XX省专用学年高中学习物理第四章节电磁感应第节互感及自感讲义含解析新人教选修.doc

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第6节互感和自感
1．当一个线圈中的电流变化时，会在另一个线圈中产生感觉电动势，这种现象叫互感，互感的过程是一个能量传达的过程。
2．当一个线圈中的电流变化时，会在它本身激发出感觉电动势，叫自感电动势，自感电动势的作用是阻截线圈自己电流的变化。
3．自感电动势的大小为E＝L，其中L为自感系数，它与线圈大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素相关。
4．当电源断开时，线圈中的电流不会立刻消失，说明线圈中积蓄了磁场能。
一、互感现象
1．定义
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两个相互凑近的线圈，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感觉电动势的现象。产生的电动势叫做互感电动势。
2．应用
互感现象能够把能量由一个线圈传达到另一个线圈，变压器、收音机的“磁性天线”就是利用互感现象制成的。
3．危害
互感现象能发生在任何两个相互凑近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路正常工作。
二、自感现象和自感系数
1．自感现象
当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场在它本身激发出感觉电动势的现象。
2．自感电动势
由于自感而产生的感觉电动势。
3．自感电动势的大小
E＝L，其中L是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，符号为H。
4．自感系数大小的决定因素
自感系数与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯
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等因素相关。
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，电源的能量输送给磁场，积蓄在磁场中。
(2)线圈中电流减小时：磁场中的能量释放出来转变为电能。
2．电的“惯性”
自感电动势有阻截线圈中电流变化的“惯性”。
1．自主思考——判一判
(1)两线圈相距较近时，能够产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象。(×)
(2)在实际生活中，有的互感现象是有害的，有的互感现象能够利用。(√)
(3)只有闭合的回路才能产生互感。(×)
(4)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率相关。(×)
(5)线圈自感电动势的大小与自感系数L相关，反过来，L与自感电动势也相关。(×)
(6)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。(√)
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2．合作探究——议一议
(1)怎样理解互感现象？
提示：互感现象是一种常有的电磁感觉现象，它不单发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且能够发生于任何相互凑近的电路之间。
(2)断电自感现象中，为什么有的灯泡渐渐熄灭，有的灯泡闪亮后再渐渐熄灭？
提示：断电前，流过灯泡的电流I1取决于灯泡两头的电压和灯泡自己的电阻，断电后，流过灯泡的电流取决于线圈中的电流，设线圈中电流断电前为I2，断电后渐渐减小，则灯泡中电流也由I2渐渐减小。所以，若I2≤I1，灯泡中电流由I2渐渐减小，灯泡渐渐变暗；若I2>I1，灯泡中电流先增大后减小，灯泡闪亮后渐渐熄灭。
(3)断电自感现象中，在断开开关后，灯泡仍旧亮一会，是否违背能量守恒定律？
提示：不违背。断电时，积蓄在线圈内的磁场能转变为电能，用以维持回路保持一准时间的电流，直到电流为零时，磁场能全部转变为电能并经过灯泡(或电阻)转变为内能，可见自感现象按照能量守恒定律。
对通电自感的理解
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如下列图的电路，两灯泡规格相同，接通开关后调节电阻R，使两个灯泡亮度相同，然后断开电路，再次接通的瞬间：
条件
现象
原因
S闭合
A2先亮
由于A2支路为纯电阻，不产生自感现象
的瞬间
A1渐渐亮起
由于L的自感作用阻截A1支路电流增大
[典例]　如下列图，灯L1、L2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，L1、L2同时发光，接着L1变暗，L2更亮，最后L1熄灭
B．S闭合瞬间，L1不亮，L2立刻亮
C．S闭合瞬间，L1、L2都不立刻亮
D．稳定后再断开S的瞬间，L2熄灭，L1比L2(原先亮度)更亮
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[思路点拨]　解答此题应把握以下两点：
(1)闭合S瞬间，线圈L由于自感，对电流有阻截作用，等稳定后，由于线圈L的电阻可忽略，所以相当于短路。
(2)断开S的瞬间，线圈L由于自感，且线圈L与灯泡L1组成了回路，所以电流不会立刻消失。
[解析]　S接通的瞬间，线圈L支路中电流从无到有发生变化，因此，线圈L中产生的自感电动势阻截电流增加。由于有铁芯，自感系数较大，