选择性必修 第二册4 互感和自感学案设计

2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第二册

2.4互感和自感 学案

学习目标

1、通过实验，了解互感现象和自感现象以及它们在生产生活中的应用。

2、能够根据电磁感应的有关规律分析通电、断电时自感现象的成因以及能量转化问题。

3、了解自感电动势的计算式，知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量。

4、认识互感和自感是电磁感应现象的特例，感悟特殊现象中有它的普遍规律，而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点。

重点难点

1、自感现象及自感系数。（重点）

2、分析自感电动势对原电流变化产生的阻碍作用。（难点）

3、通、断电自感演示实验中的现象解释。（难点）

自主探究

一、互感现象

1、互感和互感电动势：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，这种感应电动势叫做互感电动势。

2、应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器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靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作。

二、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不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在它本身激发出感应电动势，这种现象称为自感。由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势。

三、自感系数

1、自感电动势：E＝L，其中是电流的变化率；L是自感系数，简称自感或电感单位：亨利，符号：H。

2、自感系数与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关。

四、磁场的能量

1、线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。

2、线圈中电流减小时，磁场中的能量释放出来转化为电能。

探究思考

一、通电自感和断电自感

1、通电自感和断电自感的比较

2、自感中“闪亮”与“不闪亮”问题

【典例一】1、如图所示的电路中，L为电感线圈(直流电阻不计)，A、B为两灯泡，以下结论正确的是(   )

A.闭合开关S时，A先亮，B后亮

B.闭合开关S时，A、B同时亮，之后B变暗直至熄灭，A变亮

C.先闭合开关S，电路稳定后再断开开关S时，A熄灭，B先变亮再逐渐熄灭

D.先闭合开关S，电路稳定后再断开开关S时，A、B两灯都亮一下再逐渐熄灭

解题思路： 闭合开关S时，电路中立即有了电流，故灯泡A、B同时变亮，线圈会产生自感电动势，电流缓慢增加，当电流稳定后，线圈相当于直导线，灯泡B被短路，故开关闭合时，A、B同时亮，但B逐渐熄灭，A更亮，故A错误，B正确；断开S时，A灯立即熄灭，线圈产生自感电动势，和灯泡B构成闭合回路，B灯先闪亮后逐渐熄灭，故C正确，D错误.

答案：BC

二、电感和电阻对电流的阻碍作用比较

1、电感和电阻对电流的阻碍作用比较

2、两种阻碍作用产生的原因分析

线圈对恒定电流的阻碍作用，是由绕制线圈的导线的电阻决定的，对恒定电流阻碍作用的产生原因，是金属对定向运动电子的阻碍作用；而线圈对变化电流的阻碍作用（除了导线的电阻外），是由线圈的自感现象引起的，当通过线圈中的电流变化时，穿过线圈的磁通量发生变化，产生自感电动势，阻碍线圈中电流的变化。

3、两种阻碍作用产生的效果分析

在通电线圈中（所加电压为U），电流的稳定值为，由此可知，线圈的电阻决定了电流的稳定值。L越大，电流由零增大到稳定值的时间越长，也就是说，电阻决定着电流所能达到的稳定值，电感对变化电流的阻碍作用决定着电流达到稳定值所需的时间。

【典例二】2、如图所示的电路中，电容C和电感L的值都很大，L的电阻不计，A、B是完全相同的两个灯泡.当开关S闭合时，下列说法中正确的是(   )

A.A灯比B灯先亮，然后A灯熄灭 B.B灯比A灯先亮，然后B灯熄灭

C.A灯、B灯一起亮，然后A灯熄灭 D.A灯、B灯一起亮，然后B灯熄灭

解题思路： 因A灯串联了一个电感线圈，由于电感线圈阻碍电流的变化，故A灯后亮；而B灯串联了一个电容器，故B灯亮一下然后熄灭，故B正确。

答案： B

随堂训练

1、在生产实际中，有些高压直流电路含有自感系数很大的线圈，当电路中的开关S由闭合到断开时，线圈会产生很大的自感电动势，使开关S处产生电弧，危及操作人员的人身安全.为了避免电弧的产生，可在线圈处并联一个元件，下列方案可行的是(   )

A. B. C. D.

答案：D

2、如图所示是日光灯的电路图，日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成.关于日光灯的原理，下列说法不正确的是(   )

A.日光灯启动，利用了镇流器中线圈的自感现象

B.日光灯正常发光时，镇流器起着降压限流的作用

C.日光灯正常发光后取下启动器，日光灯仍能正常工作

D.日光灯正常发光后取下启动器，日光灯不能正常工作

答案： D

3、如图所示，灯泡与定值电阻的阻值均为，是自感系数较大的线圈，当闭合、断开且电路稳定时，两灯亮度相同，再闭合，待电路稳定后将断开，下列说法中正确的是（   ）

A.灯将比原来更亮一下后熄灭 B.灯将比原来更亮一下后熄灭

C.有电流通过灯，方向为 D.有电流通过灯，方向为

答案：D

4、“千人震”实验可以用如图所示的电路完成.电路主要由几位同学手拉手与一节电动势为1.5 V的干电池、几根导线、开关和一个有铁芯的多匝线圈构成.以下说法正确的是(   )

A.在闭合开关瞬间会使连成一串的同学有触电感觉

B.在断开开关瞬间会使连成一串的同学有触电感觉

C.人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流

D.人有触电感觉时有很高电压加在两手间且左边电势高

答案：BD