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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,6互感和自感,1.电磁感应现象中，产生感应电流的条件：,（1）_；,（2）_。,2.当回路面积不变时，磁通量变化的方式：,（1）_变化；,（2）磁场与回路的_变化。,电路闭合,磁通量变化,磁感应强度,夹角大小,3.当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场_，,变化的磁场在周围空间产生_，在_的作,用下，周围线圈中的自由电荷定向运动，会产生_。,4.法拉第电磁感应定律的表达式：E=_。,5.闭合电路欧姆定律的表达式：I=_。,发生变化,感生电场,感生电场,感应电动势,一、互感现象,1.互感：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生_，,这种现象叫互感。,2.互感的应用：利用互感现象可以把_由一个线圈传递,到另一个线圈，如变压器就是利用_制成的。,3.互感的危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，互感现象有时会影响电路的工作。,感应电动势,能量,互感现象,二、自感现象,1.自感：一个线圈中的电流_时，它所产生的_的磁场在它本身激发出感应电动势的现象。,变化,变化,2.通电自感和断电自感：,电路,现象,自感电动势的作用,通,电,自,感,接通电源的瞬间，,灯泡L,1,_,_电流,的增加,断,电,自,感,断开开关的瞬间，,灯泡L_。,有时灯泡L会闪亮一,下，然后逐渐变暗,_电流,的减小,较慢地亮起来,阻碍,逐渐变暗,阻碍,3.自感系数：,（1）自感电动势的大小：E=_，其中L是线圈的自感,系数，简称自感或电感，单位：_，符号：_。,（2）决定线圈自感系数大小的因素：线圈的_、_、,_以及是否有_等。,亨利,H,大小,形状,圈数,铁芯,三、磁场的能量,1.自感现象中的磁场能量：,（1）线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源把能量,输送给_，储存在_中。,（2）线圈中电流减小时：_中的能量释放出来转化为电,能。,2.电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中_的“惯性”。,磁场,磁场,磁场,电流变化,【思考辨析】,1.判断正误：,（1）自感现象中，感应电流一定和原电流方向相反。（）,（2）一个线圈中的电流均匀增大，自感电动势也均匀增,大。（）,（3）线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较,大。（）,（4）对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动,势也较大。（）,（5）无轨电车在行驶的过程中，车顶上的车弓处会产生电火,花是因自感现象所致。（）,提示：,（1）。自感现象中感应电流的方向遵从楞次定律。当原电流减小时，自感电流与原电流方向相同；当原电流增大时，自感电流与原电流方向相反。,（2）。电流均匀增大时，线圈中磁感应强度均匀增大，磁通量均匀增大，而自感电动势取决于磁通量的变化率，所以自感电动势不变。,（3）。自感电动势的大小E=，所以自感电动势大不一定是由自感系数大引起的，有可能是由电流的变化率很大引起的。,（4）。由E=知，对于同一线圈，自感系数确定，当电流变化越快时，线圈中产生的自感电动势也越大。,（5）。由于车身颠簸，可使车弓瞬间离开电网，由于自感现象，电车内部的电动机的线圈会产生一个较大的瞬时自感电动势，由于这个电动势较大，使车弓与电网之间的空气电离，产生放电现象。,2.问题思考：,（1）互感现象是否属于电磁感应现象，是否遵守楞次定律和法拉第电磁感应定律？,提示：,互感现象属于电磁感应现象，所以遵守楞次定律和法拉第电磁感应定律。,（2）线圈对变化电流的阻碍作用与对稳定电流的阻碍作用相同吗？,提示：,不同。对变化电流的阻碍作用是由自感现象引起的，它决定了要达到稳定值所需的时间；对稳定电流的阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的，决定了电流所能达到的稳定值。,一,对自感现象的理解,1.对自感现象的理解：,（1）对自感现象的理解。,自感现象是一种电磁感应现象，遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律。,（2）对自感电动势的理解。,产生原因：通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势。,自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同（即增反减同）。,自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用。,（3）对电感线圈阻碍作用的理解。,若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变。,若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的。,2.自感现象的分析思路：,明确通过自感线圈的电流的变化情况（增大或减小）,根据“增反减同”，判断自感电动势的方向,分析阻碍的结果：电流增大时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小,【特别提醒】,（1）自感电动势阻碍自身电流的变化，但不能阻止，且自感电动势阻碍自身电流变化的结果，会对其他电路元件的电流产生影响。,（2）自感电动势的大小跟自身电流变化的快慢有关，电流变化越快，自感电动势越大。,【典例1】,如图所示，多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽略不计，两个电阻的阻值都是R，开关S原来打开，电流为I,0,，今合上开关将一电阻短路，于是线圈中有自感电动势产生，此电动势（）,A.有阻碍电流的作用，最后电流由I,0,减小到零,B.有阻碍电流的作用，最后电流总小于I,0,C.有阻碍电流增大的作用，因而电流I,0,保持不变,D.有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2I,0,【解题探究】,（1）线圈中产生的电动势能阻止电流的增大吗？为什么？,提示：,不能阻止。电流增大时，线圈中产生自感电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍电流的增大；自感现象只是延长了电流变化的时间，但不能阻止电流的变化。,（2）电路稳定时，如何计算电路中的电流？,提示：,根据闭合电路的欧姆定律进行计算。,【标准解答】,选D。当S合上时，电路的电阻减小，电路中电,流要增大，故L要产生自感电动势，阻碍电路中的电流增大，,但阻碍不是阻止；当S闭合电流稳定后，L的自感作用消失，,电路的电流为I=2I,0,，D项正确。,【变式训练】,关于线圈中自感电动势大小的说法中正确的,是（）,A.电感一定时，电流变化越大，自感电动势越大,B.电感一定时，电流变化越快，自感电动势越大,C.通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零,D.通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大,【解析】,选B。电感一定时，电流变化越快，即 越大，,由E=知，自感电动势越大，A错，B对；线圈中电流为零时，电流的变化率不一定为零，自感电动势不一定为零，故C错；当通过线圈的电流最大时，电流的变化率可以为零，自感电动势为零，故D错。,二,对通电自感和断电自感的理解,在处理通断电自感灯泡亮度变化问题时，不能一味套用结论，如通电时逐渐变亮，断电时逐渐变暗，或闪亮一下逐渐变暗，要具体问题具体分析，关键要搞清楚电路连接情况。,通电自感,断电自感,电路图,器材要求,L,1,、L,2,同规格，R=R,L,，L较大,L很大（有铁芯），,R,L,现象,在S闭合瞬间，L,2,灯立即亮起来，L,1,灯逐渐变亮，最终一样亮,在开关S断开瞬间，L,A,灯突然闪亮一下后再渐渐熄灭（当抽掉铁芯后，重做实验，断开开关S时，会看到L,A,灯马上熄灭）,通电自感,断电自感,原因,由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，使流过L,1,灯的电流比流过L,2,灯的电流增加得慢,断开开关S时，流过线圈L的,电流减小，产生自感电动,势，阻碍电流的减小，使电,流继续存在一段时间；在S断,开后，通过L的电流反向通过,灯L,A,，且由于R,L,，使得流过L,A,灯的电流在开关断开瞬间突然增大，从而使L,A,灯的发光功率突然变大,能量转,化情况,电能转化为磁场能,磁场能转化为电能,【特别提醒】,电流减小时，自感线圈中电流大小一定小于原先所通电流大小，自感电动势可能大于原电源电动势。,【典例2】,如图所示中灯L,A,、L,B,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，L,A,、L,B,同时发光，接着L,A,变暗，L,B,更亮，最后L,A,熄灭,B.S闭合瞬间，L,A,不亮，L,B,立即亮,C.S闭合瞬间，L,A,、L,B,都不立即亮,D.稳定后再断开S的瞬间，L,A,、L,B,立即熄灭,【解题探究】,（1）S闭合的瞬间，由于自感，电感线圈的支,路相当于_，无电流通过。,（2）断开S的瞬间，自感线圈与_灯组成回路，产生_,方向电流。,（3）稳定后，电感线圈的电阻_，对L,A,支路起到_作用。,断路,L,A,顺时针,可忽略,短路,【标准解答】,选A。S闭合的瞬间，L支路中电流从无到有，因此，L中产生的自感电动势阻碍电流增加，由于有铁芯，自感系数较大，对电流的阻碍作用也就很强，S闭合的瞬间，干路中的电流几乎全部流过L,A,，所以L,A,、L,B,会同时亮。又由于L中电流很快稳定，感应电动势很快消失，线圈L的阻值很快就变得很小，对L,A,起到“短路”作用，因此，L,A,熄灭，这时电路的总电阻比刚接通时小，由恒定电流知识可知，L,B,会比以前更亮，A正确，B、C错误；稳定后再断开S的瞬间，线圈中产生自感电动势，与L,A,组成回路，有顺时针方向的电流，故L,A,不会立即熄灭，L,B,与线圈组不成回路，会立即熄灭，D错误。,【总结提升】,自感问题的求解策略,自感现象是电磁感应现象的一种特例，它仍遵循电磁感应定律。分析自感现象除弄清这一点之外，还必须抓住以下三点：,（1）自感电动势总是阻碍电路中原来电流的变化。当原来电流增大时，自感电动势的方向与原来电流方向相反；当原来电流减小时，自感电动势的方向与原来电流方向相同。,（2）“阻碍”不是“阻止”。“阻碍”电流变化的实质是使电流不发生“突变”，使其变化过程有所延缓。,（3）当电路接通瞬间，自感线圈相当于断路；当电路稳定时，相当于电阻，如果线圈没有电阻，相当于导线（短路）；当电路断开瞬间，自感线圈相当于电源。,【变式训练】,（2013汕头高二检测）如图所示电路中，L,a,、L,b,两灯相同，闭合开关S电路达到稳定后两灯一样亮，则（）,A.当S断开的瞬间，L,a,、L,b,两灯中电流立即变为零,B.当S断开的瞬间，L,a,、L,b,两灯中都有向右的电流，两灯不立即熄灭,C.当S闭合的瞬间，L,a,比L,b,先亮,D.当S闭合的瞬间，L,b,比L,a,先亮,【解析】,选D。由于,L,a,与线圈L串联，,L,b,与滑动变阻器R串联，当S闭合的瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以,L,b,比,L,a,先亮，故C错误，D正确；当S断开的瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，有顺时针方向的电流，故A、B错误。,【变式备选】,如图所示，L,A,、L,B,、L,C,为三个完全相同的灯泡，L为自感线圈（自感系数较大，电阻不计），E为电源，S为开关，闭合开关S，电路稳定后，三个灯泡均能发光，则（）,A.断开开关瞬间，L,C,灯熄灭，稍后L,A,、L,B,灯同时熄灭,B.断开开关瞬间，流过L,A,灯的电流方向改变,C.闭合开关瞬间，L,A,、L,B,、L,C,灯同时亮,D.闭合开关瞬间，L,A,、L,B,灯同时先亮，L,C,灯后亮,【解析】,选A。闭合开关S时，由于L的自感作用，流过L,A,灯的电流逐渐增大，所以L,B,、L,C,灯先亮，L,A,灯后亮，选项C、D错误；断开开关瞬间，L,A,、L,B,灯构成闭合回路，由于L的自感作用，L,A,、L,B,灯的电流要逐渐减小，流过L,A,灯的电流方向不变，所以L,C,灯立即熄灭，L,A,、L,B,灯稍后熄灭，选项A正确B错误。,【典例】,如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值。在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t,1,时刻断开S。下列表示A、B两点间电压U,AB,随时间t变化的图像中，正确的是（）,考查内容,自感现象的图像问题,【标准解答】,选B。闭合开关S后，灯泡D直接发光，电感L的电流逐渐增大，电路中的总电流也将逐渐增大，电源内电压增大，则路端电压U,AB,逐渐减小；断开开关S后，灯泡D中原来的电流突然消失，电感L中的电流通过灯泡形成的闭合回路逐渐减小，所以灯泡D中电流将反向，并逐渐减小为零，即U,AB,反向逐渐减小为零，所以选项B正确。,断电自感中灯泡出现闪亮情况的辨析,如图所示电路，电路达到稳定状态后，设,通过线圈L和灯L,A,的电流分别为I,1,和I,2,，当,开关S断开时，电流I,2,立即消失，但是线圈,L和灯L,A,组成了闭合回路，由于L的自感作,用，I,1,不会立即消失，而是在回路中逐渐减弱并维持短暂的时间。通过回路的电流从I,1,开始衰减：,（1）若开始I,1,I,2,，则灯L,A,会闪亮一下，即当线圈的直流电阻R,L,R,LA,时，会出现L,A,灯闪亮的情况；,（2）若R,L,R,LA,，I,1,I,2,，则不会出现L,A,灯闪亮一下的情况。,【案例展示】,在如图所示的电路中，L,A,、L,B,为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，在S闭合状态下，L,A,、L,B,都能正常发光。现突然断开S，则（）,A.L,A,、L,B,会突然亮一下再熄灭,B.L,A,会突然亮一下再熄灭，L,B,突然熄灭,C.L,A,、L,B,同时熄灭,D.L,B,先熄灭，L,A,后熄灭,【标准解答】,选C。在S接通状态下，L,A,、L,B,都能正常发光，则两支路的电流相等，都为I；当开关S断开时，由L,A,、L,B,及线圈组成闭合回路，电流由I减小，所以L,A,、L,B,中电流不会比原来大，因此L,A,、L,B,一定不会突然亮一下，而是同时变暗到熄灭，选项C正确，A、B、D错误。,【易错分析】,本题易错选项及错误原因分析如下：,易错选项,错误原因,A,搞不清灯泡突然亮一下的原因，把自感现象的延迟作用误认为能使灯泡突然亮一下,B,误认为有自感电流就能亮一下；而对于灯泡L,B,，只考虑电源的电流，没考虑自感电流对L,B,的影响,D,不能正确分析电路，认为只有L,A,灯所在电路有阻碍，对L,B,灯所在电路无影响；实际上当开关S断开后，L,A,、L,B,灯构成了同一回路，电流变化相同，应同时熄灭,1.（多选）（基础理论辨析题）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,C.自感电动势的大小跟线圈中的电流变化大小有关,D.线圈中电流变化越大，线圈自感系数越大,E.自感电动势不能阻止原电流的变化，但能阻碍原电流的变化,【解析】,选A、E。由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中电流不变时，不产生自感电动势，选项A正确；当线圈中的电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同，选项B错误；自感电动势与引起自感的电流的变化率成正比，与电流变化大小无关，C错误；线圈的自感系数由线圈本身的因素（如长度、面积、匝数等）决定，与电流变化大小无关，D错误；自感电动势的作用是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用，即“阻碍”，不是“阻止”，E正确。,2.如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后灯L,A,正常发光，当断开开关S的瞬间会有（）,A.灯L,A,立即熄灭,B.灯L,A,慢慢熄灭,C.灯L,A,突然闪亮一下再慢慢熄灭,D.灯L,A,突然闪亮一下再突然熄灭,【解析】,选A。当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯,L,A,串联，在S断开后，不能形成闭合回路，因此灯,L,A,在开关断开后，电源供给的电流为零，灯立即熄灭。,3.如图所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在实验完毕后，将电路拆开时应（）,A.先断开开关S,1,B.先断开开关S,2,C.先拆去电流表 D.先拆去电阻R,【解析】,选B。电路稳定时，电压表右端为“+”，左端为“-”，指针正向偏转，若先断开S,1,或先拆电流表或先拆去电阻R的瞬间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，此时电压表加了一个反向电压，使指针反偏。由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压很大，会烧坏电压表。而先断开S,2,，由于电压表内阻很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏其他器件，故应先断开S,2,。,4.（2013三明高二检测）在如图所示的电路中，L为电阻很小的线圈，G,1,和G,2,为零刻度在表盘中央的两相同的电流表。当开关S闭合时，电流表G,1,、G,2,的指针都偏向右方，那么当断开开关S时，将出现的现象是（）,A.G,1,和G,2,指针都立即回到零点,B.G,1,指针立即回到零点，而G,2,指针缓慢地回到零点,C.G,1,指针缓慢地回到零点，而G,2,指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点,D.G,2,指针缓慢地回到零点，而G,1,指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点,【解析】,选D。根据题意，电流方向自右向左时，电流表指针向右偏，那么，电流方向自左向右时，电流表指针应向左偏。当开关S断开的瞬间，G,1,中原电流立即消失，而对于G,2,所在支路，由于线圈L的自感作用，阻碍电流不能立即消失，自感电流沿L、G,2,、G,1,的方向，在由它们组成的闭合回路中继续维持一段时间，即G,2,中的电流按原方向自右向左逐渐减为零，此时G,1,中的电流和原电流方向相反，变为自左向右，且与G,2,中的电流同时缓慢减为零，故选项D正确。,5.如图所示的电路中，电流表的内阻不计，电阻R,1,=2.5，R,2,=7.5，L为自感系数很大的线圈，线圈的直流电阻可以忽略。闭合开关S的瞬间，电流表读数I,1,=0.2A，当线圈中的电流稳定后，电流表的读数I,2,=0.4A。试求电源的电动势和内阻。,【解析】,闭合开关S的瞬间，R,1,和R,2,串联接入电路，由闭合,电路欧姆定律得I,1,即0.2,电路稳定后，R,2,被短路，则I,2,，即0.4,由以上式子解得：E=3 V r=5,答案：,3 V 5,6.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，下列情况中能起保护作用的是哪一种？说明理由。,（1）增加开灯的盏数，能否切断电源？,（2）双手分别接触相线和零线，能否切断电源？,（3）单手接触相线，脚与地相接触而触电，能否切断电源？,【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中两线中电流始终大小相等方向相反，磁通量相互抵消，B中磁通量不发生改变，故不能推动J切断电源。,（2）不能。双手接触相线和零线，相当于增加了用电器，理由同（1）。,（3）能。因为有电流通过人体而流入地下，使A中两导线中电流不再大小相等，B中磁通量发生改变，B中产生感应电流，从而推动J切断电源。,答案：,见解析,
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