19.6互感和自感（原卷版）

19.6互感和自感要點(diǎn)一.互感現(xiàn)象1.定義相互靠近但互不相連的兩個(gè)線圈，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象叫作互感這種感應(yīng)電動(dòng)勢叫作互感電動(dòng)勢．2.互感現(xiàn)象的特點(diǎn)1.互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2.互感現(xiàn)象可以發(fā)生在繞在同一鐵芯上的兩個(gè)線圈之間，也可以發(fā)生在兩個(gè)相互靠近的電路之間。3.利用互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)電路傳遞到另一個(gè)電路。（變壓器原理）處理方法：可利用楞次定律、右手定則及左手定則分析線圈中感應(yīng)電流的方向，或從能量角度分析。3.互感的應(yīng)用與危害1.應(yīng)用變壓器、收音機(jī)的磁性天線都是利用互感現(xiàn)象制成的.2.危害在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作，這時(shí)要設(shè)法減小電路間的互感．例如在電路板的刻制時(shí)就要設(shè)法減小電路間的互感現(xiàn)象.要點(diǎn)二.自感現(xiàn)象及自感系數(shù)1.自感現(xiàn)象一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場在它本身激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象，角自感現(xiàn)象。2.自感電動(dòng)勢1.定義自感現(xiàn)象產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫作自感電動(dòng)勢.2.作用總是阻礙原導(dǎo)體中原電流的變化，起推遲電流變化作用。電的“慣性”：自感電動(dòng)勢有阻礙線圈中電流變化的“慣性”。3.方向①當(dāng)原電流增加時(shí)：自感電動(dòng)勢阻礙原電流的增加，方向與原電流方向相反.②當(dāng)原電流減小時(shí):自感電動(dòng)勢阻礙原電流的減小，方向與原電流方向相同.注意：自感電動(dòng)勢總要阻礙引起自感的原電流的變化，但阻止不住，只是變化得慢了.5.大小自感電動(dòng)勢的大?。篍＝Leq\f(ΔI,Δt)2.自感系數(shù)L1.定義L是線圈的自感系數(shù)，簡稱自感或電感。2.物理意義：表征線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢_本領(lǐng)大小的物理量。數(shù)值上等于通過線圈的電流在1秒內(nèi)改變1安時(shí)產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢的大小。3.單位：亨利，H還有毫亨（mH）和微亨（μH）1H＝103mH＝106μH。4.決定線圈自感系數(shù)大小的因素：1.線圈的大小、形狀、圈數(shù)以及是否有鐵芯等。2.線圈越粗、匝數(shù)越多、自感系數(shù)越大；有鐵芯自感系數(shù)大于無鐵芯。3.自感磁場中的能量及特點(diǎn)1.能量轉(zhuǎn)化(1)線圈中電流從無到有，磁場從無到有，電源把能量輸送給磁場，儲(chǔ)存在磁場中。(2)線圈中電流減小時(shí)，磁場中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為電能。2.自感特點(diǎn)(1)自感電動(dòng)勢總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化。(2)通過線圈中的電流不能發(fā)生突變，只能緩慢變化。(3)電流穩(wěn)定時(shí)，自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體。(4)線圈的自感系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越明顯，自感電動(dòng)勢只是延緩了過程的進(jìn)行，但它不能使過程停止，更不能使過程反向。4.自感現(xiàn)象的應(yīng)用及危害1.應(yīng)用電感線圈可以延續(xù)電流的變化時(shí)間，起到一定的穩(wěn)定電流的作用，在交流電路中，常用電感線圈來通直流阻交流，通低頻阻高頻。電感線圈在各種電器設(shè)備和無線電技術(shù)中應(yīng)用廣泛，如日光燈電路中的鎮(zhèn)流器、LC振蕩電路等。2.危害及防止在切斷自感系數(shù)很大、電流很強(qiáng)的電路的瞬間，會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢，形成電弧，危及工作人員和設(shè)備安全，在這類電路中應(yīng)采用特別的開關(guān)；制作精密電阻時(shí)，采用雙線繞法來消除自感現(xiàn)象。要點(diǎn)三.通電自感和斷電自感1.通電自感和斷電自感電路結(jié)構(gòu)串聯(lián)并聯(lián)電路圖器材A1、A2同規(guī)格，R＝RL，L較大L很大(有鐵芯)現(xiàn)象通電時(shí)在S閉合瞬間，燈A2立即亮起來，燈A1逐漸變亮，最終一樣亮燈A立即亮，然后逐漸變暗達(dá)到穩(wěn)定斷電時(shí)回路電流減小，燈泡逐漸變暗，A1電流方向不變，A2電流反向①若I2≤I1，燈泡逐漸變暗；②若I2＞I1，燈泡閃亮后逐漸變暗．兩種情況下燈泡中電流方向均改變自感電動(dòng)勢作用自感電動(dòng)勢總是阻礙原電流的變化2.自感現(xiàn)象的“三種狀態(tài)”“一個(gè)特點(diǎn)”(1)三種狀態(tài)①線圈通電瞬間可把自感線圈看成斷路。②斷電時(shí)自感線圈相當(dāng)于電源。③電流穩(wěn)定后，自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)體電阻，理想線圈的電阻為0，相當(dāng)于短路。(2)一個(gè)特點(diǎn)在發(fā)生自感現(xiàn)象時(shí)，線圈中電流不發(fā)生“突變”。要點(diǎn)四.閃亮和不閃亮問題開關(guān)閉合時(shí)，電源路端電壓為，線圈的電阻為，燈泡的電阻為，則通過線圈的電流為IL=URL，通過燈泡的電流為IA若，有，斷開開關(guān)的瞬間，通過燈泡的電流會(huì)瞬間增大，燈泡會(huì)閃亮一下。若，有，斷開開關(guān)后，通過燈泡的電流減小，燈泡不會(huì)閃亮一下。要點(diǎn)五.電感和電阻的比較類型電阻R電感L阻礙對象對電流對變化電流表現(xiàn)導(dǎo)體發(fā)熱產(chǎn)生自感現(xiàn)象大小因素電阻越大，阻礙作用越大，產(chǎn)生電勢差越大電感越大，電流變化越快，對電流阻礙作用越大，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢絕對因素長度，橫截面積，電阻率，溫度長度，橫截面積，匝數(shù)，有無鐵芯聯(lián)系電阻和電感都是反應(yīng)導(dǎo)體本身性質(zhì)的物理量題型1.互感及自感現(xiàn)象及特點(diǎn)經(jīng)典例題典例1關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說法中正確的是（）A．對于同一線圈，當(dāng)電流變化較快時(shí)，線圈中的自感系數(shù)也較大B．線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢較大的其自感系數(shù)一定較大C．感應(yīng)電流不一定和原電流方向相反D．對于同一線圈，電流變化越快，線圈中的自感電動(dòng)勢越大典例2關(guān)于線圈的自感系數(shù)、自感電動(dòng)勢的下列說法中正確的是（）A．線圈中電流變化越大，線圈自感系數(shù)越大B．對于某一線圈，自感電動(dòng)勢正比于電流的變化量C．一個(gè)線圈的電流均勻增大，這個(gè)線圈的自感系數(shù)、自感電動(dòng)勢都不變D．自感電動(dòng)勢總與原電流方向相反鞏固提升鞏固1自感系數(shù)L的單位，如果用國際單位制的基本單位的符號(hào)來表示，正確的是（）A．s·V/A B．kg·m2/（A2·s2）C．N·m/A D．kg·V（A·s2）鞏固2無線充電技術(shù)能實(shí)現(xiàn)能量的無線傳輸，如圖是無線充電設(shè)備給充電，下列關(guān)于無線充電的說法正確的是（）A．充電的原理主要利用了自感B．充電設(shè)備與不接觸也能充電C．充電設(shè)備與的充電電流一定相等D．充電設(shè)備中的線圈通恒定電流也可以對無線充電鞏固3目前的無線充電技術(shù)（圖甲）已經(jīng)成熟，其工作過程可簡化為圖乙所示，A、B兩個(gè)線圈彼此靠近平行放置，當(dāng)線圈A接通工作電源時(shí)，線圈B中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，并對與其相連的電池充電。下列說法正確的是（）A．只要線圈A中輸入電流，線圈B中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢B．若線圈A中輸入變化的電流，線圈B中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢也會(huì)發(fā)生變化C．線圈A中輸入的電流越大，線圈B中感應(yīng)電動(dòng)勢越大D．線圈A中輸入的電流變化越快，線圈B中感應(yīng)電動(dòng)勢越大鞏固4如圖所示為無線充電原理圖，由與充電基座相連的送電線圈和與電池相連的受電線圈構(gòu)成。當(dāng)送電線圈通入周期性變化的電流時(shí)，就會(huì)在受電線圈中感應(yīng)出電流，從而實(shí)現(xiàn)為充電。在充電過程中（）A．送電線圈中產(chǎn)生均勻變化的磁場B．送電線圈中產(chǎn)生周期性變化的磁場C．送電線圈和受電線圈通過互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)能量傳遞D．電池是直流電源，所以受電線圈輸出的是恒定電流題型2.通電與斷電自感現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)分析經(jīng)典例題典例1如圖所示，L是直流電阻不計(jì)的帶鐵芯線圈，A、B是完全相同的小燈泡。下列說法正確的是（）A．閉合S瞬間，A燈比B燈先亮B．閉合S瞬間，A燈立即亮，B燈逐漸變亮C．?dāng)嚅_S瞬間，通過B燈的電流方向從左向右D．?dāng)嚅_S瞬間，A燈立即熄滅，B燈閃亮后熄滅典例2如圖所示，L為自感線圈，閉合開關(guān)S，燈D1立即變亮，另一個(gè)相同的燈D2逐漸變亮，最終D1比D2亮(D1、D2規(guī)格相同）。則（）A．滑動(dòng)變阻器R的阻值小于自感線圈L的直流電阻阻值B．滑動(dòng)變阻器R的阻值大于自感線圈L的直流電阻阻值C．?dāng)嚅_S，燈D1閃亮后逐漸熄滅D．?dāng)嚅_S，燈D1逐漸熄滅典例3如圖所示的電路中，a、b、A．合上開關(guān)后，a、B．合上開關(guān)后，c燈先亮起來，a、bC．?dāng)嚅_開關(guān)后，a、D．?dāng)嚅_開關(guān)后，a燈先熄滅，接著b、鞏固提升鞏固1圖甲和圖乙是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖，L1和L2為電感線圈。實(shí)驗(yàn)時(shí)，斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個(gè)相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是（）A．圖甲中，A1與L1的電阻值相同B．圖甲中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流小于L1中電流C．圖乙中，變阻器R與L2的電阻值相同D．圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等鞏固2如圖所示的電路（a）、（b）中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小。接通開關(guān)S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則（）A．在電路（a）中，斷開S，A立即熄滅B．在電路（a）中，斷開S，A將在原亮度基礎(chǔ)上漸漸變暗C．在電路（b）中，斷開S，A立即熄滅D．在電路（b）中，斷開S，A將在原亮度基礎(chǔ)上漸漸變暗鞏固3如圖所示，L1和L2是兩個(gè)相同的小燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈，其電阻與R相同，由于存在自感現(xiàn)象，在開關(guān)S接通和斷開時(shí)，L1、L2先后亮暗的順序是（）A．接通時(shí)，L2先達(dá)最亮；斷開時(shí)，L2先暗B．接通時(shí)，L1先達(dá)最亮；斷開時(shí)，L1后暗C．接通時(shí)，L2先達(dá)最亮；斷開時(shí)，L2后暗D．接通時(shí)，L1先達(dá)最亮；斷開時(shí)，L1先暗拓展拔高拓展1在如圖所示的電路中，兩個(gè)完全相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個(gè)帶鐵芯的電感線圈L和一個(gè)滑動(dòng)變阻器R。閉合開關(guān)S待電路穩(wěn)定后，調(diào)整R的滑片使L1和L2亮度一樣，此時(shí)通過兩個(gè)燈泡的電流均為I。在之后的t0時(shí)刻斷開S，則在如圖所示的圖像中，能正確反映t0前后的一小段時(shí)間內(nèi)通過L1的電流i1和通過L2的電流i2隨時(shí)間t變化關(guān)系的是()拓展2如圖所示，用電流傳感器研究自感現(xiàn)象.電源內(nèi)阻不可忽略，線圈的自感系數(shù)較大，其直流電阻小于電阻R的阻值.t＝0時(shí)刻閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，t1時(shí)刻斷開S，電流傳感器連接計(jì)算機(jī)分別描繪了整個(gè)過程線圈中的電流IL和電阻中的電流IR隨時(shí)間t變化的圖象.下列圖象中可能正確的是()A．B．C． D．拓展3如圖所示，燈泡A、B與定值電阻的阻值均為R，L是自感系數(shù)較大的線圈，S1閉合穩(wěn)定后，當(dāng)S2斷開且電路穩(wěn)定時(shí)，A、B兩燈亮度相同，再閉合S2，待電路穩(wěn)定后將S1斷開，下列說法正確的是（）A．B燈立即熄滅B．A燈亮一下后熄滅C．有電流通過B燈，方向?yàn)閏→dD．有電流通過A燈，方向?yàn)閎→a題型3.含電容器和二極管的自感現(xiàn)象分析經(jīng)典例題典例1如圖所示的電路中，三個(gè)燈泡L1、L2、L3的電阻相等（且不考慮溫度對電阻的影響），電感LA．S閉合瞬間，L1、L2、B．S閉合瞬間，L1逐漸變亮，L2、C．S從閉合狀態(tài)突然斷開時(shí)，L1、L2、D．S從閉合狀態(tài)突然斷開時(shí)，L1、L2、鞏固提升鞏固1如圖，線圈L的自感系數(shù)極大，直流電阻忽略不計(jì)；D1、D2是兩個(gè)二極管，當(dāng)電流從“＋”流向“－”時(shí)能通過，反之不通過；R0是保護(hù)電阻，則()A．閉合S之后，B燈慢慢變亮