第六节互感和自感

第六节互感和自感[教材自读]一、互感现象1．定义：绕在同一铁芯上的两个不相连的线圈，当其中一个线圈的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生，这种现象叫做互感．2．应用：利用互感现象可以把由一个线圈传递到另一个线圈．二、自感现象1．定义：当一个线圈中的电流发生变化时，它所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，同样也会在它本身激发出感应电动势．这种由于导体本身的而使自身产生电磁感应现象叫做自感．三、自感系数自感系数L简称自感或电感，它跟线圈的、、以及是否有等因素有关。单位：，符号是H.常用的还有(mH)和(μH)．换算关系是：1H＝mH＝μH.自感电动势的大小取决于和本身电流．四、磁场的能量当线圈中有电流时就会在线圈周围产生磁场，就储存在磁场中．[思考讨论]如何才能增大线圈的自感电动势？提示：(1)增大自感系数，具体方法如下：①增加线圈匝数；②增大线圈面积；③插入铁芯．(2)使电流变化加快．[基础自测]1．一个线圈的电流在均匀增大，则这个线圈的()A．自感系数也将均匀增大B．自感电动势也将均匀增大C．磁通量的变化率也将均匀增大D．自感系数、自感电动势都不变图12．如图1所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S的瞬间会有()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3．当线圈中电流改变时，线圈中会产生感应电流，下列叙述正确的是()A．感应电流的方向总是与线圈中的电流方向相反B．当原电流增大时，感应电流的方向与线圈的原电流方向相反C．感应电流阻碍线圈中电流的变化，使电流保持不变D．感应电流阻碍线圈中电流的变化，但电流最终还是要变化4．如图2所示，线圈L的自感系数很大，且其电阻可以忽略不计，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，在S闭合和断开的过程中，L1、L2的亮度变化情况是(灯丝不断)()A．S闭合，L1亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2立即不亮，L1逐渐变亮B．S闭合，L1不亮，L2很亮；S断开，L1、L2立即不亮C．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2亮度不变；S断开，L2立即不亮，L1亮一下才灭D．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2则逐渐变得更亮；S断开，L2立即不亮，L1亮一下才灭图25.如图3所示，自感线圈L的电阻很小，接通S使电路达到稳定，灯泡A发光，下列说法正确的是()A．在电路(a)中，断开S，A将渐渐变暗B．在电路(a)中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗C．在电路(b)中，断开S，A将渐渐变暗图3D．在电路(b)中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗6．在匀强磁场中放一个平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图4所示，导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面．假设除ab导线外其余部分电阻不计．欲使M所包围的小闭合线圈N中产生顺时针方向的感应电流，导线ab应该()A．匀速向右运动B．加速向右运动C．减速向右运动D．减速向左运动图47．如图5所示的电路中，L1和L2是两个完全相同的灯泡，线圈L的电阻忽略不计，下列说法中正确的是()A．闭合S时，L2先亮，L1后亮，最后一样亮B．断开S时，L2立刻熄灭，L1过一会熄灭C．L1中的电流始终从a到bD．L2中的电流始终从d到c图58．如图6所示，两个电阻均为R，L的电阻及电池内阻均可忽略，S原来断开，电路中电流I0＝E2R.现将S闭合，于是电路中产生自感电动势，此自感电动势的作用是()A．使电路的电流减小，最后由I0减到零B．有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I0C．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，但电流还是增大，最后变为2I0第六节学案答案[思考讨论]提示：(1)增大自感系数，具体方法如下：①增加线圈匝数；②增大线圈面积；③插入铁芯．(2)使电流变化加快．1.答案：D解析：自感系数是描述线圈本身特征的物理量，不随电流而变；电流均匀变化，则磁通量的变化率和自感电动势均不变，故D选项正确．2.答案：A解析：当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到无，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A在S断开后不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开后立即熄灭．故正确答案为A.3.答案：BD解析：原电流增大时，感应电流的方向与原电流方向相反；感应电流阻碍原电流的变化，但不能阻止其变化．故选B、D.4.答案：D解析：当S接通时，L的自感系数很大，对电流的阻碍作用较大，此时相当于L1和L2串接后与电源相连，L1和L2同时亮．随着L中电流的增大，因L的直流电阻不计，L的分流作用增大，L1中的电流逐渐减小为零．由于总电阻变小，总电流变大，L2中的电流增大，L2灯变得更亮．当S断开时，L2中无电流，立即熄灭，而电感L将要维持本身的电流不变，L与L1组成闭合电路，L1灯要亮一下后再熄灭．综上所述，选项D正确．5.[答案]AD[思路点拨](1)判断S闭合时A、L中电流的方向及大小．(2)明确S断开时由于自感电动势，L中电流变化情况．(3)由L中电流变化情况，根据A、L的连接关系，确定灯泡中电流的变化情况．[解析]图(a)中，灯泡A与电感线圈L在同一个支路中，流过的电流相同，断开开关S时，线圈L中产生的自感电动势使得支路中的电流瞬间不变，以后渐渐变小，A正确，B错误．图(b)中，灯泡A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小(因为电感线圈的电阻很小)，断开开关S时，电感线圈的自感电动势要阻碍电流变小，此瞬间电感线圈中的电流不变，电感线圈相当于一个电源给灯A供电，因此反向流过A的电流瞬间要变大，然后逐渐变小，所以灯泡要先更亮一下，然后渐渐变暗，C错误，D正确．6.答案：C解析：导线ab匀速运动时，ab中产生恒定的感应电动势，通过M的电流不变，大线圈内部的磁场不变，小线圈中不产生感应电流．只有当导线ab做变速运动使通过M的电流变化时，才能使穿过小线圈N的磁通量发生变化产生感应电流．小线圈N内产生顺时针方向的感应电流，必须是从外向里穿过N的磁通量在不断减弱，或是从里向外穿过N的磁通量在不断增强．当导线ab向右运动时，穿过N的磁场方向是从外向里的，为达到N中感应电流为顺时针，必须ab减速向右运动．当ab加速向左运动也可达到题目的要求．故C选项正确．7.答案：A解析：闭合S时，L2中立即有从d到c的电流，先亮．由于自感作用，线圈中产生与原电流方向相反的自感电动势，对原电流大小起阻碍作用，通过线圈的电流逐渐增加，所以L1逐渐变亮．电路稳定后自感作用消失，线圈L相当于导线，所以L1、L2一样亮．断开S时，L2中由电源提供的电流瞬间消失，但是L中的电流由于自感的阻碍作用将逐渐减小，方向不变，该电流与L1、L2形成回路，因此，L1、L2将过一会同时熄灭．L1中的电流始终由b到a，L2中的电流先由d到c，后由c到d.综上所述，只有A项正确．8.[答案]D[思路点拨]在线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍电流的变化，但“阻碍”不是“阻止”，“阻碍”实质上是“延缓”．当S闭合之后，电路达到稳定时，I＝ER＝2I0，但在此之前线圈L的作用是阻碍电路中的电流达到2I0，即推迟、延缓了这一过程．[解析]开关闭合时，一个电阻被短路，电路总电阻由2R减小到R，电路中的总电流将由I0增大到2I0.如果电路中没有线圈，开关闭合后电流由I0增大到2I0的过程所经历的时间很短．当电路中有多匝线圈时，闭合S后，在电流增大的过程中，穿过线圈的磁通量在变化(增大)，线圈中要发生电磁感应现象，感应电流的磁场要阻碍磁通量的增大，感应电动势的方向与电路中原来的电流方向相反，电路中的电流由I0增大到2I0的过程所花的时间要延长；线圈的匝数越多，绕得越密，过程持续的时间越长，最终电流增大到2I0.故正确选项为D.