，烧蚀接触点，甚至引起人身伤害。
电动机等大功率用电器的开关应该装在金属壳中。最好使用油浸开关，即把开关的接触点浸在绝缘油中，避免出现电火花。
自感现象的应用和防止
油浸开关
自感现象的利用和防止
L很大
啊！
李 辉
刘 伟
刘伟为什么会有电击的感觉？
03
磁场的能量
自感和互感
问题：在断电自感的实验中，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。
电源断开以后，线圈中的电流并未立即消失，这时的电流仍然可以功，说明线圈储存了能量。线圈中有电流，有电流就有磁场，能量根可能储存在场中，当开关合时，线圈中的电流从无到有，其中的磁场也是从无到有，这可以看做电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。
当然，这里关于磁场能量的讨论还只是一个合理的假设。有关电磁场能量的直接实验验证，要在我们认识了电磁波之后才有可能。
电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中电流变化的“惯性”。
04
典例应用
自感和互感
【例题1】在如图所示的甲、乙电路中，电阻R和灯泡电阻值相等，自感线圈L的电阻值可认为是零．在接通开关S时，则( )
A．在电路甲中，A将渐渐变亮
B．在电路甲中，A将先变亮，后渐渐变暗
C．在电路乙中，A将渐渐变亮
D．在电路乙中，A将由亮渐渐变暗，后熄灭
在电路甲中,通过灯泡的电流只能慢慢增加
在电路乙中,通过自感线圈的电流逐渐增加,而通过灯泡的电流逐渐减小,流过线圈的电流最大时，通过灯泡的电流可以认为是零
自感线圈产生自感电动势来阻碍电流的流入
【例题2】如图是用于观察自感现象的电路图，设线圈的自感系数较大，线圈的直流电阻RL与灯泡的电阻R满足RL R，则在开关S由闭合到断开的瞬间，可以观察到( )
A．灯泡立即熄灭
B．灯泡逐渐熄灭
C．灯泡有明显的闪亮现象
D．只有在RL R时，才会看到灯泡
有明显的闪亮现象
若RL R，则IL IR，这样不会有明显的闪亮
电路稳定时，由于RL R，那么IL IR
S断开的瞬时，在L上产生的自感电动势要阻碍电流的减小，流过线圈的电流IL通过灯泡，由于IL IR，因此灯开始有明显的闪亮．
电流增大时，电流产生的磁场的磁通量增大，根据楞次定律和右手定则可判断自感电动势的方向与原电流方向相反
【例题3】下列说法正确的是( )
A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势
B．当线圈中电流不变时，线圈中有稳定的自感电动势
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
电流不变时，则电流产生的磁场的磁通量不变，不能产生自感电动势
【例题4】．电流传感器在电路中相当于电流表，可以用来研究自感现象，在如题图所示的实验电路中，电源电动势为E，内阻是r，L是自感线圈，其自感系数足够大，直流电阻值大于灯泡D的阻值，电流传感器的电阻可以忽略不计，在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1时刻断开开关，在下列表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的图象中，可能正确的是（ ）
C
【例题5】．在如图a、b所示电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯S的电阻，接通开关K，使电路达到稳定，灯泡S发光，则（ ）
A．在电路a中，闭合K时，S将立即变亮发光
B．在电路a中，断开K后，S将先变得更亮，后才变暗
C．在电路b中，闭合K时，S将逐渐变亮发光
D．在电路b中，断开K后，S将先变得更亮，然后渐暗
D
一、互感现象
二、自感现象
1.由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应
现象，叫自感现象。
当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。
应用：变压器
2.① 通电自感 产生的感应电动势阻碍自身电流的增大
② 断电自感 产生的感应电动势阻碍自身电流的减小
三、自感系数
1、自感电动势的大小：
2、自感系数L：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁芯有关
小结
