資源簡介

2.4 互感和自感 導學案
【學習目標】
1.了解互感現象及其應用；
2.能夠通過電磁感應的有關規律分析通電自感和斷電自感現象；
3.了解自感電動勢的表達式E＝L，知道自感系數的決定因素；
4.了解自感現象中的能量轉化。
【重點】自感現象產生的原因及特點
【難點】會利用自感現象和互感現象解決實際問題
【核心問題】自感現象產生的原因及特點
【自主學習】
任務一、復習回顧
問題1.引起電磁感應現象最重要的條件是什么？
問題2.楞次定律的內容是什么？
思考：在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導線連接，當一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產生感應電動勢呢？
任務二、閱讀教材，完成下列填空
1.互感現象
兩個相鄰的線圈，當一個線圈中的電流 時在另一個線圈中產生 ，這種現象叫做互感，這種感應電動勢叫做互感電動勢。
生活中常見的互感現象有：
2.自感現象
（1）定義：當一個線圈中的電流變化時，它所產生的 在它 激發出感應電動勢，這種現象叫做自感，相應的電動勢叫做自感電動勢。
（2）典型電路：
（學生自己畫出）
（3）規律：自感電動勢 ，自感電動勢方向服從 ，即感應電流總是 原電流的變化，L叫做自感系數，簡稱自感或電感。自感系數與 等因素有關。
任務三、實驗探究
實驗1：互感現象
如圖所示，在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導線連接，當一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產生感應電動勢呢？:
分析：閉合S后穿過線圈M和N的磁通量怎么變化？ ;線圈N是否產生感應電動勢？ .方向 。
應用與防止：利用互感現象可以把 由一個線圈傳遞到另一個線圈。變壓器就是利用互感現象制成的。在電子電路中，互感現象有時會影響電路的正常工作，這時要設法 電路間的互感現象。電路板的刻制時就要設法減小電路間的 現象。
實驗2：通電自感現象
如圖所示，先閉合S，調節R2使A1、A2的亮度相同，再調節R1，使A1、A2都正常發光，然后斷開S.再次閉合S，觀察兩只燈泡在電路接通瞬間的發光情況有什么不同？根據楞次定律分析該現象產生的原因。
分析：閉合S后穿過線圈L的磁通量怎么變化？線圈L感應電動勢方向與原來的電流方向相同還是相反？ 。感應電動勢在此過程中表現出什么作用？ 。
實驗3：斷電自感現象
如圖所示，先閉合開關使燈泡發光，然后斷開開關，注意觀察開關斷開時燈泡的亮度。
現象： 。
分析：斷開S后穿過線圈L的磁通量怎么變化？線圈L是否產生感應電動勢？ ；
感應電動勢的方向與原來的電流方向相同還是相反？感應電動勢在此過程中表現出什么作用？ 。
規律：在自感現象中，自感電動勢的產生是由于導體本身的電流發生了變化而引起的，而自感電動勢卻總是 導體中原來電流的變化的。
任務四、自感系數
自感電動勢的大小跟其它感應電動勢的大小一樣，跟穿過線圈的磁通量的變化快慢有關。而在自感現象中，穿過線圈的磁通量是由電流引起的，故自感電動勢的大小跟導體中電流變化的快慢有關。
公式：E=L 。
L稱為線圈的自感系數，簡稱自感或 。自感表示線圈產生 本領大小的物理量。L的大小跟線圈的形狀、長短、匝數、有無鐵芯有關。單位：亨利(H)，1H= mH= μH
例1.如圖所示，在鐵芯P上繞著兩個線圈a和b，則（　　）
A．線圈a輸入正弦交變電流，線圈b可輸出恒定電流
B．線圈a輸入恒定電流，穿過線圈b的磁通量一定為0
C．線圈b輸出的交變電流不對線圈a的磁場造成影響
D．線圈a的磁場變化時，線圈b中一定產生感應電動勢
例2.如圖所示，有兩個完全相同的燈泡A、B，A與一自感線圈L相連接，B與一定值電阻相連，線圈L的直流電阻阻值與定值電阻R的阻值相等，下列說法正確的是（　　）
A．開關閉合瞬間A、B兩燈一起亮
B．開關斷開瞬間B燈會閃亮一下，A燈不會閃亮一下
C．開關閉合穩定后A燈比B燈亮
D．斷開開關瞬間，流過A燈的電流方向不變
【課堂小結】
1.互感電動勢。
2.自感電動勢有阻礙線圈中電流變化的性質。
3自感系數及有關因素
.
【練習】
1.手機無線充電是比較新穎的充電方式．如圖所示，電磁感應式無線充電的原理與變壓器類似，通過分別安裝在充電基座和接收能量裝置上的線圈，利用產生的磁場傳遞能量．當充電基座上的送電線圈通入正弦式交變電流后，就會在鄰近的受電線圈中感應出電流，最終實現為手機電池充電．在充電過程中(　　)
A.送電線圈中電流產生的磁場呈周期性變化
B.受電線圈中感應電流產生的磁場恒定不變
C.送電線圈和受電線圈通過互感現象實現能量傳遞
D.手機和基座無需導線連接，這樣傳遞能量沒有損失
2.在制作精密電阻時，為了消除使用過程中由于電流變化而引起的互感現象，采取了雙線繞法，如圖所示，其道理是（ ）
A.當電路中的電流變化時，兩股導線中產生的互感電動勢互相抵消
B.當電路中的電流變化時，兩股導線中產生的感應電流互相抵消
C.當電路中的電流變化時，兩股導線中產生的磁通量互相抵消
D.以上說法均不對
3..如圖所示，L是自感系數很大的線圈，其直流電阻幾乎為0，A和B是兩個相同的小燈泡。若閉合開關，待電路穩定后，燈泡A恰能正常發光，則（　　）
A.閉合開關，燈泡A、B均逐漸變亮
B.閉合開關，燈泡A立即變亮，燈泡B逐漸變亮
C.斷開開關，燈泡A會閃亮一下再逐漸熄滅
D.斷開開關，燈泡B會閃亮一下再逐漸熄滅
4.如圖所示，有兩個完全相同的燈泡A、B，A與一自感線圈L相連接，B與一定值電阻相連，線圈L的直流電阻阻值與定值電阻R的阻值相等，下列說法正確的是（　　）
A.開關閉合瞬間A、B兩燈一起亮
B.開關斷開瞬間B燈會閃亮一下，A燈不會閃亮一下
C.開關閉合穩定后A燈比B燈亮
D.斷開開關瞬間，流過A燈的電流方向不變
5.用電流傳感器（相當于電流表，其電阻可以忽略不計）研究通電自感現象的電路如圖甲所示。電阻的阻值是R，多匝線圈L中未插入鐵芯，電源電動勢為E，L的電阻和電源的內阻均可忽略。閉合開關S，傳感器記錄了電路中電流i隨時間t變化的關系圖像，如圖乙中曲線①所示。如果改變某一條件，其他條件不變，重復實驗，可以得到圖乙中曲線②。改變的條件可能是（ ）
A.線圈L中插入鐵芯 B．增大E
C．增大R D．減小R
6.在某個趣味物理小實驗中，幾位同學手拉手與一節電動勢為1.5V的干電池、導線、開關、一個有鐵芯的多匝線圈按如圖所示方式連接，實驗過程中人會有觸電的感覺。下列說法正確的是（　　）
A.人有觸電感覺是在開關閉合瞬間
B.人有觸電感覺時流過人體的電流大于流過線圈的電流
C.斷開開關時流過人的電流方向從B→A
D.斷開開關時線圈中的電流突然增大

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