（精品講義）互感和自感word版含答案2

10/1009/10/第6節(jié)互感和自感互感現(xiàn)象[探新知·基礎(chǔ)練]1．互感現(xiàn)象定義兩個相互靠近的線圈，當一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應電動勢的現(xiàn)象。產(chǎn)生的電動勢叫做互感電動勢。2．應用互感現(xiàn)象可以把能量由一個線圈傳遞到另一個線圈，變壓器、收音機的“磁性天線”就是利用互感現(xiàn)象制成的。3．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工作。[辨是非](對的劃“√”，錯的劃“×”)1．兩線圈相距較近時，可以產(chǎn)生互感現(xiàn)象，相距較遠時，不產(chǎn)生互感現(xiàn)象。()2．在實際生活中，有的互感現(xiàn)象是有害的，有的互感現(xiàn)象可以利用。()3．只有閉合的回路才能產(chǎn)生互感。()答案：1.×2.√3.×[釋疑難·對點練]理解互感現(xiàn)象1．互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應現(xiàn)象，它不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間，而且可以發(fā)生于任何相互靠近的電路之間。2．互感現(xiàn)象可以把能量由一個電路傳到另一個電路。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。3．在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作，這時需要設法減小電路間的互感。[試身手]1.在同一鐵芯上繞著兩個線圈A、B，兩電源相同，單刀雙擲開關(guān)原來接在位置1，現(xiàn)在把它從位置1扳向位置2，如圖所示，試判斷在此過程中，在電阻R上的電流方向是()A．先是P→Q，再是Q→PB．先是Q→P，再是P→QC．始終是Q→PD．始終是P→Q解析：選A單刀雙擲開關(guān)接在位置1上時，A線圈中的電流恒定不變，在鐵芯中產(chǎn)生的磁場方向是沿鐵芯自右向左。當單刀雙擲開關(guān)由位置1扳向位置2的過程中，通過線圈A中的電流，先沿原方向減小到零，再由零增大到原電流值，所以B中產(chǎn)生的感應電流需要分兩個階段分析：(1)在A中電流沿原方向減小到零的過程中，A的磁場自右向左減弱，導致穿過線圈B的磁通量減小。由楞次定律知，線圈B中會產(chǎn)生右上左下的感應電流，即流過電阻R的電流方向是P→Q；(2)在A中電流由零增大到原方向的電流的過程中，A的磁場自右向左增強，導致穿過線圈B的磁通量增大。由楞次定律知，線圈B中會產(chǎn)生左上右下的感應電流，即通過電阻R的電流方向是Q→P。綜上分析知，全過程中流過電阻R的電流方向先是P→Q，然后是Q→P，所以A對。自感現(xiàn)象和自感系數(shù)[探新知·基礎(chǔ)練]1．自感現(xiàn)象當一個線圈中的電流變化時，它產(chǎn)生的變化的磁場在它本身激發(fā)出感應電動勢的現(xiàn)象。2．自感電動勢由于自感而產(chǎn)生的感應電動勢。3．通電自感和斷電自感電路現(xiàn)象自感電動勢的作用通電自感接通電源的瞬間，燈泡A1逐漸地亮起來阻礙電流的增加斷電自感斷開開關(guān)的瞬間，燈泡A逐漸變暗，直至熄滅阻礙電流的減小4．自感電動勢的大小E＝Leq\f(ΔI,Δt)，其中L是自感系數(shù)，簡稱自感或電感，單位：亨利，符號為H。5．自感系數(shù)大小的決定因素自感系數(shù)與線圈的大小、形狀、圈數(shù)，以及是否有鐵芯等因素有關(guān)。[辨是非](對的劃“√”，錯的劃“×”)1．線圈的自感系數(shù)與電流大小無關(guān)，與電流的變化率有關(guān)。()2．線圈自感電動勢的大小與自感系數(shù)L有關(guān)，反過來，L與自感電動勢也有關(guān)。()3．線圈中電流最大的瞬間可能沒有自感電動勢。()答案：1.×2.×3.√[釋疑難·對點練]1．對自感電動勢的理解(1)產(chǎn)生原因：通過線圈的電流發(fā)生變化，導致穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，因而在原線圈上產(chǎn)生感應電動勢。(2)自感電動勢的方向：當原電流增大時，自感電動勢的方向與原電流方向相反；當原電流減小時，自感電動勢的方向與原電流方向相同。(3)自感電動勢的作用：阻礙原電流的變化，起到推遲電流變化的作用。2．對自感現(xiàn)象的分析思路(1)明確通過自感線圈的電流的變化情況(是增大還是減小)。(2)根據(jù)“增反減同”，判斷自感電動勢的方向。(3)分析阻礙的結(jié)果：當電流增強時，由于自感電動勢的作用，線圈中的電流逐漸增大，與線圈串聯(lián)的元件中的電流也逐漸增大；當電流減小時，由于自感電動勢的作用，線圈中的電流逐漸減小，與線圈串聯(lián)的元件中的電流也逐漸減小。3．自感現(xiàn)象中，燈泡亮度變化的問題分析通斷電時燈泡亮度變化問題，關(guān)鍵要搞清楚電路的連接情況，根據(jù)電路特點進行具體分析。與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖通電時電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮電流I1突然變大，然后逐漸減小達到穩(wěn)定斷電時電流逐漸減小燈泡逐漸變暗電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2①若I2≤I1，燈泡逐漸變暗②若I2＞I1，燈泡閃亮一下后逐漸變暗，兩種情況燈泡電流方向均改變[試身手]2.如圖所示，L為自感系數(shù)較大的線圈，電路穩(wěn)定后小燈泡正常發(fā)光，斷開開關(guān)S的瞬間會有()A．燈A立即熄滅B．燈A慢慢熄滅C．燈A突然閃亮一下再慢慢熄滅D．燈A突然閃亮一下再突然熄滅解析：選A當開關(guān)S斷開時，雖然通過自感線圈的電流從有變到無，線圈產(chǎn)生自感電動勢，但由于線圈L與燈A串聯(lián)，在S斷開后，不能形成閉合回路，因此燈A在開關(guān)斷開后立即熄滅。故A正確。通電自感與斷電自感兩種自感現(xiàn)象的對比分析比較項目通電自感斷電自感電路圖器材要求A1、A2同規(guī)格，R＝RL，L較大L很大(有鐵芯)現(xiàn)象在S閉合的瞬間，A2燈立即亮起來，A1燈逐漸變亮，最終一樣亮在開關(guān)S斷開時，燈A逐漸熄滅或突然閃亮一下后再漸漸熄滅原因由于開關(guān)閉合時，通過線圈的電流增大，使線圈產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了電流的增大，使流過A1燈的電流比流過A2燈的電流增加得慢斷開開關(guān)S時，通過線圈L的電流減小，產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了電流的減小，使電流繼續(xù)存在一段時間；在S斷開后，通過L的電流反向通過燈A，若RL＜RA，原來的IL＞IA，則燈A熄滅前要閃亮一下，若RL≥RA，原來的IL≤IA，則燈A逐漸熄滅不再閃亮一下能量轉(zhuǎn)化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場能磁場能轉(zhuǎn)化為電能[特別提醒]斷電自感中燈泡閃亮是有條件的，不是必然的，燈泡亮一會再逐漸熄滅也是有條件的，即燈泡與線圈在斷電后能構(gòu)成閉合回路。[典例1]如圖所示電路甲、乙中，自感線圈L的電阻很小，接通S，使電路達到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，下列說法正確的是()A．在電路甲中，斷開S，A將立即熄滅B．在電路甲中，斷開S，A將先變得更亮，然后逐漸變暗C．在電路乙中，斷開S，A將逐漸變暗D．在電路乙中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗[思路點撥]eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(\x(電路甲中，S處于閉合狀態(tài)時，IL＝IA),\x(電路乙中，S處于閉合狀態(tài)時，IL＞IA)))→eq\x(S斷開后，均產(chǎn)生斷電自感現(xiàn)象)→eq\x(兩燈泡的電流均從S閉合時的IL開始減小)[解析]電路甲中，燈泡A與電感線圈L在同一個支路中，流過的電流相同，斷開開關(guān)S時，線圈L中的自感電動勢的作用使得支路中的電流瞬間不變，以后漸漸變小，A、B錯誤。電路乙中，燈泡A所在支路的電流比電感線圈所在支路的電流要小(因為電感線圈的電阻很小)，斷開開關(guān)S時，電感線圈的自感電動勢要阻礙電流變小，此瞬間電感線圈中的電流不變，電感線圈相當于一個電源給燈泡A供電。因此反向流過A的電流瞬間變大，然后逐漸變小，所以燈泡要先更亮一下，然后漸漸變暗，C錯誤，D正確。[答案]D1．斷開開關(guān)后，燈泡是否瞬間變得更亮，取決于電路穩(wěn)定時兩支路中電流的大小關(guān)系，即由兩支路中電阻的大小關(guān)系決定。2．若斷開開關(guān)后，線圈與燈泡不能組成閉合回路，則燈泡會立即熄滅。3．自感線圈直流電阻小與直流電阻不計含義不同，穩(wěn)定時，前者相當于定值電阻，后者出現(xiàn)短路現(xiàn)象。[典例2]如圖所示的電路，可用來測定自感系數(shù)較大的線圈的直流電阻，線圈兩端并聯(lián)一個電壓表，用來測量自感線圈兩端的直流電壓，在實驗完畢后，將電路拆開時應()A．先斷開開關(guān)S1 B．先斷開開關(guān)S2C．先拆去電流表 D．先拆去電阻R[解析]題圖所示電路實際上就是伏安法測電感線圈的直流電阻的電路，在實驗完畢后，由于線圈的自感問題，若電路拆去的先后順序不對，可能會燒壞電表。當S1、S2閉合，電路穩(wěn)定時，線圈中的電流方向是a→b，電壓表右端為“＋”，左端為“－”，指針正向偏轉(zhuǎn)，若先斷開S1或先拆電流表或先拆去電阻R瞬間，線圈中產(chǎn)生的自感電動勢相當于瞬間電源，其a端相當于電源的負極，b端相當于電源的正極，此時電壓表兩端被加了一個反向電壓，指針反偏。由“自感系數(shù)較大的線圈”知其反偏電壓很大，會燒壞電壓表。先斷開S2，由于電壓表內(nèi)阻很大，電路中總電阻變化很小，電流幾乎不變，不會損壞其他器件，故應先斷開S2。故B正確。[答案]B自感現(xiàn)象中的圖象問題[典例3]如圖所示的電路中，S閉合且穩(wěn)定后流過電感線圈的電流是2A，流過燈泡D的電流是1A，現(xiàn)將S突然斷開，S斷開前后，能正確反映流過燈泡D的電流i隨時間t變化關(guān)系的圖象是()[解析]開關(guān)S斷開前，通過燈泡D的電流是穩(wěn)定的，其值為1A。開關(guān)S斷開瞬間，自感線圈的支路由于自感現(xiàn)象會產(chǎn)生與線圈中原電流方向相同的感應電動勢，使線圈中的電流從原來的2A逐漸減小，方向不變，且同燈泡D構(gòu)成回路，通過燈泡D的電流和線圈L中的電流相同，也是從2A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，D對。[答案]D電感線圈L中電流變化時，自感電動勢對電流有阻礙作用，隨時間延續(xù)，其阻礙作用逐漸變小。在圖象上體現(xiàn)為通過線圈的電流不會突變。圖象上要注意電流的正負(即方向)。[課堂對點鞏固]1．(多選)通過一個線圈的電流在均勻增大時，這個線圈的()A．自感系數(shù)也將均勻增大B．自感電動勢也將均勻增大C．磁通量也將均勻增大D．自感系數(shù)和自感電動勢不變解析：選CD線圈的磁通量與電流大小有關(guān)，電流增大，磁通量增大，故C項正確；而自感系數(shù)由線圈本身決定，與電流大小無關(guān)；自感電動勢E＝Leq\f(ΔI,Δt)，與自感系數(shù)和電流變化率有關(guān)，對于給定的線圈，L一定，已知電流均勻增大，說明電流變化率恒定，故自感電動勢不變，D項正確。2．關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下列說法錯誤的是()A．自感電動勢越大，自感系數(shù)也越大B．把線圈中的鐵芯抽出一些，自感系數(shù)減小C．把線圈匝數(shù)增加一些，自感系數(shù)變大D．電感是自感系數(shù)的簡稱解析：選A自感系數(shù)是由線圈本身決定的，簡稱電感。線圈越長，單位長度上的匝數(shù)越多，橫截面積越大，它的自感系數(shù)就越大，有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時要大得多。A錯誤。3．(多選)如圖所示，L為一純電感線圈(即電阻為零)，LA是一燈泡，下列說法正確的是()A．開關(guān)S接通瞬間，無電流通過燈泡B．開關(guān)S接通后，電路穩(wěn)定時，無電流通過燈泡C．開關(guān)S斷開瞬間，無電流通過燈泡D．開關(guān)S接通瞬間，燈泡中有從a到b的電流，而在開關(guān)S斷開瞬間，燈泡中有從b到a的電流解析：選BD開關(guān)S接通瞬間，燈泡中有從a到b的電流，A錯誤；線圈由于自感作用，通過它的電流逐漸增加，開關(guān)S接通后，電路穩(wěn)定時，純電感線圈將燈泡短路，燈泡中無電流通過，B正確；開關(guān)S斷開的瞬間，由于線圈的自感作用，線圈中原有向右的電流將逐漸減小，線圈與燈泡形成回路，故燈泡中有從b到a的瞬間電流，C錯誤，D正確。4.如圖所示，閉合電路中的螺線管可自由伸縮，螺線管有一定的長度，燈泡具有一定的亮度。若將一軟鐵棒從螺線管左邊迅速插入螺線管內(nèi)，則將看到()A．燈泡變暗 B．燈泡變亮C．螺線管縮短 D．螺線管長度不變解析：選A當軟鐵棒插入螺線管中時，穿過螺線管的磁通量增加，故產(chǎn)生反向的自感電動勢，使總電流減小，燈泡變暗，每匝線圈間同向電流吸引力減小，螺線管變長。故A正確。eq\a\vs4\al(---------------)[課堂小結(jié)]eq\a\vs4\al(---------------)[課時跟蹤檢測(七)]一、單項選擇題1．關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下面說法正確的是()A．線圈的自感系數(shù)越大，自感電動勢一定越大B．線圈中電流等于零時，自感系數(shù)也等于零C．線圈中電流變化越快，自感系數(shù)越大D．線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素及有無鐵芯決定解析：選D自感系數(shù)是線圈本身的固有屬性，只由線圈長短、粗細、匝數(shù)、有無鐵芯等因素決定，而與電流大小、變化快慢等外部因素無關(guān)。自感電動勢的大小與線圈自感系數(shù)及電流變化率有關(guān)，A、B、C錯，D對。2．關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．感應電流一定和原來的電流方向相反B．對于同一線圈，當電流變化越大時，線圈產(chǎn)生的自感電動勢也越大C．對于同一線圈，當電流變化越快時，線圈的自感系數(shù)也越大D．對于同一線圈，當電流變化越快時，線圈中的自感電動勢也越大解析：選D當電流增大時，感應電流的方向與原來的電流方向相反，當電流減小時，感應電流的方向與原來的電流方向相同，故選項A錯誤；自感電動勢的大小與電流變化快慢有關(guān)，與電流變化大小無關(guān)，故選項B錯誤，D正確；自感系數(shù)只取決于線圈本身的因素，與電流變化情況無關(guān)，故選項C錯誤。3.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，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(chǎn)生的自感電動勢互相抵消B．當電路中的電流變化時，兩股導線中產(chǎn)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(chǎn)生的磁通量互相抵消D．以上說法均不對解析：選C由于采用了雙線繞法，兩根平行導線中的電流反向，它們產(chǎn)生的磁通量相互抵消。不論導線中的電流如何變化，線圈中的磁通量始終為零，所以消除了自感現(xiàn)象的影響。C正確。4.在如圖所示的電路中，兩個相同的電流表G1和G2的零點均在刻度盤中央，當電流從“＋”接線柱流入時，指針向左擺；當電流從“－”接線柱流入時，指針向右擺。在電路接通后再斷開開關(guān)S的瞬間，下列說法中正確的是()A．G1指針向右擺，G2指針向左擺B．G1指針向左擺，G2指針向右擺C．兩表指針都向右擺D．兩表指針都向左擺解析：選B當開關(guān)S閉合時，流經(jīng)電感線圈L的電流方向自左向右。當斷開開關(guān)S的瞬間，通過線圈L的電流將變小，根據(jù)楞次定律可知，感應電流方向與原電流方向相同，也將是自左向右流，以阻礙原電流減小的變化。在由L、G2、R及G1組成的閉合回路中，感應電流將從G2的負接線柱流入，因而G2的指針向右擺；感應電流將從G1的正接線柱流入，因而G1的指針向左擺。故B正確。5.如圖所示電路中，A、B是相同的兩燈泡。L是一個帶鐵芯的線圈，電阻可不計，調(diào)節(jié)R，電路穩(wěn)定時兩燈泡都正常發(fā)光，則在開關(guān)閉合和斷開時()A．兩燈同時變亮、同時熄滅B．閉合S時，B燈比A燈先到達正常發(fā)光狀態(tài)C．斷開S時，A、B兩燈都不會立即熄滅，通過A、B兩燈的電流方向都與原電流方向相同D．斷開S時，A燈會突然閃亮一下后再熄滅解析：選B閉合S時，由于L的自感作用，A燈逐漸變亮，B燈立即變亮，穩(wěn)定時兩燈一樣亮，故A錯，B對；斷開S時，由于L的自感作用，A、B兩燈都不會立即熄滅，通過A燈的電流方向不變，但通過B燈的電流反向，故C錯；因通過A燈的電流不會比原來的大，故A燈不會閃亮一下再熄滅，故D錯。6.如圖所示電路中，A、B是兩個完全相同的燈泡，L是一個理想電感線圈，說法正確的是()A．S閉合時，A逐漸變亮，然后逐漸熄滅B．S閉合時，B立即亮，然后逐漸熄滅C．S閉合足夠長時間后，B發(fā)光，而A熄滅D．S閉合足夠長時間后，B熄滅，而A發(fā)光解析：選C閉合S瞬間，電流增大，線圈L中產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流增加，A燈立即變亮，此時電容器電荷量為零，兩板之間電壓也為零，故B燈逐漸變亮；電流穩(wěn)定后，線圈兩端電壓為零，A燈熄滅，B燈達到最大亮度。故C正確。7．在如圖所示的電路中，兩個相同的小燈泡A1和A2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線圈L和一個滑動變阻器R。閉合開關(guān)S后，調(diào)整R，使A1和A2發(fā)光的亮度一樣，此時流過兩個燈泡的電流均為I。然后，斷開開關(guān)S。若t′時刻再閉合開關(guān)S，則在t′前后的一小段時間內(nèi)，選項圖中能正確反映流過A1的電流i1、流過A2的電流i2隨時間t變化的是()解析：選B由題中給出的電路可知，電路由L與A1和A2與R兩個支路并聯(lián)，在t′時刻，A1支路的電流因為有L的自感作用，所以i1由0逐漸增大，A2支路為純電阻電路，i2不存在逐漸增大的過程，所以選項B正確。二、多項選擇題8．下列說法正確的是()A．當線圈中電流不變時，線圈中沒有自感電動勢B．當線圈中電流反向時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電流的方向相反C．當線圈中電流增大時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反D．當線圈中電流減小時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反解析：選AC當線圈中電流不變時，穿過線圈的磁通量沒有變化，沒有自感電動勢，A正確；當線圈中的電流反向時，原來的電流產(chǎn)生的磁通量減小，由楞次定律可知，自感電動勢產(chǎn)生的自感電流的磁場將阻礙磁通量的減小，故自感電動勢的方向與原電流的方向相同，故B錯誤；當線圈中的電流增大時，穿過線圈的磁通量增大，自感電動勢產(chǎn)生的自感電流的磁場將阻礙其增大，故自感電動勢的方向與原電流方向相反，所以C正確；同理可知D錯誤。9.如圖所示，電池的電動勢為E，內(nèi)阻不計，線圈自感系數(shù)較大，直流電阻不計。當開關(guān)S閉合后，下列