互感及自感导学案(一).doc

高二物理导学案
课 题
互感和自感一
编写人

高二物理组

审核人

迟主任

使用时间

11年3月

学

习

目

标
（一）知识与技能
1、知道互感现象以及互感现象在电工和电子技术中的应用
2、知道自感现象的产生原因
3、理解自感电动势的作用，会解释通电自感和断电自感
4、知道自感电动势的公式，知道自感系数的概念，知道决定自感系数
的因素
5、理解自感现象的利、弊以及对他的利用和防止
（二）过程与方法
利用实验法使学生通过对互感和自感的客观认识去理解客观实在性。
（三）情感态度与价值观
通过类比的方法，培养学生的逻辑思维能力。
重 点
解释通电自感和断电自感
难 点
知道自感现象的产生原因

【自主学习】

1、两个线圈间没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生 。这种现象叫做 。这种感应电动势叫做 。
2、当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场不仅在临近的电路中激发出 。同样也在他它本身激发出感应电动势这种现象称为
由于自感而产生的感应电动势叫做
3、自感系数是表示 的物理量，简称为 或
，用 L表示与线圈的 、 、 、有无
等因素有关。
4、磁场具有 能。
【疑难问题】
__________________________________________________________________________________________________ ___________________________________
【典型例题】
　一、断电自感的常规考查
如图4－6－3所示，

图4－6－3
当开关S断开时，电路中会产生自感现象，称为断电自感，回答下面几个问题：
(1)电源断开时，通过线圈L的电流减小，这时会出现感应电动势．感应电动势的作用是使线圈L中的电流减小得更快些还是更慢些？
(2)产生感应电动势的线圈可以看作一个电源，它能向外供电．由于开关已经断开，线圈提供的感应电流将沿什么途径流动？
(3)开关断开后，通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向是否一致？
(4)开关断开后，通过灯泡的感应电流是否有可能比原来的电流更大？为了使实验的效果更明显，对线圈L应该有什么要求？
解析　(1)开关断开后，感应电动势使线圈L中电流IL减小得更慢些．
(2)开关断开后，感应电流将沿线圈L向右流动，经灯泡A后流到线圈的左端，即线圈L和灯泡A构成闭合电路，回路中电流沿逆时针方向．
(3)开关断开后，通过灯泡A的感应电流与原电流方向相反．
(4)有可能．原来电路闭合处于稳定状态，L与A并联，其电流分别为IL和IA，方向都是从左向右．在断开S的瞬时，灯A中原来的从左向右的电流IA立即消失．但是灯A与线圈L组成一闭合电路，由于L的自感作用，其中的电流IL不会立即消失，而是在回路中逐渐减弱维持短暂的时间，这个时间内灯A中有从右向左的电流通过．这时通过A的电流从IL开始减弱，如果RL(线圈L的直流电阻)<RA，原来的电流IL>IA，则在灯A熄灭之前要闪亮一下；如果RL≥RA，原来的电流IL≤IA，则灯A是逐渐熄灭不再闪亮一下．
答案　见解析
二、自感系数的考查
关于某一线圈的自感系数，下列说法中正确的是(　　)
A．线圈中电流变化越大，线圈的自感系数越大
B．线圈中电流变化得越快，线圈的自感系数越大
C．若线圈中通入恒定电流，线圈自感系数为零
D．不管电流如何变化，线圈的自感系数不变
解析　自感系数只与线圈本身有关，而与其他因素无关．自感系数是由线圈的本身性质(线圈的长度、面积、单位长度上的匝数)和是否插入铁芯决定的．线圈的横截面积越大，线圈越长，单位长度上的匝数越多，它的自感系数就越大，有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯的大得多．自感系数与通入的电流、电流改变量、电流变化率等无关，故正确答案为D.
答案　D
【针对训练】
1.关于自感现象，下列说法中正确的是(　　)
A．自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象
B．自感电动势总是阻止原电流的变化
C．自感电动势的方向总与原电流方向相反
D．自感电动势的方向总与原电流方向相同
答案　A
解析　自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象，在自感现象中自感电动势总是阻碍原电流的变化，不是阻止，所以选项B错．当原电流减小时，自感电动势与原电流的方向相同，当原电流增加时，自感电动势与原电流方向相反，所以选项C、D错．
2．某线圈通有如图4－6－4所示的电流，

图4－6－4
则线圈中自感电动势改变方向的时刻有(　　)
A．第1 s末　　　　　B．第2 s末
C．第3 s末 D．第4 s末
答案　BD
解析　在自感现象中当原电流减小时，自感电动势与原电流的方向相同，当原电流增加时，自感电动势与原电流方向相反．在0～1 s内原电流正方向减小，所以自感电动势的方向是正方向，在1～2 s内原电流负方向增加，所以自感电动势与其方向相反，即沿正方向；同理分析2～3 s、3～4 s内可得正确选项为B、D.
3．如图4－6－5所示电路中，

图4－6－5
L是一个带铁芯的线圈，R为纯电阻，两支路的直流电阻相等，A1、A2为双向电流表，在接通和断开开关S的瞬间，两电流表读数I1、I2分别是(　　)
A．I1<I2，I1>I2 B．I1<I2，I1＝I2
C．I1<I2，I1<I2 D．I1＝I2，I1<I2
答案　B
解析　接通开关S时，由于L中的自感电动势阻碍电流的增大，所以I1<I2；断开开关S时，L中的自感电动势阻碍电流的减小，通过LA1A2R回路放电，所以I1＝I2.
4．日光灯电路主要由镇流器、启动器和灯管组成，在日光灯正常工作的情况下(　　)
A．灯管点燃发光后，启动器中的触片是分离的
B．灯管点燃发光后，镇流器起降压限流作用
C．镇流器起限流作用
D．镇流器给日光灯的开始点燃提供瞬时高压
答案　ABD
解析　日光灯在点燃时需要一个瞬时高压，当启动器的U形触片冷却收缩分离，使电路突然中断的瞬间，因镇流器的自感作用产生很高的自感电动势加在灯丝两端，使灯管中气体导电，日光灯点燃，日光灯正常发光时，启动器中触片是断开的，由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生的自感电动势阻碍电流变化，这时镇流器起了降压、限流作用，保证日光灯能正常工作.
【能力训练】
1.关于自感电动势的大小和方向，下列说法中正确的是(　　)
A．在自感系数一定的条件下，通过导体的电流越大，产生的自感电动势越大
B．在自感系数一定的条件下，通过导体的电流变化越快，产生的自感电动势越大
C．自感电动势的方向总与原电流的方向相反
D．当通过导体的电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同
答案　BD
2．在日光灯电路中接有启动器、镇流器和日光灯管，下列说法中正确的是(　　)
A．日光灯点燃后，镇流器、启动器都不起作用
B．镇流器在点燃灯管时产生瞬时高压，点燃灯管后起降压限流作用
C．日光灯点亮后，启动器不再起作用，可以将启动器去掉
D．日光灯点亮后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光，并能降低对电能的消耗
答案　BC
解析　日光灯工作时都要经过预热、启动和正常工作三个不同的阶段，它们的工作电流通路如下图所示．

在启动阶段镇流器与启动器配合产生瞬间高压．工作后，电流由灯管经镇流器，不再流过启动器，故启动后启动器不再工作，而镇流器还要起降压限流作用，不能去掉，故选B、C.
3．下列哪些单位关系是不正确的(　　)
A．1 亨＝1 欧·秒　　　　　　　　B．1 亨＝1 伏·安/秒
C．1 伏＝1 韦/秒 D．1 伏＝1 亨·安/秒
答案　B
4．如图5所示，

图5
是演示自感现象的实验电路图．下列说法中正确的是(　　)
A在断开开关S后的一段短暂时间里，A中仍有电流通过，方向为a→b
B在断开开关S后的一段短暂时间里，L中仍有电流通过，方向为a→b
C．在断开开关S后，原存储在线圈内的大部分磁场能将转化为电能
D．在断开开关S后，原存储在线圈内的大部分磁场能将转化为化学能
答案　BC
解析 断开开关，线圈L产生自感电动势，阻碍原电流的减小，电流方向为a→b，在灯A中为b→a；断开开关后，灯泡要逐渐熄灭，电流减小，磁场能转化为电场能．
5．如图6所示，

图6
A、B、C是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻很小的自感线圈．现将S闭合，下面说法正确的是(　　)
A．B、C灯同时亮，A灯后亮
B．A、B、C灯同时亮，然后A灯逐渐变暗，最后熄灭
C．A灯一直不亮，只有B灯和C灯亮
D．A、B、C灯同时亮，并且亮暗没有变化
答案　B