高中物理学案：4.6 互感和自感1.pdf

1-学案 15 互感和自感【学习目标】1.了解互感现象及其应用.2.能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象.3.了解自感电动势的表达式 ELIt，知道自感系数的决定因素.4.了解自感现象中的能量转化 一、互感现象 问题设计 如图 1 所示电路中，两个线圈之间并没有导线相连，为什么闭合开关时，电流表指针会发生偏转呢？图 1 要点提炼 1定义：两个相互靠近的线圈，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应电动势，这种现象叫互感 2作用：利用互感现象可以把 由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器、收音机的磁性天线 3危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，电力工程和电子电路中，有时会影响电路正常工作 二、自感现象 问题设计 1通电自感：如图 2 所示，开关 S 闭合的时候两个灯泡的发光情况有什么不同？-2-图 2 2断电自感：如图 3 所示，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关 图 3(1)开关断开前后，流过灯泡的电流方向有何关系？(2)在断开过程中，有时灯泡闪亮一下再熄灭，有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭，请分析上述两种现象的原因是什么？要点提炼 1定义：当一个线圈中的电流自身发生变化时，它产生的 (填“变化”或“不变”)的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在本身激发出感应电动势的电磁感应现象 2公式：ELIt，其中 L 是自感系数，简称自感或电感，单位：符号：H.1 mH H；1 H H 3决定因素：与线圈的大小、形状、，以及是否有铁芯等因素有关，与 E、I、t等无关 4对通电自感和断电自感现象的分析 自感电动势总是 线圈中电流的变化，但不能 线圈中电流的变化(1)通电瞬间自感电动势 电流的增加，与线圈串联的灯泡在通电后会逐渐变亮，直到稳定通电瞬间自感线圈处相当于断路，电流稳定时自感线圈相当于导线(2)以图 3 电路为例，断电时自感线圈处相当于电源，若断电前，自感线圈电流大小 IL大于灯泡的电流 IA则灯会闪亮一下再熄灭；若断电前自感线圈中的电流 IL 灯泡中的电流 IA则不会出现闪亮，而是逐渐熄灭要注意断电前后通过灯泡的电流方向是否变化 一、互感现象的理解与应用 例 1 如图 4 所示，是一种延时装置的原理图，当 S1闭合时，电磁铁 F 将衔铁 D 吸下，C 线路接通；当 S1断开时，由于电磁感应作用，D 将延迟一段时间才被释放则()-3-图 4 A由于 A 线圈的电磁感应作用，才产生延时释放 D 的作用 B由于 B 线圈的电磁感应作用，才产生延时释放 D 的作用 C如果断开 B 线圈的开关 S2，无延时作用 D如果断开 B 线圈的开关 S2，延时将变化 二、自感现象的分析 例 2 如图 5 所示，电感线圈 L 的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻 R2阻值约等于 R1的两倍，则()图 5 A闭合开关 S 时，LA、LB同时达到最亮，且 LB更亮一些 B闭合开关 S 时，LA、LB均慢慢亮起来，且 LA更亮一些 C断开开关 S 时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭 D断开开关 S 时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭 针对训练 如图 6 所示，L 为一纯电感线圈(即电阻为零)，LA是一灯泡，下列说法正确的是()图 6 A开关 S 接通瞬间，无电流通过灯泡 B开关 S 接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡 C开关 S 断开瞬间，无电流通过灯泡 D开关 S 接通瞬间，灯泡中有从 a 到 b 的电流，而在开关 S 断开瞬间，灯泡中有从 b 到 a 的电流 三、自感现象的图象问题-4-例 3 如图 7 所示的电路中，S 闭合且稳定后流过电感线圈的电流是 2 A，流过灯泡的电流是 1 A，现将 S 突然断开，S 断开前后，能正确反映流过灯泡的电流 i 随时间 t 变化关系的图象是()图 7 1(对互感现象的理解与应用)在无线电仪器中，常需要在距离较近处安装两个线圈，并要求当一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈中的电流的影响尽量小则图中两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是()2(对自感现象的理解)关于自感现象，下列说法正确的是()A感应电流一定和原来的电流方向相反 B对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大-5-C对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大 D对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大 3(自感现象的分析)如图 8 所示电路中，、是两只相同的电流表，电感线圈 L 的直流电阻与电阻 R 阻值相等下面判断正确的是()图 8 A开关 S 接通的瞬间，电流表的读数大于错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源的读数 B开关 S 接通的瞬间，电流表的读数小于的读数 C开关 S 接通，电路稳定后再断开的瞬间，电流表的读数大于的读数 D开关 S 接通，电路稳定后再断开的瞬间，电流表的读数等于的读数 4.如图 9 所示的电路中，L 是一自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2、D3是三个完全相同的灯泡，E 是内阻不计的电源在 t0 时刻，闭合开关 S，电路稳定后在 t1时刻断开开关 S.规定以电路稳定时流过 D1、D2的电流方向为正方向，分别用 I1、I2表示流过 D1和 D2的电流，则下列图中能定性描述电流随时间 t 变化关系的是()图 9 题组一 互感现象的理解与应用 1.如图 1 所示是套在同一铁芯上的两个线圈，左线圈与电源、变阻器及开关相连，右线圈与-6-电流表连成一闭合电路在下列情况下，电流表指针不偏转的是()图 1 A开关 S 合上或断开的瞬间 B开关 S 合上后，左线圈中通过恒定的电流时 C开关 S 合上后，移动滑动变阻器滑片增大其阻值时 D开关 S 合上后，移动滑动变阻器滑片减小其阻值时 2.无线电力传输目前取得重大突破，在日本展出了一种非接触式电源供应系统这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图 2 所示下列说法正确的是()图 2 A若 A 线圈中输入电流，B 线圈中就会产生感应电动势 B只有 A 线圈中输入变化的电流，B 线圈中才会产生感应电动势 CA 中电流越大，B 中感应电动势越大 DA 中电流变化越快，B 中感应电动势越大 题组二 自感现象的分析 3关于线圈的自感系数，下面说法正确的是()A线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大 B线圈中电流等于零时，自感系数也等于零 C线圈中电流变化越快，自感系数越大 D线圈的自感系数由线圈本身的性质及有无铁芯决定 4.如图 3 所示，L 为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡 A 正常发光，当断开开关 S 的瞬间会有()-7-图 3 A灯 A 立即熄灭 B灯 A 慢慢熄灭 C灯 A 突然闪亮一下再慢慢熄灭 D灯 A 突然闪亮一下再突然熄灭 5.如图 4 所示，两个电阻阻值均为 R，电感线圈 L 的电阻及电池内阻均可忽略不计，S 原来断开，电路中电流 I0E2R，现将 S 闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的作用是()图 4 A使电路的电流减小，最后由 I0减小到零 B有阻碍电流增大的作用，最后电流小于 I0 C有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变 D有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为 2I0 6.如图 5 所示的电路中，线圈 L 的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，A、B 是两个相同的灯泡，下列说法中正确的是()图 5 AS 闭合后，A、B 同时发光且亮度不变 BS 闭合后，A 立即发光，然后又逐渐熄灭 CS 断开的瞬间，A、B 同时熄灭 DS 断开的瞬间，A 再次发光，然后又逐渐熄灭 7如图 6 所示甲、乙电路，电阻 R 和自感线圈 L 的电阻都很小接通 S，使电路达到稳定，-8-灯泡 A 发光，则()图 6 A在电路甲中，断开 S，A 将逐渐变暗 B在电路甲中，断开 S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗 C在电路乙中，断开 S，A 将逐渐变暗 D在电路乙中，断开 S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗 8.如图 7 所示，闭合电路中的螺线管可自由伸缩，螺线管有一定的长度，这时灯泡具有一定的亮度，若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内，则将看到()图 7 A灯泡变暗 B灯泡变亮 C螺线管缩短 D螺线管伸长 9.在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，如图 8 所示，其道理是()图 8 A当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势相互抵消 B当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消 C当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消 D当电路中的电流变化时，电流的变化量相互抵消 题组三 自感现象的图象问题 10在如图 9 所示的电路中，两个相同的小灯泡 L1和 L2分别串联一个带铁芯的电感线圈 L 和一个滑动变阻器 R.闭合开关 S 后，调节 R，使 L1和 L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的-9-电流均为 I.然后，断开 S.若 t时刻再闭合 S，则在 t前后的一小段时间内，能正确反映流过 L1的电流 i1、流过 L2的电流 i2随时间 t 变化的图象是()图 9 11.如图 10 所示的电路中，电源的电动势为 E，内阻为 r，电感 L 的电阻不计，电阻 R 的阻值大于灯泡 D 的阻值，在 t0 时刻闭合开关 S，经过一段时间后，在 tt1时刻断开 S，下列表示 A、B 两点间电压 UAB随时间 t 变化的图象中，正确的是()图 10 12.如图 11 所示，电源的电动势为 E10 V，内阻不计，L 与 R 的电阻值均为 5，两灯泡的电阻值均为 RS10.图 11(1)求断开 S 的瞬间，灯泡 L1两端的电压；(2)定性画出断开 S 前后一段时间内通过 L1的电流随时间的变化规律 -10-。