☆大庆英杰物理工作室☆2015-2016高二同步辅导资料
第六节 互感和自感
1．知道什么是互感现象和自感现象。
2．知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的决定因素。
3．知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。
4．能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因及磁场的能量转化问题。
理论知识一 互感现象
1．互感现象和互感电动势：当一个线圈中电流变化，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，称为互感。互感现象中产生的感应电动势，称为互感电动势。【来源：21·世纪·教育·网】
2．互感现象的作用和应用：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。变压器就是利用互感现象制成的。www-2-1-cnjy-com
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。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，这时要设法减小电路间的互感。 21*cnjy*com
【例1】 在如图所示的电路中，在闭合和断开开关S时，电流计G的指针有什么变化？该题中两个线圈所组成的电路彼此不通，L2中的电流是如何产生的？这种现象在工作和生活中有哪些应用？【来源：21cnj*y.co*m】
理论知识二 自感现象
当一个线圈中电流变化时，它产生变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同时也在他本身激发出感应电动势，这种现象叫自感现象。自感现象中产生的电动势叫自感电动势。2-1-c-n-j-y
【实验1】通电自感现象
画出电路图（如图所示），A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调节变阻器R，使A1、A2亮度相同，再调节R1，使两灯正常发光，然后断开开关S。重新闭合S，观察到什么现象？（实验反复几次）【出处：21教育名师】
现象：跟变阻器串联的灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。
提问：为什么A1比A2亮得晚一些？试用所学知识（楞次定律）加以分析说明。
电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍L中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。21世纪教育网版权所有
【实验2】断电自感现象
画出电路图（如图所示）接通电路，待灯泡A正常发光。然后断开电路，观察到什么现象？
现象：S断开时，A灯突然闪亮一下才熄灭。
提问：为什么A灯不立刻熄灭？
当S断开时，L中的电流突然减弱，穿过L的磁通量逐渐减少，L中产生感应电动势，方向与原电流方向相同，阻碍原电流减小。L相当于一个电源，此时L与A构成闭合回路，故A中还有一段持续电流。灯A闪亮一下，说明流过A的电流比原电流大。【版权所有：21教育】
用多媒体课件在屏幕上打出i—t变化图，如下图所示：
【例2】(多选)如图所示，电路甲、乙中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡D发光。则( )21·世纪*教育网
A．在电路甲中，断开S，D将逐渐变暗
B．在电路甲中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路乙中，断开S，D将渐渐变暗
D．在电路乙中，断开S，D将变得更亮，然后渐渐变暗
【例3】如图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为零。电键K原来是合上的，在K断开后，分析：
(1) 若R1＞R2，灯泡的亮度怎样变化？
(2) 若R1＜R2，灯泡的亮度怎样变化？
理论知识三 自感电动势和自感系数
自感电动势的大小与线圈中电流的变化率成正比，与线圈的自感系数L成正比。写成公式为
E =L
L叫自感系数呢，自感系数是用来表示线圈的自感特性的物理量。
实验表明，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。21cnjy.com
自感系数的单位：亨利，符号H，更小的单位有毫亨（mH）、微亨（μH）
1H=103 mH 1H=106μH
理论知识四 磁场的能量
当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能立即增大到最大值或不能立即减小为零，因此可以借用力学中的术语，说线圈能够体现电的“惯性”。线圈的自感系数越大，这个现象越明显，可见，电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数。21·cn·jy·com
1．(多选)下列关于自感现象的说法中，正确的是( )
A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象
B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反
C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关
D．加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大
2．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是( )
A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大
B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零
C．线圈中电流变化越快，自感系数越大
D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定
3．磁通量的单位是_____，磁感强度的单位是_____，自感系数的单位是_____。
4．如图所示，L为一个自感系数大的自感线圈，开关闭合后，小灯能正常发光，那么闭合开关和断开开关的瞬间，能观察到的现象分别是( )
A．小灯逐渐变亮，小灯立即熄灭
B．小灯立即亮，小灯立即熄灭
C．小灯逐渐变亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭
D．小灯立即亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭
5．如图所示是一演示实验的电路图。图中L是一带铁芯的线圈，A是一灯泡。起初，开关处于闭合状态，电路是接通的。现将开关断开，则在开关断开的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从_____端经灯泡到_____端.这个实验是用来演示_____现象的。21教育网
6．如图所示的电路中，灯泡A1、A2的规格完全相同，自感线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是( )www.21-cn-jy.com
A．当接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后A2比A1亮
B．当接通电路时，A1和A2始终一样亮
C．当断开电路时，A1和A2都过一会儿熄灭
D．当断开电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿熄灭
7．(多选)如图所示电路中，A1、A2是两只相同的电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等.下面判断正确的是( )2·1·c·n·j·y
A．开关S接通的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数
B．开关S接通的瞬间，电流表A1的读数小于A2的读数
C．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数
D．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1数等于A2的读数
8．(多选)如图所示，L是电感足够大的线圈，其直流电阻可忽略不计，D1和D2是两个相同的灯泡，若将电键S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开电键S，则( )
A．电键S闭合时，灯泡D1、Ｄ2同时亮，然后D1会变暗直到不亮，D2更亮
B．电键S闭合时，灯泡D1很亮，D2逐渐变亮，最后一样亮
C．电键S断开时，灯泡D2随之熄灭，而D1会亮一下后才熄灭
D．电键S断开时，灯泡D1随之熄灭，而D2会更亮后一下才熄灭
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第六节 互感和自感
1．知道什么是互感现象和自感现象。
2．知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的决定因素。
3．知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。
4．能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因及磁场的能量转化问题。
理论知识一 互感现象
1．互感现象和互感电动势：当一个线圈中电流变化，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，称为互感。互感现象中产生的感应电动势，称为互感电动势。21cnjy.com
2．互感现象的作用和应用：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。变压器就是利用互感现象制成的。www.21-cn-jy.com
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。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，这时要设法减小电路间的互感。21·世纪*教育网
【例1】 在如图所示的电路中，在闭合和断开开关S时，电流计G的指针有什么变化？该题中两个线圈所组成的电路彼此不通，L2中的电流是如何产生的？这种现象在工作和生活中有哪些应用？www-2-1-cnjy-com
【思路分析】在图所示电路中，当L1中电流变化时，它所产生的变化的磁场会在L2中产生感应电动势，这种现象叫互感，这种电动势叫互感电动势.
（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.21教育网
（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.
【答案】（1）在闭合和断开开关S时，电流计G的指针偏转方向不同.（2）（3）略.
理论知识二 自感现象
当一个线圈中电流变化时，它产生变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同时也在他本身激发出感应电动势，这种现象叫自感现象。自感现象中产生的电动势叫自感电动势。2-1-c-n-j-y
【实验1】通电自感现象
画出电路图（如图所示），A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调节变阻器R，使A1、A2亮度相同，再调节R1，使两灯正常发光，然后断开开关S。重新闭合S，观察到什么现象？（实验反复几次） 21*cnjy*com
现象：跟变阻器串联的灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。
提问：为什么A1比A2亮得晚一些？试用所学知识（楞次定律）加以分析说明。
电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍L中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。【来源：21cnj*y.co*m】
【实验2】断电自感现象
画出电路图（如图所示）接通电路，待灯泡A正常发光。然后断开电路，观察到什么现象？
现象：S断开时，A灯突然闪亮一下才熄灭。
提问：为什么A灯不立刻熄灭？
当S断开时，L中的电流突然减弱，穿过L的磁通量逐渐减少，L中产生感应电动势，方向与原电流方向相同，阻碍原电流减小。L相当于一个电源，此时L与A构成闭合回路，故A中还有一段持续电流。灯A闪亮一下，说明流过A的电流比原电流大。【出处：21教育名师】
用多媒体课件在屏幕上打出i—t变化图，如下图所示：
【例2】(多选)如图所示，电路甲、乙中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡D发光。则( )【版权所有：21教育】
A．在电路甲中，断开S，D将逐渐变暗
B．在电路甲中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路乙中，断开S，D将渐渐变暗
D．在电路乙中，断开S，D将变得更亮，然后渐渐变暗
【答案】 AD
【例3】如图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为零。电键K原来是合上的，在K断开后，分析：
(1) 若R1＞R2，灯泡的亮度怎样变化？
(2) 若R1＜R2，灯泡的亮度怎样变化？
【答案】(1) 因R1＞R2，即I1＜I2，所以小灯泡在K断开后先突然变到某一较暗状态，再逐渐变暗到最后熄灭。2·1·c·n·j·y
(2) 因R1＜R2，即I1＞I2，小灯泡在K断开后电流从原来的I2突变到I1（方向相反），然后再渐渐变小，最后为零，所以灯泡在K断开后先变得比原来更亮，再逐渐变暗到熄灭。21教育名师原创作品
理论知识三 自感电动势和自感系数
自感电动势的大小与线圈中电流的变化率成正比，与线圈的自感系数L成正比。写成公式为
E =L
L叫自感系数呢，自感系数是用来表示线圈的自感特性的物理量。
实验表明，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。21*cnjy*com
自感系数的单位：亨利，符号H，更小的单位有毫亨（mH）、微亨（μH）
1H=103 mH 1H=106μH
理论知识四 磁场的能量
当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能立即增大到最大值或不能立即减小为零，因此可以借用力学中的术语，说线圈能够体现电的“惯性”。线圈的自感系数越大，这个现象越明显，可见，电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数。
1．(多选)下列关于自感现象的说法中，正确的是( )
A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象
B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反
C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关
D．加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大
【答案】ACD
2．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是( )
A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大
B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零
C．线圈中电流变化越快，自感系数越大
D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定
【答案】 D
3．磁通量的单位是_____，磁感强度的单位是_____，自感系数的单位是_____。
【答案】Wb T H
4．如图所示，L为一个自感系数大的自感线圈，开关闭合后，小灯能正常发光，那么闭合开关和断开开关的瞬间，能观察到的现象分别是( )
A．小灯逐渐变亮，小灯立即熄灭
B．小灯立即亮，小灯立即熄灭
C．小灯逐渐变亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭
D．小灯立即亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭
【答案】 A
5．如图所示是一演示实验的电路图。图中L是一带铁芯的线圈，A是一灯泡。起初，开关处于闭合状态，电路是接通的。现将开关断开，则在开关断开的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从_____端经灯泡到_____端.这个实验是用来演示_____现象的。21世纪教育网版权所有
【答案】b、a、自感（或断电自感）
6．如图所示的电路中，灯泡A1、A2的规格完全相同，自感线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是( )21·cn·jy·com
A．当接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后A2比A1亮
B．当接通电路时，A1和A2始终一样亮
C．当断开电路时，A1和A2都过一会儿熄灭
D．当断开电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿熄灭
【答案】C
7．(多选)如图所示电路中，A1、A2是两只相同的电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等.下面判断正确的是( )【来源：21·世纪·教育·网】
A．开关S接通的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数
B．开关S接通的瞬间，电流表A1的读数小于A2的读数
C．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数
D．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1数等于A2的读数
【答案】 BD
8．(多选)如图所示，L是电感足够大的线圈，其直流电阻可忽略不计，D1和D2是两个相同的灯泡，若将电键S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开电键S，则( )
A．电键S闭合时，灯泡D1、Ｄ2同时亮，然后D1会变暗直到不亮，D2更亮
B．电键S闭合时，灯泡D1很亮，D2逐渐变亮，最后一样亮
C．电键S断开时，灯泡D2随之熄灭，而D1会亮一下后才熄灭
D．电键S断开时，灯泡D1随之熄灭，而D2会更亮后一下才熄灭
【答案】 AC
