資源簡介

第四節(jié)　互感和自感
(分值:100分)
選擇題1~10題,每小題8分,11~12題,每小題10分,共100分。
基礎對點練
題組一　互感現(xiàn)象
1.(多選)下列關于互感現(xiàn)象的說法正確的是 (　　)
一個線圈中的電流變化時,與之靠近的線圈中產生感應電動勢的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象
互感現(xiàn)象的實質是電磁感應現(xiàn)象,同樣遵循楞次定律和法拉第電磁感應定律
利用互感現(xiàn)象能夠將能量由一個線圈傳遞到另一個線圈,人們制造了收音機的“磁性天線”
互感現(xiàn)象在電力工程以及電子電路中不會影響電路的正常工作
2.(2024·廣東珠海高二期末)如圖所示,充電基座安裝有送電線圈,手機內部安裝有受電線圈。當充電線圈接上220 V的正弦交流電源后,受電線圈產生的電流給手機電池充電。下列說法正確的是 (　　)
受電線圈中感應電流產生的磁場不變
送電線圈中電流產生的磁場呈周期性變化
基座接直流電源也能對手機充電
基座對手機傳遞電能過程中無電能損失
3.(多選)如圖所示,線圈P、Q同軸放置,P與開關S、電源和滑動變阻器R組成回路,Q與電流計G相連,要使Q線圈產生圖示方向的電流,可采用的方法有 (　　)
閉合開關S后,把R的滑片右移
閉合開關S后,把R的滑片左移
閉合開關S后,把Q靠近P
無需閉合開關S,只要把Q靠近P即可
題組二　自感現(xiàn)象
4.關于自感現(xiàn)象、自感系數、自感電動勢,下列說法正確的是 (　　)
當線圈中通恒定電流時,線圈中沒有自感現(xiàn)象,線圈自感系數為零
線圈中電流變化越快,線圈的自感系數越大
自感電動勢方向一定與原電流方向相反
對于確定的線圈,其產生的自感電動勢與其電流變化率成正比
5.(多選)(2024·廣東東莞高二期中)如圖所示,線圈L的電阻值與電阻R的阻值相等,兩個燈泡A1和A2規(guī)格相同。下列說法正確的是 (　　)
在閉合開關S瞬間,A2比A1先亮
在閉合開關S瞬間,A1比A2先亮
閉合開關S后,最終A2與A1一樣亮
斷開開關S的瞬間,A1比A2先熄滅
6.如圖甲、乙所示的電路中,電阻R和自感線圈L的電阻值都很小,且小于燈泡A的電阻,接通S,使電路達到穩(wěn)定,燈泡A發(fā)光,則 (　　)
在電路甲中,斷開S后,A將立即熄滅
在電路甲中,斷開S后,A將先變得更亮,然后逐漸變暗
在電路乙中,斷開S后,A將逐漸變暗
在電路乙中,斷開S后,A將先變得更亮,然后逐漸變暗
7.(2024·廣東廣州高二期末)為了研究自感現(xiàn)象,設計了如圖所示的實驗電路。燈泡L1、L2的規(guī)格相同,線圈L的直流電阻不計,滑動變阻器的滑動觸頭在中點位置。開關斷開前后,燈泡L2中的電流隨時間的變化圖像是 (　　)
A B
C D
綜合提升練
8.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自感現(xiàn)象,通常采用雙線并繞的方法,如圖所示。其原理是 (　　)
當電路中的電流變化時,兩股導線產生的自感電動勢相互抵消
當電路中的電流變化時,兩股導線產生的感應電流相互抵消
當電路中的電流變化時,兩股導線中電流在線圈中產生的磁通量相互抵消
以上說法都不對
9.(2024·廣東惠州高二期中)老師在物理課堂內做了“千人震”趣味小實驗,如圖所示,用了一個日光燈上拆下來的鎮(zhèn)流器、四節(jié)1.5 V的干電池、開關以及導線若干,幾位同學手牽手連到電路的C、D兩端,會產生“觸電”的感覺,則以下說法正確的是 (　　)
“觸電”是發(fā)生在開關S斷開的瞬間
總電源的6 V電壓讓人感到“觸電”
“觸電”是發(fā)生在開關S閉合的瞬間
“觸電”時通過人體的電流方向是A→C→D→B
10.如圖電路,電源電動勢為E,線圈自感系數為L,電路中的總電阻為R。閉合開關S,電路中電流I遵循規(guī)律E-IR=L,其I-t圖像可能正確的是 (　　)
A B
C D
11.如圖所示,A和B是兩個相同的小燈泡,L是一個自感系數很大的線圈,其阻值與R相同。由于存在自感現(xiàn)象,下列說法正確的是 (　　)
開關S閉合瞬間,A、B兩燈亮度相同
開關S閉合時,B燈比A燈先亮
開關S閉合,電路達到穩(wěn)定后,斷開開關S時,A、B兩燈同時熄滅
開關S閉合,電路達到穩(wěn)定后,斷開開關S時,B燈立即熄滅,A燈稍遲熄滅
培優(yōu)加強練
12.(多選)(2024·廣東廣州高二期中)如圖所示,兩相同燈泡A1、A2,A1與一理想二極管D連接,線圈L的直流電阻不計。下列說法正確的是 (　　)
閉合開關S后,A1、A2會立刻亮,電流由a指向b
閉合開關S穩(wěn)定后,A1、A2亮度相同,電流由a指向b
斷開S的瞬間,a點的電勢比b點低
斷開S的瞬間,A1會逐漸熄滅,電流由a指向b
第四節(jié)　互感和自感
1.ABC　[兩個相互靠近的線圈，當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場會在另一個線圈中產生感應電動勢的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象，互感現(xiàn)象的實質是電磁感應現(xiàn)象，同樣遵循楞次定律和法拉第電磁感應定律，選項A、B正確；收音機的“磁性天線”是利用互感的原理，也就是利用互感現(xiàn)象能夠將能量由一個線圈傳遞到另一個線圈，選項C正確；互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個相互靠近的電路之間，會影響電路的正常工作，選項D錯誤。]
2.B　[由送電線圈中通入正弦交變電流，可知送電線圈中電流產生的磁場呈周期性變化，則在受電線圈中產生的感應電流也是正弦交流電，此感應電流產生的磁場也是周期性變化的，故A錯誤，B正確；無線充電利用的是電磁感應原理，基座接直流電源不能對手機充電，故C錯誤；無線充電利用的是電磁感應原理，基座對手機充電中，由于存在漏磁現(xiàn)象，再有線圈本身有直流電阻，因此基座對手機傳遞電能過程中仍有電能損失，故D錯誤。]
3.BC　[閉合開關S后，若把R的滑片右移，穿過Q的磁場方向從左向右，且在減小，根據楞次定律可知，Q線圈中的電流方向與題圖電流方向相反，A錯誤；同理可知，B正確；閉合開關S后，將Q靠近P，穿過Q的磁場方向從左向右，且在增強，根據楞次定律可知，Q線圈中的電流方向與題圖電流方向相同，C正確；若S不閉合，則Q線圈中無磁場，故Q中不會有電流產生，D錯誤。]
4.D　[當線圈中通恒定電流時，線圈中沒有自感現(xiàn)象，不產生自感電動勢，但是線圈自感系數不為零，選項A錯誤；線圈中電流變化越快，產生的自感電動勢越大，線圈的自感系數與電流變化快慢無關，選項B錯誤；當線圈中電流增大時，根據楞次定律，自感電動勢阻礙電流增大，自感電動勢方向與原電流方向相反，選項C錯誤；對于確定的線圈，自感系數L一定，其產生的自感電動勢與其電流變化率成正比，選項D正確。]
5.BC　[閉合開關的瞬間，由于線圈中自感電動勢的阻礙，A1燈先亮，A2燈后亮；閉合開關穩(wěn)定后，自感作用消失，通過A1燈和A2燈的電流相等，兩燈亮度相同；斷開開關瞬間，A1與A2都會持續(xù)亮一會，然后同時熄滅，故B、C正確。]
6.D　[在電路甲中，斷開S，由于線圈阻礙電流變小，形成自感電流，導致A將逐漸變暗，但不會閃亮一下，故A、B錯誤；在電路乙中，由于電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，所以電路穩(wěn)定時，通過燈泡的電流比線圈的電流小，斷開S時，由于線圈阻礙電流變小，形成自感電流通過燈泡，且自感電流的最大值大于燈泡原來的電流，導致A將變得更亮，然后逐漸變暗，故C錯誤，D正確。]
7.D　[電路穩(wěn)定時，含燈泡的兩支路電壓相同，由于L1所在支路的電阻較小，電流較大，電流方向均向右，當開關S斷開時，線圈L產生自感電動勢，電流方向與原來相同，故流過L2的電流方向向左，與原來電流方向相反，且該電流大于原來流過L2的電流，對比可知，D正確。]
8.C　[由于采用雙線并繞的方法，當有電流通過時，兩股導線中的電流方向相反，不管電流怎樣變化，任何時刻兩股導線中的電流總是等大反向的，在線圈中產生的磁通量相互抵消，故穿過線圈的總磁通量等于零，在該線圈中不會產生電磁感應現(xiàn)象，因此消除了自感現(xiàn)象，選項A、B、D錯誤，C正確。]
9.A　[開關斷開的瞬間，通過鎮(zhèn)流器的電流減小，自感線圈產生自感電動勢阻礙電流的減小，從而產生很高的瞬間電壓，于是會產生“觸電”的感覺，這個過程通過人體的電流方向是A→B→D→C ，A正確，D錯誤；當開關S閉合的瞬間，通過鎮(zhèn)流器的電流增大，自感線圈產生自感電動勢阻礙電流的增大，此時CD兩端的電壓約為6 V，電壓較低，不會產生“觸電”的感覺，B、C錯誤。]
10.B　[由于電路中電流I遵循規(guī)律E－RI＝L，由自感規(guī)律可知，線圈產生的自感電動勢阻礙電流的增大，使電流的增大速度變慢，電路穩(wěn)定后自感現(xiàn)象消失，故I－t圖像的斜率逐漸減小直至斜率為0，故B正確。]
11.D　[開關S閉合瞬間，L相當于斷路，A、B兩燈同時亮，通過A燈的電流大于B燈，故A燈比B燈亮，故A、B錯誤；開關S閉合，電路達到穩(wěn)定后，斷開開關S時，B燈立即熄滅，L相當于電源，與A燈串聯(lián)，A燈稍遲熄滅，故C錯誤，D正確。]
12.AC　[閉合開關S后，線圈自感，但兩燈和線圈不是串聯(lián)的關系，則兩燈立刻亮，電流由a指向b，故A正確；閉合開關S穩(wěn)定后，因線圈L的直流電阻不計，所以A1與二極管被短路，導致燈泡A1不亮，而A2將更亮，因此A1、A2亮度不同，電流由a指向b，故B錯誤；斷開S的瞬間，A2會立刻熄滅，線圈L與燈泡A1及二極管構成回路，因線圈產生感應電動勢，a端的電勢低于b端，而二極管具有單向導電性，所以回路沒有感應電流，A1一直不會變亮，故C正確，D錯誤。]第四節(jié)　互感和自感
學習目標　1.了解互感現(xiàn)象及其應用。2.能夠通過電磁感應的有關規(guī)律分析通電自感和斷電自感現(xiàn)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(xiàn)象中的能量轉化。
知識點一　互感現(xiàn)象
仔細觀察圖片，思考以下問題：
當開關S閉合時，線圈L1中的電流是否發(fā)生變化？線圈L2中的磁通量是否發(fā)生變化？線圈L2中是否產生感應電流？若L2中產生感應電流，其感應電流的磁場會不會在L1中激發(fā)感應電動勢？
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
1.互感和互感電動勢：當線圈A中________發(fā)生變化時，它產生的變化的磁場在線圈B中激發(fā)出了________________。根據對稱性思想，線圈B中____________的變化，同時也會在線圈A中產生相應的________________。這種現(xiàn)象稱為互感，所產生的感應電動勢稱為________________。
2.互感的特點：一個線圈中電流變化越快(電流的變化率越大)，另一個線圈中產生的感應電動勢越大。
3.互感的應用：利用互感現(xiàn)象可以把能量由一個線圈傳遞到另一個線圈，如變壓器、收音機的磁性天線。
4.互感的危害：互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個相互靠近的電路之間。在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路正常的工作。
【思考】 電磁爐內含有線圈，鍋底也相當于好多線圈拼接而成，當電磁爐接交流電時，鍋中的水很快會被燒開，思考能量是怎樣傳遞過去的？
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
例1 無線充電是近年發(fā)展起來的新技術。如圖所示，該技術通過交變磁場在發(fā)射線圈和接收線圈間傳輸能量。內置接收線圈的手機可以直接放在無線充電基座上進行充電，下列關于無線充電的說法正確的是(　　)
A.在充電過程中沒有電能損失
B.無線充電基座可以用直流電源供電
C.無線充電過程主要利用了電磁感應原理
D.無線充電基座可以對所有手機進行無線充電
聽課筆記　___________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
訓練1 (多選)如圖所示是一個非接觸式電源供應系統(tǒng)演示裝置，左側線圈連接小燈泡，右側線圈接電源，電路均閉合。它是基于電磁感應原理，可以實現(xiàn)無線電力傳輸。下列說法正確的是(　　)
A.右側線圈中有恒定的電流時，左側小燈泡中有電流
B.右側線圈中有變化的電流時，左側小燈泡中有電流
C.右側線圈中的電流減小，左側線圈中感應電動勢一定減小
D.右側線圈中的電流變化越快，左側線圈中感應電動勢越大
知識點二　自感現(xiàn)象及自感系數
1.如圖連接的電路。
開關S接通時，燈泡2立即發(fā)光，而燈泡1逐漸變亮，試分析線圈L中的電流變化，磁場變化，并判斷感應電動勢的方向與原電流的方向關系。
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
2.如圖連接的電路(已知燈泡的電阻小于線圈L的直流電阻)。斷開開關S后，燈泡逐漸熄滅，試分析線圈L中的電流變化，磁場變化，并判斷感應電動勢方向與原電流的方向關系。
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
1.自感和自感電動勢：由于線圈________的電流發(fā)生變化而產生的電磁感應現(xiàn)象稱為自感。在自感現(xiàn)象中產生的感應電動勢，稱為________________。
2.自感系數
(1)自感電動勢：E＝L，其中是________________；L是____________，簡稱自感或電感，單位：________，符號：________；實際使用中，電感都很小，所以常用毫亨(mH)和微亨(μH)為單位。
(2)自感系數與線圈的__________、__________、________以及是否有________等因素有關。
(3)生產、生活中的自感現(xiàn)象：人們常常利用自感現(xiàn)象比如斷電自感來產生高壓。日光燈、汽車發(fā)動機點火器、煤氣灶電子點火器都是利用了這一原理。
3.對自感電動勢的理解
(1)自感電動勢的大小：自感電動勢與電流的變化率成正比，即E＝L，即電流變化的越快，自感系數越大，感應電動勢越大。含有鐵芯的線圈匝數越多，自感系數越大。
(2)自感電動勢的方向：自感電動勢具有這樣的方向，它總是阻礙引起自感電動勢的電流的變化，即增反減同。
(3)自感電動勢的作用：阻礙原電流的變化，而不是阻止，原電流仍在變化，只是使原電流的變化時間變長，即總是起著推遲電流變化的作用。
4.通電自感和斷電自感的比較
通電自感 斷電自感
電路圖
現(xiàn)象 在S閉合瞬間，L2燈立即亮起來，L1燈逐漸變亮，最終穩(wěn)定 在開關S斷開瞬間，LA燈逐漸熄滅，或先閃亮一下再逐漸熄滅
原因 由于開關閉合時，流過電感線圈的電流迅速增大，使線圈產生自感電動勢，阻礙電流的增大，使流過L1燈的電流緩慢增大 開關S閉合時，若I2≤I1，則斷開開關S，線圈產生自感電動勢，與燈泡形成回路，燈泡中電流由I2逐漸減小，燈泡逐漸熄滅；若I2>I1，燈泡中電流先增大后減小，燈泡先閃亮一下再逐漸熄滅
能量轉化 電能轉化為磁場能 磁場能轉化為電能
【思考】 通電自感中，線圈中的磁場能如何變化？斷電自感中，線圈中的磁場能如何變化？
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
角度1　自感系數與自感電動勢的理解
例2 關于自感系數下列說法正確的是(　　)
A.自感電動勢越大，自感系數越大
B.自感系數L由線圈自身的性質決定，與線圈的長短、粗細、匝數、有無鐵芯有關
C.其他條件相同，線圈越細，自感系數越大
D.其他條件相同，有鐵芯的比沒有鐵芯的自感系數小
聽課筆記　___________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
角度2　通電自感與斷電自感
例3 (多選)(2024·廣東廣州高二期中)如圖所示的電路中，L為電感線圈，電阻不計，A、B為兩燈泡，則(　　)
A.合上S瞬間，A、B同時亮
B.合上S瞬間，A先亮，B后亮
C.斷開S瞬間，A閃亮一下再熄滅
D.斷開S瞬間，A熄滅、B重新亮后再熄滅
聽課筆記　___________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
電感線圈對電流的變化有阻礙作用，具體表現(xiàn)如下：
(1)通電瞬間電感線圈處相當于斷路。
(2)斷電時，電感線圈相當于電源，其電流由原值逐漸減小，不會發(fā)生突變(必須有閉合回路)。
(3)電流穩(wěn)定時電感線圈相當于導體，若其直流電阻忽略不計，則相當于導線。　　
訓練2 (多選)(2024·廣東東莞高二期中)某同學設計了如圖甲所示的電路來對比電感線圈和小燈泡對電路的影響，電路兩端電壓U恒定，A1、A2為完全相同的電流傳感器。某次實驗中得到通過兩電流傳感器的I－t圖像如圖乙所示，關于該實驗，下列說法正確的是(　　)
A.該實驗演示的是斷電自感現(xiàn)象
B.線圈的直流電阻大于燈泡的電阻
C.斷開開關后，小燈泡先閃亮一下再逐漸熄滅
D.乙圖中的a曲線表示電流傳感器A1測得的數據
隨堂對點自測
1.(互感現(xiàn)象)(多選)如圖所示是一種延時裝置的原理圖，當S1閉合時，電磁鐵F將銜鐵D吸下，C線路接通，當S1斷開時，由于電磁感應作用，D將延遲一段時間才被釋放。則(　　)
A.由于A線圈的電磁感應作用，才產生延時釋放D的效果
B.由于B線圈的電磁感應作用，才產生延時釋放D的效果
C.如果斷開B線圈的開關S2，無延時效果
D.如果斷開B線圈的開關S2，延時時間變長
2.(通電自感與斷電自感)(多選)如圖所示電路中，電源內阻不計，L是自感系數很大、電阻可忽略不計的自感線圈，A和B是兩個相同的小燈泡。則(　　)
A.閉合開關S時，A、B燈同時亮
B.閉合開關S時，B燈立即亮，A燈逐漸亮，最后一樣亮
C.斷開開關S時，A燈逐漸熄滅，B燈立即熄滅
D.斷開開關S時，通過B燈的電流方向發(fā)生改變
3.(自感現(xiàn)象的圖像問題)如圖所示的電路中，S閉合且電路穩(wěn)定后流過電感線圈L的電流是2 A，流過燈泡D的電流是1 A，現(xiàn)將S突然斷開，S斷開前后，能正確反映流過燈泡的電流i隨時間t變化關系的圖像是(　　)
第四節(jié)　互感和自感
知識點一
導學　提示　是　是　是　會
知識梳理
1.電流　感應電動勢　感應電流　感應電動勢　互感電動勢
[思考] 提示　利用了互感現(xiàn)象將能量由一個線圈傳遞到了另一個線圈。
例1 C　[在充電過程中線圈會產生焦耳熱，會有電能損失，故A錯誤；無線充電基座產生的是交變磁場，所以必須用交流電源供電，故B錯誤；發(fā)射線圈產生的交變磁場使接收線圈中的磁通量發(fā)生變化，從而產生感應電動勢，所以無線充電過程主要利用了電磁感應原理，故C正確；無線充電基座只能對配備接收線圈的手機進行無線充電，故D錯誤。]
訓練1 BD　[根據感應電流產生的條件，若右側線圈中輸入恒定的電流，則產生恒定的磁場，左側線圈中的磁通量不發(fā)生變化，不會產生感應電流，故A錯誤；若右側線圈中輸入變化的電流，則右側產生變化的磁場，左側線圈中的磁通量發(fā)生變化，會產生感應電流，故B正確；根據法拉第電磁感應定律E＝n可知，右側線圈中電流變化越快，右側線圈中電流產生的磁場變化越快，左側線圈中感應電動勢越大，故C錯誤，D正確。]
知識點二
導學
1.提示　接通電源的瞬間，線圈L中的電流增加，磁場增強。根據楞次定律可知，線圈L中的感應電動勢的方向與原電流的方向相反，阻礙原電流的增加。
2.提示　開關斷開時，通過線圈L的電流減小，磁場減弱，產生的感應電動勢的方向與原電流的方向相同，阻礙線圈L中的電流減小。
知識梳理
1.本身　自感電動勢　2.(1)電流的變化率　自感系數
亨利　H　(2)形狀　長短　匝數　鐵芯
[思考] 提示　通電時，線圈中的磁場能增加，儲存磁場能，斷電時，線圈中的磁場能減少，釋放磁場能。
例2 B　[電感線圈的自感系數與線圈的長短、形狀、匝數、有無鐵芯有關，當線圈的長度越長、單位長度上匝數越多、截面積越大、有鐵芯，自感系數越大，而與繞制線圈導線的粗細無關，與自感電動勢的大小無關，故B正確，A、C、D錯誤。]
例3 AD　[合上S瞬間，電路中立即就有了電流，故燈泡A、B同時變亮，由于自感現(xiàn)象，通過線圈的電流緩慢增加；當電流穩(wěn)定后，線圈相當于直導線，燈泡B被短路，故開關閉合后，燈泡A、B同時亮，但B逐漸熄滅，A更亮，故A正確，B錯誤；斷開S瞬間，A燈立即熄滅，線圈產生自感現(xiàn)象，和燈泡B構成閉合電路，B燈先閃亮后逐漸變暗，故C錯誤，D正確。]
訓練2 AC　[由題圖乙知，從計時開始兩條支路都存在電流，開關S斷開瞬間，電路中產生了感應電流，演示斷電自感現(xiàn)象，A正確；斷開開關前后的一小段時間內，通過自感線圈的電流方向是不變的，則自感線圈所在支路的電流如曲線a所示，曲線a表示電流傳感器A2測得的數據，D錯誤；I1>I2，則電感的直流電阻是小于燈泡的電阻的，B錯誤；斷開開關之前通過線圈的電流大于通過小燈泡的電流，則斷開開關后，線圈相當于電源，與燈泡重新組成回路，則小燈泡先突然變亮再逐漸熄滅，C正確。]
隨堂對點自測
1.BC　[當S2閉合、S1斷開時，線圈A產生的磁場變弱，線圈B中磁通量發(fā)生變化，線圈B中有感應電流產生，B中感應電流產生的磁場繼續(xù)吸引D而產生延時的效果，所以選項B正確，A錯誤；若S2斷開，線圈B中不能產生感應電流，起不到延時作用，所以選項C正確，D錯誤。]
2.BD　[開關S閉合的瞬間，電源的電壓同時加到兩支路的兩端，B燈立即變亮。由于線圈的自感電動勢阻礙電流的增加，則A燈逐漸變亮，由于線圈的電阻可以忽略，最后A燈會和B燈一樣亮，故A錯誤，B正確；斷開S后，兩燈泡與電感線圈形成閉合回路，此時通過小燈泡的電流不會大于斷開開關之前通過小燈泡的電流，A、B燈均逐漸熄滅，C錯誤；斷開S前，B燈電流從左向右，斷開S后線圈的自感電動勢阻礙電流的減小，線圈相當于電源，B燈電流從右向左，D正確。]
3.D　[開關S斷開前，通過燈泡D的電流是穩(wěn)定的，其值為1 A。開關S斷開瞬間，電感線圈L中會產生與原電流方向相同的自感電動勢，使線圈L中的電流從原來的2 A逐漸減小，方向不變，燈泡D同線圈L構成回路，通過燈泡D的電流和線圈L中的電流相同，也是從2 A逐漸減小到零，但是方向與原來通過燈泡D的電流方向相反，故D正確。](共46張PPT)
第四節(jié)　互感和自感
第二章　電磁感應
1.了解互感現(xiàn)象及其應用。
2.能夠通過電磁感應的有關規(guī)律分析通電自感和斷電自感現(xiàn)象。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　自感現(xiàn)象及自感系數
知識點一　互感現(xiàn)象
知識點一　互感現(xiàn)象
　　　仔細觀察圖片，思考以下問題：
當開關S閉合時，線圈L1中的電流是否發(fā)生變化？線圈L2中的磁通量是否發(fā)生變化？線圈L2中是否產生感應電流？若L2中產生感應電流，其感應電流的磁場會不會在L1中激發(fā)感應電動勢？
提示　是　是　是　會
1.互感和互感電動勢：當線圈A中______發(fā)生變化時，它產生的變化的磁場在線圈B中激發(fā)出了____________。根據對稱性思想，線圈B中__________的變化，同時也會在線圈A中產生相應的____________。這種現(xiàn)象稱為互感，所產生的感應電動勢稱為____________。
電流
感應電動勢
感應電流
感應電動勢
互感電動勢
2.互感的特點：一個線圈中電流變化越快(電流的變化率越大)，另一個線圈中產生的感應電動勢越大。
3.互感的應用：利用互感現(xiàn)象可以把能量由一個線圈傳遞到另一個線圈，如變壓器、收音機的磁性天線。
4.互感的危害：互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個相互靠近的電路之間。在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路正常的工作。
【思考】 電磁爐內含有線圈，鍋底也相當于好多線圈拼接而成，當電磁爐接交流電時，鍋中的水很快會被燒開，思考能量是怎樣傳遞過去的？
提示　利用了互感現(xiàn)象將能量由一個線圈傳遞到了另一個線圈。
C
例1 無線充電是近年發(fā)展起來的新技術。如圖所示，該技術通過交變磁場在發(fā)射線圈和接收線圈間傳輸能量。內置接收線圈的手機可以直接放在無線充電基座上進行充電，下列關于無線充電的說法正確的是(　　)
A.在充電過程中沒有電能損失
B.無線充電基座可以用直流電源供電
C.無線充電過程主要利用了電磁感應原理
D.無線充電基座可以對所有手機進行無線充電
解析　在充電過程中線圈會產生焦耳熱，會有電能損失，故A錯誤；無線充電基座產生的是交變磁場，所以必須用交流電源供電，故B錯誤；發(fā)射線圈產生的交變磁場使接收線圈中的磁通量發(fā)生變化，從而產生感應電動勢，所以無線充電過程主要利用了電磁感應原理，故C正確；無線充電基座只能對配備接收線圈的手機進行無線充電，故D錯誤。
訓練1 (多選)如圖所示是一個非接觸式電源供應系統(tǒng)演示裝置，左側線圈連接小燈泡，右側線圈接電源，電路均閉合。它是基于電磁感應原理，可以實現(xiàn)無線電力傳輸。下列說法正確的是(　　)
A.右側線圈中有恒定的電流時，左側小燈泡中有電流
B.右側線圈中有變化的電流時，左側小燈泡中有電流
C.右側線圈中的電流減小，左側線圈中感應電動勢一定減小
D.右側線圈中的電流變化越快，左側線圈中感應電動勢越大
BD
知識點二　自感現(xiàn)象及自感系數
1.如圖連接的電路。
開關S接通時，燈泡2立即發(fā)光，而燈泡1逐漸變亮，試分析線圈L中的電流變化，磁場變化，并判斷感應電動勢的方向與原電流的方向關系。
提示　接通電源的瞬間，線圈L中的電流增加，磁場增強。根據楞次定律可知，線圈L中的感應電動勢的方向與原電流的方向相反，阻礙原電流的增加。
2.如圖連接的電路(已知燈泡的電阻小于線圈L的直流電阻)。
斷開開關S后，燈泡逐漸熄滅，試分析線圈L中的電流變化，
磁場變化，并判斷感應電動勢方向與原電流的方向關系。
提示　開關斷開時，通過線圈L的電流減小，磁場減弱，產生的感應電動勢的方向與原電流的方向相同，阻礙線圈L中的電流減小。
1.自感和自感電動勢：由于線圈______的電流發(fā)生變化而產生的電磁感應現(xiàn)象稱為自感。在自感現(xiàn)象中產生的感應電動勢，稱為____________。
本身
自感電動勢
2.自感系數
電流的變化率
自感系數
亨利
H
(2)自感系數與線圈的______、______、______以及是否有______等因素有關。
(3)生產、生活中的自感現(xiàn)象：人們常常利用自感現(xiàn)象比如斷電自感來產生高壓。日光燈、汽車發(fā)動機點火器、煤氣灶電子點火器都是利用了這一原理。
形狀
長短
匝數
鐵芯
3.對自感電動勢的理解
(2)自感電動勢的方向：自感電動勢具有這樣的方向，它總是阻礙引起自感電動勢的電流的變化，即增反減同。
(3)自感電動勢的作用：阻礙原電流的變化，而不是阻止，原電流仍在變化，只是使原電流的變化時間變長，即總是起著推遲電流變化的作用。
4.通電自感和斷電自感的比較
通電自感 斷電自感
電路圖
現(xiàn)象 在S閉合瞬間，L2燈立即亮起來，L1燈逐漸變亮，最終穩(wěn)定 在開關S斷開瞬間，LA燈逐漸熄滅，或先閃亮一下再逐漸熄滅
原因 由于開關閉合時，流過電感線圈的電流迅速增大，使線圈產生自感電動勢，阻礙電流的增大，使流過L1燈的電流緩慢增大 開關S閉合時，若I2≤I1，則斷開開關S，線圈產生自感電動勢，與燈泡形成回路，燈泡中電流由I2逐漸減小，燈泡逐漸熄滅；若I2>I1，燈泡中電流先增大后減小，燈泡先閃亮一下再逐漸熄滅
能量轉化 電能轉化為磁場能 磁場能轉化為電能
【思考】 通電自感中，線圈中的磁場能如何變化？斷電自感中，線圈中的磁場能如何變化？
提示　通電時，線圈中的磁場能增加，儲存磁場能，斷電時，線圈中的磁場能減少，釋放磁場能。
B
角度1　自感系數與自感電動勢的理解
例2 關于自感系數下列說法正確的是(　　)
A.自感電動勢越大，自感系數越大
B.自感系數L由線圈自身的性質決定，與線圈的長短、粗細、匝數、有無鐵芯有關
C.其他條件相同，線圈越細，自感系數越大
D.其他條件相同，有鐵芯的比沒有鐵芯的自感系數小
解析　電感線圈的自感系數與線圈的長短、形狀、匝數、有無鐵芯有關，當線圈的長度越長、單位長度上匝數越多、截面積越大、有鐵芯，自感系數越大，而與繞制線圈導線的粗細無關，與自感電動勢的大小無關，故B正確，A、C、D錯誤。
角度2　通電自感與斷電自感
例3 (多選)(2024·廣東廣州高二期中)如圖所示的電路中，L為電感線圈，電阻不計，A、B為兩燈泡，則(　　)
A.合上S瞬間，A、B同時亮
B.合上S瞬間，A先亮，B后亮
C.斷開S瞬間，A閃亮一下再熄滅
D.斷開S瞬間，A熄滅、B重新亮后再熄滅
解析　合上S瞬間，電路中立即就有了電流，故燈泡A、B同時變亮，由于自感現(xiàn)象，通過線圈的電流緩慢增加；當電流穩(wěn)定后，線圈相當于直導線，燈泡B被短路，故開關閉合后，燈泡A、B同時亮，但B逐漸熄滅，A更亮，故A正確，B錯誤；斷開S瞬間，A燈立即熄滅，線圈產生自感現(xiàn)象，和燈泡B構成閉合電路，B燈先閃亮后逐漸變暗，故C錯誤，D正確。
AD
電感線圈對電流的變化有阻礙作用，具體表現(xiàn)如下：
(1)通電瞬間電感線圈處相當于斷路。
(2)斷電時，電感線圈相當于電源，其電流由原值逐漸減小，不會發(fā)生突變(必須有閉合回路)。
(3)電流穩(wěn)定時電感線圈相當于導體，若其直流電阻忽略不計，則相當于導線。　　
訓練2 (多選)(2024·廣東東莞高二期中)某同學設計了如圖甲所示的電路來對比電感線圈和小燈泡對電路的影響，電路兩端電壓U恒定，A1、A2為完全相同的電流傳感器。某次實驗中得到通過兩電流傳感器的I－t圖像如圖乙所示，關于該實驗，下列說法正確的是(　　)
A.該實驗演示的是斷電自感現(xiàn)象
B.線圈的直流電阻大于燈泡的電阻
C.斷開開關后，小燈泡先閃亮一下再逐漸熄滅
D.乙圖中的a曲線表示電流傳感器A1測得的數據
AC
解析　由題圖乙知，從計時開始兩條支路都存在電流，開關S斷開瞬間，電路中產生了感應電流，演示斷電自感現(xiàn)象，A正確；斷開開關前后的一小段時間內，通過自感線圈的電流方向是不變的，則自感線圈所在支路的電流如曲線a所示，曲線a表示電流傳感器A2測得的數據，D錯誤；I1>I2，則電感的直流電阻是小于燈泡的電阻的，B錯誤；斷開開關之前通過線圈的電流大于通過小燈泡的電流，則斷開開關后，線圈相當于電源，與燈泡重新組成回路，則小燈泡先突然變亮再逐漸熄滅，C正確。
隨堂對點自測
2
BC
1.(互感現(xiàn)象)(多選)如圖所示是一種延時裝置的原理圖，當S1閉合時，電磁鐵F將銜鐵D吸下，C線路接通，當S1斷開時，由于電磁感應作用，D將延遲一段時間才被釋放。則(　　)
A.由于A線圈的電磁感應作用，才產生延時釋放D的效果
B.由于B線圈的電磁感應作用，才產生延時釋放D的效果
C.如果斷開B線圈的開關S2，無延時效果
D.如果斷開B線圈的開關S2，延時時間變長
解析　當S2閉合、S1斷開時，線圈A產生的磁場變弱，線圈B中磁通量發(fā)生變化，線圈B中有感應電流產生，B中感應電流產生的磁場繼續(xù)吸引D而產生延時的效果，所以選項B正確，A錯誤；若S2斷開，線圈B中不能產生感應電流，起不到延時作用，所以選項C正確，D錯誤。
BD
2.(通電自感與斷電自感)(多選)如圖所示電路中，電源內阻不計，L是自感系數很大、電阻可忽略不計的自感線圈，A和B是兩個相同的小燈泡。則(　　)
A.閉合開關S時，A、B燈同時亮
B.閉合開關S時，B燈立即亮，A燈逐漸亮，最后一樣亮
C.斷開開關S時，A燈逐漸熄滅，B燈立即熄滅
D.斷開開關S時，通過B燈的電流方向發(fā)生改變
解析　開關S閉合的瞬間，電源的電壓同時加到兩支路的兩端，B燈立即變亮。由于線圈的自感電動勢阻礙電流的增加，則A燈逐漸變亮，由于線圈的電阻可以忽略，最后A燈會和B燈一樣亮，故A錯誤，B正確；斷開S后，兩燈泡與電感線圈形成閉合回路，此時通過小燈泡的電流不會大于斷開開關之前通過小燈泡的電流，A、B燈均逐漸熄滅，C錯誤；斷開S前，B燈電流從左向右，斷開S后線圈的自感電動勢阻礙電流的減小，線圈相當于電源，B燈電流從右向左，D正確。
D
3.(自感現(xiàn)象的圖像問題)如圖所示的電路中，S閉合且電路穩(wěn)定后流過電感線圈L的電流是2 A，流過燈泡D的電流是1 A，現(xiàn)將S突然斷開，S斷開前后，能正確反映流過燈泡的電流i隨時間t變化關系的圖像是(　　)
解析　開關S斷開前，通過燈泡D的電流是穩(wěn)定的，其值為1 A。開關S斷開瞬間，電感線圈L中會產生與原電流方向相同的自感電動勢，使線圈L中的電流從原來的2 A逐漸減小，方向不變，燈泡D同線圈L構成回路，通過燈泡D的電流和線圈L中的電流相同，也是從2 A逐漸減小到零，但是方向與原來通過燈泡D的電流方向相反，故D正確。
課后鞏固訓練
3
ABC
題組一　互感現(xiàn)象
1.(多選)下列關于互感現(xiàn)象的說法正確的是( 　　)
A.一個線圈中的電流變化時，與之靠近的線圈中產生感應電動勢的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象
B.互感現(xiàn)象的實質是電磁感應現(xiàn)象，同樣遵循楞次定律和法拉第電磁感應定律
C.利用互感現(xiàn)象能夠將能量由一個線圈傳遞到另一個線圈，人們制造了收音機的“磁性天線”
D.互感現(xiàn)象在電力工程以及電子電路中不會影響電路的正常工作
基礎對點練
解析　兩個相互靠近的線圈，當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場會在另一個線圈中產生感應電動勢的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象，互感現(xiàn)象的實質是電磁感應現(xiàn)象，同樣遵循楞次定律和法拉第電磁感應定律，選項A、B正確；收音機的“磁性天線”是利用互感的原理，也就是利用互感現(xiàn)象能夠將能量由一個線圈傳遞到另一個線圈，選項C正確；互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個相互靠近的電路之間，會影響電路的正常工作，選項D錯誤。
B
2.(2024·廣東珠海高二期末)如圖所示，充電基座安裝有送電線圈，手機內部安裝有受電線圈。當充電線圈接上220 V的正弦交流電源后，受電線圈產生的電流給手機電池充電。下列說法正確的是(　　)
A.受電線圈中感應電流產生的磁場不變
B.送電線圈中電流產生的磁場呈周期性變化
C.基座接直流電源也能對手機充電
D.基座對手機傳遞電能過程中無電能損失
解析　由送電線圈中通入正弦交變電流，可知送電線圈中電流產生的磁場呈周期性變化，則在受電線圈中產生的感應電流也是正弦交流電，此感應電流產生的磁場也是周期性變化的，故A錯誤，B正確；無線充電利用的是電磁感應原理，基座接直流電源不能對手機充電，故C錯誤；無線充電利用的是電磁感應原理，基座對手機充電中，由于存在漏磁現(xiàn)象，再有線圈本身有直流電阻，因此基座對手機傳遞電能過程中仍有電能損失，故D錯誤。
BC
3.(多選)如圖所示，線圈P、Q同軸放置，P與開關S、電源和滑動變阻器R組成回路，Q與電流計G相連，要使Q線圈產生圖示方向的電流，可采用的方法有(　　)
A.閉合開關S后，把R的滑片右移
B.閉合開關S后，把R的滑片左移
C.閉合開關S后，把Q靠近P
D.無需閉合開關S，只要把Q靠近P即可
解析　閉合開關S后，若把R的滑片右移，穿過Q的磁場方向從左向右，且在減小，根據楞次定律可知，Q線圈中的電流方向與題圖電流方向相反，A錯誤；同理可知，B正確；閉合開關S后，將Q靠近P，穿過Q的磁場方向從左向右，且在增強，根據楞次定律可知，Q線圈中的電流方向與題圖電流方向相同，C正確；若S不閉合，則Q線圈中無磁場，故Q中不會有電流產生，D錯誤。
D
題組二　自感現(xiàn)象
4.關于自感現(xiàn)象、自感系數、自感電動勢，下列說法正確的是(　　)
A.當線圈中通恒定電流時，線圈中沒有自感現(xiàn)象，線圈自感系數為零
B.線圈中電流變化越快，線圈的自感系數越大
C.自感電動勢方向一定與原電流方向相反
D.對于確定的線圈，其產生的自感電動勢與其電流變化率成正比
BC
5.(多選)(2024·廣東東莞高二期中)如圖所示，線圈L的電阻值與電阻R的阻值相等，兩個燈泡A1和A2規(guī)格相同。下列說法正確的是(　　)
A.在閉合開關S瞬間，A2比A1先亮
B.在閉合開關S瞬間，A1比A2先亮
C.閉合開關S后，最終A2與A1一樣亮
D.斷開開關S的瞬間，A1比A2先熄滅
解析　閉合開關的瞬間，由于線圈中自感電動勢的阻礙，A1燈先亮，A2燈后亮；閉合開關穩(wěn)定后，自感作用消失，通過A1燈和A2燈的電流相等，兩燈亮度相同；斷開開關瞬間，A1與A2都會持續(xù)亮一會，然后同時熄滅，故B、C正確。
D
6.如圖甲、乙所示的電路中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，且小于燈泡A的電阻，接通S，使電路達到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則(　　)
A.在電路甲中，斷開S后，A將立即熄滅
B.在電路甲中，斷開S后，A將先變得更亮，然后逐漸變暗
C.在電路乙中，斷開S后，A將逐漸變暗
D.在電路乙中，斷開S后，A將先變得更亮，然后逐漸變暗
解析　在電路甲中，斷開S，由于線圈阻礙電流變小，形成自感電流，導致A將逐漸變暗，但不會閃亮一下，故A、B錯誤；在電路乙中，由于電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，所以電路穩(wěn)定時，通過燈泡的電流比線圈的電流小，斷開S時，由于線圈阻礙電流變小，形成自感電流通過燈泡，且自感電流的最大值大于燈泡原來的電流，導致A將變得更亮，然后逐漸變暗，故C錯誤，D正確。
D
7.(2024·廣東廣州高二期末)為了研究自感現(xiàn)象，設計了如圖所示的實驗電路。燈泡L1、L2的規(guī)格相同，線圈L的直流電阻不計，滑動變阻器的滑動觸頭在中點位置。開關斷開前后，燈泡L2中的電流隨時間的變化圖像是(　　)
解析　電路穩(wěn)定時，含燈泡的兩支路電壓相同，由于L1所在支路的電阻較小，電流較大，電流方向均向右，當開關S斷開時，線圈L產生自感電動勢，電流方向與原來相同，故流過L2的電流方向向左，與原來電流方向相反，且該電流大于原來流過L2的電流，對比可知，D正確。
C
8.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自感現(xiàn)象，通常采用雙線并繞的方法，如圖所示。其原理是(　　)
A.當電路中的電流變化時，兩股導線產生的自感電動勢相互抵消
B.當電路中的電流變化時，兩股導線產生的感應電流相互抵消
C.當電路中的電流變化時，兩股導線中電流在線圈中產生的磁通
量相互抵消
D.以上說法都不對
解析　由于采用雙線并繞的方法，當有電流通過時，兩股導線中的電流方向相反，不管電流怎樣變化，任何時刻兩股導線中的電流總是等大反向的，在線圈中產生的磁通量相互抵消，故穿過線圈的總磁通量等于零，在該線圈中不會產生電磁感應現(xiàn)象，因此消除了自感現(xiàn)象，選項A、B、D錯誤，C正確。
綜合提升練
A
9.(2024·廣東惠州高二期中)老師在物理課堂內做了“千人震”趣味小實驗，如圖所示，用了一個日光燈上拆下來的鎮(zhèn)流器、四節(jié)1.5 V的干電池、開關以及導線若干，幾位同學手牽手連到電路的C、D兩端，會產生“觸電”的感覺，則以下說法正確的是(　　)
A.“觸電”是發(fā)生在開關S斷開的瞬間
B.總電源的6 V電壓讓人感到“觸電”
C.“觸電”是發(fā)生在開關S閉合的瞬間
D.“觸電”時通過人體的電流方向是A→C→D→B
解析　開關斷開的瞬間，通過鎮(zhèn)流器的電流減小，自感線圈產生自感電動勢阻礙電流的減小，從而產生很高的瞬間電壓，于是會產生“觸電”的感覺，這個過程通過人體的電流方向是A→B→D→C ，A正確，D錯誤；當開關S閉合的瞬間，通過鎮(zhèn)流器的電流增大，自感線圈產生自感電動勢阻礙電流的增大，此時CD兩端的電壓約為6 V，電壓較低，不會產生“觸電”的感覺，B、C錯誤。
B
D
11.如圖所示，A和B是兩個相同的小燈泡，L是一個自感系數很大的線圈，其阻值與R相同。由于存在自感現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　)
A.開關S閉合瞬間，A、B兩燈亮度相同
B.開關S閉合時，B燈比A燈先亮
C.開關S閉合，電路達到穩(wěn)定后，斷開開關S時，A、B兩燈同時熄滅
D.開關S閉合，電路達到穩(wěn)定后，斷開開關S時，B燈立即熄滅，A燈稍遲熄滅
解析　開關S閉合瞬間，L相當于斷路，A、B兩燈同時亮，通過A燈的電流大于B燈，故A燈比B燈亮，故A、B錯誤；開關S閉合，電路達到穩(wěn)定后，斷開開關S時，B燈立即熄滅，L相當于電源，與A燈串聯(lián)，A燈稍遲熄滅，故C錯誤，D正確。
AC
12.(多選)(2024·廣東廣州高二期中)如圖所示，兩相同燈泡A1、A2，A1與一理想二極管D連接，線圈L的直流電阻不計。下列說法正確的是(　　)
A.閉合開關S后，A1、A2會立刻亮，電流由a指向b
B.閉合開關S穩(wěn)定后，A1、A2亮度相同，電流由a指向b
C.斷開S的瞬間，a點的電勢比b點低
D.斷開S的瞬間，A1會逐漸熄滅，電流由a指向b
培優(yōu)加強練
解析　閉合開關S后，線圈自感，但兩燈和線圈不是串聯(lián)的關系，則兩燈立刻亮，電流由a指向b，故A正確；閉合開關S穩(wěn)定后，因線圈L的直流電阻不計，所以A1與二極管被短路，導致燈泡A1不亮，而A2將更亮，因此A1、A2亮度不同，電流由a指向b，故B錯誤；斷開S的瞬間，A2會立刻熄滅，線圈L與燈泡A1及二極管構成回路，因線圈產生感應電動勢，a端的電勢低于b端，而二極管具有單向導電性，所以回路沒有感應電流，A1一直不會變亮，故C正確，D錯誤。

展開更多......

收起↑