资源简介

第四节　互感和自感
[学习目标]　1．了解互感与自感现象，认识自感电动势对电路中电流的影响．2．了解自感系数及自感电动势的表达式E＝L，知道自感系数的决定因素．3．了解生活和生产中的自感现象的应用与防治．
知识点一　互感现象
当线圈A中电流发生变化时，它产生的变化的磁场在线圈B中激发出了感应电动势．根据对称性思想，线圈B中感应电流的变化，同时也会在线圈A中产生相应的感应电动势．这种现象称为互感，所产生的感应电动势称为互感电动势．互感现象也可以发生在两个互相靠近的电路之间．
知识点二　自感现象
1．自感现象：当线圈中的电流发生变化时，线圈本身产生的感应电动势，阻碍原来电流变化的现象．
2．通电自感和断电自感
项目 电路 现象 自感电动势的作用
通电自感 接通电源的瞬间，灯泡A1逐渐亮起来 阻碍电流的增加
断电自感 断开开关的瞬间，灯泡A逐渐熄灭 阻碍电流的减小
3．自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势．
知识点三　自感系数
1．定义：描述通电线圈自身特性的物理量，又称自感或电感．
2．物理意义：表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量．
3．大小的决定因素：与线圈的大小、形状、匝数以及有无铁芯等因素有关．
4．单位：国际单位是亨利，简称亨，符号是H，常用的还有毫亨(mH)和微亨(μH)，1 H＝103 mH＝106 μH．
知识点四　生活、生产中的自感现象
1．自感现象广泛地存在于生活、生产之中．人们常常利用自感现象，比如通过断电自感来产生高压，日光灯、汽车发动机点火器、煤气灶电子点火器等都利用了这一原理．
2．自感现象也会产生危害，生产中的大型电动机一般都有自感系数很大的线圈．当电路中开关断开时，线圈会产生很大的自感电动势，使开关的闸刀和固定夹片之间的空气电离而变成导体，形成电弧．这不仅会烧坏开关，甚至还会危害到操作人员的安全，因此，切断这种电路时必须采用特制的安全开关．
1．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”)
(1)自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象． (√)
(2)线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反． (×)
(3)线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关． (√)
(4)线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定． (√)
(5)当电流增加时，自感电动势的方向与原来的电流反向，当电流减小时与原来的电流同向． (√)
2．通过一个线圈的电流在均匀增大时，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．磁通量保持不变
D．自感系数和自感电动势不变
D　[线圈的磁通量与电流大小有关，电流增大，磁通量增大，C错误；自感系数由线圈本身决定，与电流大小无关，A错误；自感电动势E＝L，与自感系数和电流变化率有关，对于给定的线圈，L一定，已知电流均匀增大，说明电流变化率恒定，故自感电动势不变，B错误，D正确．]
3．(多选)如图所示，带铁芯的自感线圈的电阻与电阻R的阻值相同，A1和A2是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是(　　)
A．闭合S瞬间，电流表A1示数小于A2示数
B．闭合S瞬间，电流表A1示数等于A2示数
C．断开S瞬间，电流表A1示数大于A2示数
D．断开S瞬间，电流表A1示数等于A2示数
AD　[闭合S瞬间，由于自感线圈L的阻碍，使得I1(1)如图所示为一小型变压器，其两线圈并不连接，它们是怎样完成能量传递的？
提示：通过互感，能量从一个线圈传递到另一线圈．
(2)如图所示，在演示断电自感实验时，有时灯泡D会闪亮一下，然后逐渐熄灭，你能说出是什么原因导致的吗？
提示：若线圈L的阻值RL小于灯泡阻值RD时，断电前稳定状态下电流IL＞ID．断电后L与D构成回路，断电瞬间由于自感现象，IL将延迟减弱，则流过灯泡D的电流为IL大于原电流，所以会使灯泡闪亮一下后再逐渐熄灭．
考点1　互感现象的理解
1．互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何相互靠近的电路之间．
2．互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路．变压器就是利用互感现象制成的．
3．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，这时要求设法减小电路间的互感．
【典例1】　(多选)如图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(　　)
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，延时时间变长
BC　[线圈A中的磁场随开关S1的闭合而产生，随S1的断开而消失．当S1闭合时，线圈A中的磁场穿过线圈B，当S2闭合、S1断开时，线圈A在线圈B中的磁场变弱，线圈B中有感应电流，B中电流产生的磁场继续吸引D而起到延时的作用，所以选项B正确，A错误；若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，所以选项C正确，D错误．]
[跟进训练]
1．如图所示，1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路．通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件．关于该实验下列说法正确的是(　　)
A．闭合开关S的瞬间，电流表G中有a→b的感应电流
B．闭合开关S的瞬间，电流表G中有b→a的感应电流
C．闭合开关S后，在减小电阻R的过程中，电流表G中有a→b的感应电流
D．闭合开关S后，在减小电阻R的过程中，电流表G中有b→a的感应电流
C　[闭合与断开开关S的瞬间，穿过线圈B的磁通量都不发生变化，电流表G中均无感应电流，故A、B错误；闭合开关S后，在减小电阻R的过程中，线圈A中的电流增大，则通过线圈B的磁通量增大，根据右手螺旋定则可确定穿过线圈B的磁场方向，再根据楞次定律可知电流表G中有a→b的感应电流，故C正确，D错误．]
考点2　自感现象的理解
1．对自感现象的理解：自感现象是一种电磁感应现象，遵从法拉第电磁感应定律和楞次定律．
2．对自感电动势的理解
(1)产生原因：通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势．
(2)自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势方向与原电流方向相同(增反减同)．
(3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用．
3．对电感线圈阻碍作用的理解
(1)若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变．
(2)若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的．
【典例2】　关于线圈中自感电动势大小的说法中正确的是(　　)
A．电感一定时，电流变化越大，自感电动势越大
B．电感一定时，电流变化越快，自感电动势越大
C．通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零
D．通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大
B　[由自感电动势E＝L可知，当L一定时，E与成正比，即电感一定时，电流变化越快，自感电动势越大，故A错误，B正确；通过线圈的电流为零的瞬间，电流变化率不一定为零，自感电动势不一定为零，通过线圈的电流为最大值的瞬间，电流变化率可能为零，自感电动势也可能为零，故C、D均错误．]
　(1)电流变化时，电感线圈产生自感电动势，对电流的变化有阻碍作用．
(2)电流稳定时，电感线圈不产生自感电动势，相当于一段导体，阻值即为直流电阻．
[跟进训练]
2．如图所示的电路中，电源电动势为E，线圈L的电阻不计．以下判断正确的是(　　)
A．闭合S，稳定后，电容器两端电压为E
B．闭合S，稳定后，电容器的a极带正电
C．断开S的瞬间，电容器的a极板将带正电
D．断开S的瞬间，电容器的a极板将带负电
C　[闭合S，稳定后，线圈L相当于导线，则电容器被短路，则其两端电压为零，故A错误；电容器两端的电压为零，a极板不带电，故B错误；断开S的瞬间，线圈L中电流减小，产生自感电动势，相当于电源，给电容器充电，根据线圈中的电流方向不变，则电容器的a极板将带正电，故C正确，D错误．]
考点3　通电自感与断电自感问题通电自感与断电自感的比较
项目 通电自感 断电自感
电路图
器材要求 A1、A2同规格，R＝RL，L较大 L很大(有铁芯)，RL RA
现象 在S闭合瞬间，A2灯立即亮起来，A1灯逐渐变亮，最终一样亮 在开关S断开时，灯A突然闪亮一下后再渐渐熄灭(当抽掉铁芯后，重做实验，断开开关S时，会看到灯A马上熄灭)
原因 由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，使流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增加得慢 断开开关S时，流过电感线圈L的电流减小，使线圈产生自感电动势，阻碍电流的减小，使电流继续存在一段时间；在S断开后，通过L的电流反向通过电灯A，且由于RL RA，使得流过A灯的电流在开关断开瞬间突然增大，从而使A灯的发光功率突然变大
能量转 化情况 电能转化为磁场能 磁场能转化为电能
【典例3】　(多选)图中两个电路是研究自感现象的电路，对实验结果的描述正确的是(　　)
A．接通开关时，灯A2立即就亮，A1稍晚一会儿亮
B．接通开关时，灯A1立即就亮，A2稍晚一会儿亮
C．断开开关时，灯A1立即熄灭，A2稍晚一会儿熄灭
D．断开开关时，灯A2立即熄灭，A1稍晚一会儿熄灭
[思路点拨]　①与线圈L串联的灯泡与线圈中电流一定相等．②与线圈L并联的灯泡的电流与线圈中电流可以不同．
AC　[接通开关时，A2立即就亮，A1与线圈串联，由于自感电动势的作用，电流逐渐变大，所以A1稍晚一会儿亮，A正确，B错误；断开开关时，A1立即熄灭，A2由于和线圈构成回路，回路中电流逐渐减小，所以稍晚一会儿熄灭，C正确，D错误．]
　通、断电自感现象的判断技巧
(1)通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增大，且与电流方向相反，使电流相对缓慢地增大．
(2)断电时线圈产生的自感电动势与原电流方向相同，在与线圈串联的回路中，线圈相当于电源，它提供的电流逐渐减小．
(3)电流稳定时，若线圈有电阻时就相当于一个定值电阻，若不计线圈的电阻时就相当于一根导线．
[跟进训练]
3．(人教版教材改编)如图所示，a、b、c为三个相同的灯泡，额定电压稍大于电源的电动势，电源内阻可以忽略．L是一个本身电阻可忽略的电感线圈．开关S闭合，现突然断开，已知在这一过程中灯泡都不会烧坏，则下列关于c灯泡的说法中正确的是(　　)
A．亮度保持不变
B．将闪亮一下，而后逐渐熄灭
C．将闪亮一下，而后逐渐恢复原来的亮度
D．将变暗一下，而后逐渐恢复原来的亮度
C　[当开关合上，稳定后，灯泡a被短路不亮，b、c两灯的电压为电源电压，通过L的电流为E电压下灯泡工作电流的2倍．开关S断开后，a、b灯串联后与c灯并联接到电路中，由于自感电动势的作用，断电瞬间，通过L的电流也通过c灯，即c灯中原电流的2倍，c灯闪亮，但是稳定后c两端的电压仍是E，所以最终恢复原亮度，故A、B、D错误，C正确．]
1．无线充电是近年发展起来的新技术．如图所示，该技术通过交变磁场在发射线圈和接收线圈间传输能量，内置接收线圈的手机可以直接放在无线充电基座上进行充电．关于无线充电的说法正确的是(　　)
A．无线充电效率高，线圈不发热
B．无线充电基座可以用稳恒直流电源供电
C．无线充电过程主要利用了电磁感应原理
D．无线充电基座可以对所有手机进行无线充电
C　[由于接收线圈的磁通量只是发射线圈产生的一部分，所以无线充电效率低，充电时线圈中有电流，根据电流的热效应，可知线圈会发热，故A错误；如果无线充电基座用稳恒直流电源供电，则接收线圈的磁通量不变，不能产生感应电流，无法对手机充电，故B错误；无线充电过程主要利用互感现象来实现能量传递的，故C正确；如果手机内没有接受线圈，则无线充电基座不可以对手机进行充电，故D错误．]
2．(教材P53T2改编)在如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡．线圈L的自感系数足够大，电阻可以忽略不计，下列说法正确的是(　　)
A．闭合开关S时，A2先亮，A1逐渐变亮
B．闭合开关S时，A1和A2同时亮
C．断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭
D．断开开关S时，流过A2的电流方向向左
A　[当开关S闭合时，灯A2立即发光．电流通过线圈，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，所以A1逐渐亮起来，所以A2比A1先亮，由于线圈直流电阻忽略不计，当电流稳定时，线圈不产生感应电动势，两灯电流相等，亮度相同，故A正确，B错误；稳定后，当开关S断开后，由于自感作用，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，与灯泡A1和A2串联，断开开关S前后通过两灯的电流大小相同，都过一会儿熄灭，灯A2不会闪亮，流过A2的电流方向向右，故C、D错误．]
3．如图是用电流传感器(电流传感器相当于电流表，其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路，电源的电动势为E，内阻为r，自感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻值大于灯泡D的阻值，在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开开关S．在选项图所示的图像中，可能正确表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的是(　　)
A　　　　　　B
C　　　　　　D
B　[闭合开关的瞬间，自感线圈的电阻很大，灯泡中有一定的电流通过，过一段时间，自感线圈的电阻减小，自感线圈与灯泡并联的两端电压减小，故灯泡中的电流变小，选项A、D均错误；当时间再延长，灯泡的电流稳定在某一值上，且大于直流电阻值较大的线圈中的电流；当断开开关时，自感线圈产生自感电动势，自感线圈中的电流与原来的电流方向相同，它与灯泡组成的电路中，通过灯泡的电流方向与断开开关前相反，且电路中的电流比断开开关前灯泡中的稳定电流要小一些，然后电流随自感电动势的减小而慢慢减小到0，选项B正确，C错误．]
回归本节内容，自我完成以下问题：
1．什么叫互感现象？
提示：两个线圈之间并没有导线相连，但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，这种现象叫作互感．
2．什么叫自感现象？
提示：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势，这种现象称为自感．
3．自感电动势对电流的作用？
提示：电流增加时，自感电动势阻碍电流的增加；电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小．
4．自感系数与哪些因素有关？
提示：自感系数只与线圈本身因素，如线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯等有关，与其他因素无关．
日 光 灯
日光灯正常发光时灯管两端只允许通过较低的电流，所以加在灯管上的电压略低于电源电压，但是日光灯开始工作时需要一个较高电压击穿，所以在电路中加入了镇流器，不仅可以在启动时产生较高电压，同时可以在日光灯工作时稳定电流．
如图所示，当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极．220 V的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电．辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长，跟静触片接通，电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路．灯丝很快被电流加热，发射出大量电子．这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开．在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端．灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动．在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离．氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线．在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光．
日光灯正常发光后．由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化．镇流器起到降压限流的作用，使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内．
　镇流器在启动时和在正常工作时起什么作用？启辉器中电容器的作用是什么？
提示：瞬时高压，降压限流作用．避免产生电火花．
课时分层作业(七)　互感和自感
?题组一　自感现象和自感电动势
1．某同学用如图所示的电路研究断电自感现象．闭合开关S，小灯泡发光；再断开S，小灯泡渐渐熄灭．重复多次，仍未出现物理老师课堂演示断电时出现的小灯泡闪亮之后再逐渐熄灭的现象，你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是(　　)
A．电源的电动势较大
B．小灯泡A的灯丝断了
C．线圈L的电阻较小
D．小灯泡A灯丝电阻较小
D　[断开开关时，小灯泡能否发生闪亮，取决于小灯泡的电流有没有增大，与电源的电动势无关，故A错误；小灯泡A的灯丝断了，小灯泡将不亮，故B错误；线圈L的电阻较小，稳定时流过小灯泡的电流小于线圈L的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过小灯泡的电流从线圈L原来的电流逐渐减小，小灯泡发生闪亮现象，故C错误；小灯泡A灯丝电阻较小，稳定时流过小灯泡的电流大于线圈L的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过小灯泡的电流从线圈L原来的电流逐渐减小，小灯泡将不发生闪亮现象，故D正确．]
2．(鲁科版教材改编)在制造精密电阻时，为消除电阻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，如图所示，其道理是(　　)
A．当电路中电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消
B．当电路中电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消
C．当电路中电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消
D．以上说法均不正确
C　[由于采用双线并绕的方法，当有电流通过时，两股导线中的电流方向是相反的，不管电流怎样变化，任何时刻两股电流总是等大反向的，所产生的磁通量也是等大反向的，故总磁通量等于零，在该线圈中不会产生电磁感应现象，因此消除了自感，选项A、B、D错误，只有选项C正确．]
3．下列说法正确的是(　　)
A．感应电流的磁场总是与原磁场方向相反
B．线圈的自感作用是阻碍通过线圈的电流
C．当穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势一定为零
D．自感电动势阻碍原电流的变化
D　[当磁通量增大时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即感应电流的磁场方向取决于引起感应电流的磁通量是增大还是减小，感应电流的方向与原来电流的方向没有关系，故A错误；线圈的自感作用是阻碍通过线圈的电流的变化，不是阻碍电流，故B错误；线圈的电动势的大小与磁通量的大小无关，与磁通量的变化率有关，故C错误；根据线圈自感的特点可知，自感电动势阻碍原电流的变化，故D正确．]
?题组二　通电自感和断电自感分析
4．如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关(　　)
A．P与Q同时熄灭　　 B．P比Q先熄灭
C．Q闪亮后再熄灭 D．P闪亮后再熄灭
D　[由题知，开始时开关S闭合，由于L的电阻很小，通过L的电流较大，Q灯正常发光，P灯微亮，断开开关前通过Q灯的电流远大于通过P灯的电流，断开开关时，Q灯所在电路未闭合，立即熄灭，由于自感，L中产生感应电动势，与P灯组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭，故选D．]
5．某同学想对比电感线圈和小灯泡对电路的影响，他设计了如图所示的电路，电路两端电压恒定，电感线圈和灯泡并联接在电源两端．先闭合开关K，等电路稳定后，再断开开关，发现灯泡突然闪了一下．已知灯泡的规格为“1.25 W　3.0 V”，在实验室找到了两个自感系数相同的线圈A、B，它们的直流电阻分别为10 Ω、5 Ω．下列关于该实验的说法正确的是(　　)
A．选用两个线圈中的任意一个都可以得到上述实验现象
B．闭合开关时，灯泡逐渐亮起来
C．断开开关时，流过电感线圈的电流突然增大
D．断开开关时，流过灯泡的电流改变方向
D　[在断开开关时灯泡闪了一下，说明流过灯泡的电流出现了突然增大的现象，而在断开开关的瞬间，电源给灯泡提供的电流瞬间消失，由于电感线圈自感的影响通过电感线圈的电流不能突变，所以通过电感线圈的电流逐渐减小，这个电流要通过灯泡形成回路，所以在电路稳定时流过电感线圈的电流要大于流过灯泡的电流，所以电感线圈的电阻要小于灯泡的电阻，而灯泡的电阻RL＝＝7.2 Ω，所以电感线圈只能选用B，故A错误；闭合开关时，流过电感线圈的电流逐渐增加，而流过灯泡的电流并不是逐渐增加的，所以灯泡立刻亮起来，故B错误；当断开开关时流过灯泡的电流突然增大，并且电流方向发生改变，而流过电感线圈的电流方向不变，但是电流在逐渐减小，故C错误，D正确．]
6．如图所示，两个定值电阻的阻值均为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I0＝，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(　　)
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，但电流还是增大，最后变为2I0
D　[S闭合，电路中电阻减小，电流增大，线圈产生的自感电动势的作用是阻碍原电流的增大，A错误；阻碍电流增大，不是不让电流增大，而是让电流增大的速度变慢，B、C错误；最后达到稳定时，电路中总电流为I＝＝2I0，故D正确．]
?题组三　自感现象中的图像问题
7．某同学设计了如图甲所示的电路来对比电感线圈和小灯泡对电路的影响，电路两端电压U恒定，A1、A2为完全相同的电流传感器．某次实验中得到通过两电流传感器的I-t图像如图乙所示，关于该实验，下列说法错误的是(　　)
A．该实验演示的是断电自感现象
B．线圈的直流电阻小于灯泡的电阻
C．断开开关后，小灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭
D．乙图中的曲线a表示电流传感器A1测得的数据
D　[由题图乙得，从计时开始两条支路都存在电流，分别是I1和I2，断开K后瞬间，自感线圈的电流要减小，于是自感线圈中产生自感电动势，阻碍自身电流的减小，电流逐渐减小为零，因此本实验是：开关断开，电路中产生了感应电流，演示断电自感现象，故A正确，不符合题意；断开开关前后的一小段时间内，通过自感线圈的电流方向是不变的，则自感线圈所在支路的电流如曲线a所示，即曲线a表示电流传感器A2测得的数据，故D错误，符合题意；I1>I2，说明线圈的直流电阻小于灯泡的电阻，故B正确，不符合题意；断开开关之前通过线圈的电流大于通过小灯泡的电流，则断开开关后，线圈产生自感电动势阻碍电流减小，线圈相当于电源，由于线圈、电阻和灯泡重新组成回路，则小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭，故C正确，不符合题意．故选D．]
8．如图所示，电源电动势为E，其内阻r不可忽略，L1、L2是完全相同的灯泡；线圈L的直流电阻不计，电容器的电容为C．下列说法正确的是(　　)
A．刚接通开关S的瞬间，L1立即亮，L2逐渐变亮
B．合上开关S，电路稳定后，灯泡L1、L2的亮度相同
C．电路稳定后在断开S的瞬间，通过灯泡L1的电流方向向右
D．电路稳定后在断开S的瞬间，通过灯泡L2的电流为零
C　[闭合开关S瞬间L相当于断路，L1和L2串联接入电路，都有电流，可知两个灯泡同时变亮，故A错误；稳定后L相当于一段导线，L1中无电流，L2中有电流，L1不亮，故B错误；断开开关S瞬间，L相当于电源，与L1组成回路，L1中电流方向向右，故C正确；电容器和L2组成回路，断开瞬间电容器有短暂的放电电流，L2中电流不能瞬间为零，故D错误．]
9．如图所示的电路中，A、B、C为三个相同的灯泡，L为直流电阻为零的电感线圈，D为单向导电的二极管(即当二极管中电流从“＋”流向“－”时电阻很小，当电流从“－”流向“＋”时电阻无穷大)．若将闭合的开关S断开，A、B、C三个灯泡中，会出现缓慢变暗的现象的是(　　)
A．仅A灯泡　　　　 B．仅A和B灯泡
C．仅A和C灯泡 D．A、B和C三个灯泡
C　[开关闭合时各支路的电阻相等，则电路中的电流稳定时各支路的电流相等；开关S从闭合状态突然断开时，B、C灯中原来的电流都消失；线圈L产生自感电动势要维持原来的电流，所以自感电动势方向向左，此时B灯的电路中的二极管两端的电压为反向电压，电流不能从左向右通过二极管，所以B灯立即熄灭；此时线圈L与A、C灯组成自感回路，A灯中电流的方向不变，C灯中电流的方向与开始时相反，A、C灯均逐渐变暗，故选C．]
10．如图所示，电源的电动势为E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻值均为5 Ω，两灯泡的电阻值均为RL＝10 Ω，将开关闭合．
(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．
[解析]　(1)电路稳定工作时，由于a、b两点的电势相等，导线ab上无电流通过．因此通过L的电流为
IL＝＝ A＝1 A，
流过L1的电流为IL1＝＝ A＝0.5 A，
断开S的瞬间，由于线圈要维持IL不变，与灯泡L1组成闭合回路，因此通过L1的电流为1 A．
所以此时L1两端的电压为U＝ILRL＝10 V．
(2)断开S前，流过L1的电流为0.5 A不变，而断开S的瞬间，通过L1的电流突变为1 A，且方向也发生变化，然后渐渐减小到零，所以通过L1的电流随时间变化的I-t图像如图所示(t0为断开S的时刻)．
[答案]　(1)10 V　(2)图见解析
1 / 18(共73张PPT)
现代文阅读Ⅰ
把握共性之“新”　打通应考之“脉”
第二章　电磁感应
第四节　互感和自感
[学习目标]　1．了解互感与自感现象，认识自感电动势对电路中电流的影响．2．了解自感系数及自感电动势的表达式E＝L，知道自感系数的决定因素．3．了解生活和生产中的自感现象的应用与防治．
必备知识·自主预习储备
知识点一　互感现象
当线圈A中电流发生变化时，它产生的变化的磁场在线圈B中激发出了__________．根据______思想，线圈B中感应电流的变化，同时也会在线圈A中产生相应的感应电动势．这种现象称为互感，所产生的感应电动势称为__________．互感现象也可以发生在两个互相靠近的____之间．
感应电动势
对称性
互感电动势
电路
知识点二　自感现象
1．自感现象：当线圈中的电流发生变化时，线圈本身产生的__________，阻碍原来电流变化的现象．
2．通电自感和断电自感
项目 电路 现象 自感电动势的作用
通电自感 接通电源的瞬间，灯泡A1__________ ____电流的增加
感应电动势
逐渐亮起来
阻碍
3．自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势．
项目 电路 现象 自感电动势的作用
断电自感 断开开关的瞬间，灯泡A________ ____电流的减小
逐渐熄灭
阻碍
知识点三　自感系数
1．定义：描述_________自身特性的物理量，又称自感或电感．
2．物理意义：表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量．
3．大小的决定因素：与线圈的大小、形状、匝数以及有无____等因素有关．
4．单位：国际单位是亨利，简称亨，符号是___，常用的还有毫亨(mH)和微亨(μH)，1 H＝____ mH＝____ μH．
通电线圈
铁芯
H
103
106
知识点四　生活、生产中的自感现象
1．自感现象广泛地存在于生活、生产之中．人们常常利用自感现象，比如通过断电自感来产生_____，日光灯、汽车发动机点火器、_________________等都利用了这一原理．
2．自感现象也会产生危害，生产中的大型电动机一般都有自感系数很大的线圈．当电路中开关断开时，线圈会产生很大的自感电动势，使开关的闸刀和固定夹片之间的空气电离而变成导体，形成____．这不仅会烧坏开关，甚至还会危害到操作人员的安全，因此，切断这种电路时必须采用特制的_________．
高压
煤气灶电子点火器
电弧
安全开关
1．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”)
(1)自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象． (　　)
(2)线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反． (　　)
(3)线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关． (　　)
(4)线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定． (　　)
(5)当电流增加时，自感电动势的方向与原来的电流反向，当电流减小时与原来的电流同向． (　　)
√
×
√
√
√
2．通过一个线圈的电流在均匀增大时，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．磁通量保持不变
D．自感系数和自感电动势不变
√
D　[线圈的磁通量与电流大小有关，电流增大，磁通量增大，C错误；自感系数由线圈本身决定，与电流大小无关，A错误；自感电动势E＝L，与自感系数和电流变化率有关，对于给定的线圈，L一定，已知电流均匀增大，说明电流变化率恒定，故自感电动势不变，B错误，D正确．]
3．(多选)如图所示，带铁芯的自感线圈的电阻与电阻R的阻值相同，A1和A2是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是(　　)
A．闭合S瞬间，电流表A1示数小于A2示数
B．闭合S瞬间，电流表A1示数等于A2示数
C．断开S瞬间，电流表A1示数大于A2示数
D．断开S瞬间，电流表A1示数等于A2示数
√
√
AD　[闭合S瞬间，由于自感线圈L的阻碍，使得I1关键能力·情境探究达成
(1)如图所示为一小型变压器，其两线圈并不连接，它们是怎样完成能量传递的？
提示：通过互感，能量从一个线圈传递到另一线圈．
(2)如图所示，在演示断电自感实验时，有时灯泡D会闪亮一下，然后逐渐熄灭，你能说出是什么原因导致的吗？
提示：若线圈L的阻值RL小于灯泡阻值RD时，断电前稳定状态下电流IL＞ID．断电后L与D构成回路，断电瞬间由于自感现象，IL将延迟减弱，则流过灯泡D的电流为IL大于原电流，所以会使灯泡闪亮一下后再逐渐熄灭．
考点1　互感现象的理解
1．互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何相互靠近的电路之间．
2．互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路．变压器就是利用互感现象制成的．
3．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，这时要求设法减小电路间的互感．
【典例1】　(多选)如图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(　　)
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，延时时间变长
√
√
BC　[线圈A中的磁场随开关S1的闭合而产生，随S1的断开而消失．当S1闭合时，线圈A中的磁场穿过线圈B，当S2闭合、S1断开时，线圈A在线圈B中的磁场变弱，线圈B中有感应电流，B中电流产生的磁场继续吸引D而起到延时的作用，所以选项B正确，A错误；若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，所以选项C正确，D错误．]
[跟进训练]
1．如图所示，1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路．通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件．关于该实验下列说法正确的是(　　)
A．闭合开关S的瞬间，电流表G中有a→b的感应电流
B．闭合开关S的瞬间，电流表G中有b→a的感应电流
C．闭合开关S后，在减小电阻R的过程中，电流表G
中有a→b的感应电流
D．闭合开关S后，在减小电阻R的过程中，电流表G中有b→a的感应电流
√
C　[闭合与断开开关S的瞬间，穿过线圈B的磁通量都不发生变化，电流表G中均无感应电流，故A、B错误；闭合开关S后，在减小电阻R的过程中，线圈A中的电流增大，则通过线圈B的磁通量增大，根据右手螺旋定则可确定穿过线圈B的磁场方向，再根据楞次定律可知电流表G中有a→b的感应电流，故C正确，D错误．]
考点2　自感现象的理解
1．对自感现象的理解：自感现象是一种电磁感应现象，遵从法拉第电磁感应定律和楞次定律．
2．对自感电动势的理解
(1)产生原因：通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势．
(2)自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势方向与原电流方向相同(增反减同)．
(3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用．
3．对电感线圈阻碍作用的理解
(1)若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变．
(2)若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的．
【典例2】　关于线圈中自感电动势大小的说法中正确的是(　　)
A．电感一定时，电流变化越大，自感电动势越大
B．电感一定时，电流变化越快，自感电动势越大
C．通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零
D．通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大
√
B　[由自感电动势E＝L可知，当L一定时，E与成正比，即电感一定时，电流变化越快，自感电动势越大，故A错误，B正确；通过线圈的电流为零的瞬间，电流变化率不一定为零，自感电动势不一定为零，通过线圈的电流为最大值的瞬间，电流变化率可能为零，自感电动势也可能为零，故C、D均错误．]
规律方法　(1)电流变化时，电感线圈产生自感电动势，对电流的变化有阻碍作用．
(2)电流稳定时，电感线圈不产生自感电动势，相当于一段导体，阻值即为直流电阻．
[跟进训练]
2．如图所示的电路中，电源电动势为E，线圈L的电阻不计．以下判断正确的是(　　)
A．闭合S，稳定后，电容器两端电压为E
B．闭合S，稳定后，电容器的a极带正电
C．断开S的瞬间，电容器的a极板将带正电
D．断开S的瞬间，电容器的a极板将带负电
√
C　[闭合S，稳定后，线圈L相当于导线，则电容器被短路，则其两端电压为零，故A错误；电容器两端的电压为零，a极板不带电，故B错误；断开S的瞬间，线圈L中电流减小，产生自感电动势，相当于电源，给电容器充电，根据线圈中的电流方向不变，则电容器的a极板将带正电，故C正确，D错误．]
考点3　通电自感与断电自感问题通电自感与断电自感的比较
项目 通电自感 断电自感
电路图
器材要求 A1、A2同规格，R＝RL，L较大 L很大(有铁芯)，RL RA
项目 通电自感 断电自感
现象 在S闭合瞬间，A2灯立即亮起来，A1灯逐渐变亮，最终一样亮 在开关S断开时，灯A突然闪亮一下后再渐渐熄灭(当抽掉铁芯后，重做实验，断开开关S时，会看到灯A马上熄灭)
项目 通电自感 断电自感
原因 由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，使流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增加得慢 断开开关S时，流过电感线圈L的电流减小，使线圈产生自感电动势，阻碍电流的减小，使电流继续存在一段时间；在S断开后，通过L的电流反向通过电灯A，且由于RL RA，使得流过A灯的电流在开关断开瞬间突然增大，从而使A灯的发光功率突然变大
项目 通电自感 断电自感
能量转 化情况 电能转化为磁场能 磁场能转化为电能
【典例3】　(多选)图中两个电路是研究自感现象的电路，对实验结果的描述正确的是(　　)

A．接通开关时，灯A2立即就亮，A1稍晚一会儿亮
B．接通开关时，灯A1立即就亮，A2稍晚一会儿亮
C．断开开关时，灯A1立即熄灭，A2稍晚一会儿熄灭
D．断开开关时，灯A2立即熄灭，A1稍晚一会儿熄灭
√
√
[思路点拨]　①与线圈L串联的灯泡与线圈中电流一定相等．②与线圈L并联的灯泡的电流与线圈中电流可以不同．
AC　[接通开关时，A2立即就亮，A1与线圈串联，由于自感电动势的作用，电流逐渐变大，所以A1稍晚一会儿亮，A正确，B错误；断开开关时，A1立即熄灭，A2由于和线圈构成回路，回路中电流逐渐减小，所以稍晚一会儿熄灭，C正确，D错误．]
规律方法　通、断电自感现象的判断技巧
(1)通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增大，且与电流方向相反，使电流相对缓慢地增大．
(2)断电时线圈产生的自感电动势与原电流方向相同，在与线圈串联的回路中，线圈相当于电源，它提供的电流逐渐减小．
(3)电流稳定时，若线圈有电阻时就相当于一个定值电阻，若不计线圈的电阻时就相当于一根导线．
[跟进训练]
3．(人教版教材改编)如图所示，a、b、c为三个相同的灯泡，额定电压稍大于电源的电动势，电源内阻可以忽略．L是一个本身电阻可忽略的电感线圈．开关S闭合，现突然断开，已知在这一过程中灯泡都不会烧坏，则下列关于c灯泡的说法中正确的是(　　)
A．亮度保持不变
B．将闪亮一下，而后逐渐熄灭
C．将闪亮一下，而后逐渐恢复原来的亮度
D．将变暗一下，而后逐渐恢复原来的亮度
√
C　[当开关合上，稳定后，灯泡a被短路不亮，b、c两灯的电压为电源电压，通过L的电流为E电压下灯泡工作电流的2倍．开关S断开后，a、b灯串联后与c灯并联接到电路中，由于自感电动势的作用，断电瞬间，通过L的电流也通过c灯，即c灯中原电流的2倍，c灯闪亮，但是稳定后c两端的电压仍是E，所以最终恢复原亮度，故A、B、D错误，C正确．]
学习效果·随堂评估自测
1．无线充电是近年发展起来的新技术．如图所示，该技术通过交变磁场在发射线圈和接收线圈间传输能量，内置接收线圈的手机可以直接放在无线充电基座上进行充电．关于无线充电的说法正确的是(　　)
A．无线充电效率高，线圈不发热
B．无线充电基座可以用稳恒直流电源供电
C．无线充电过程主要利用了电磁感应原理
D．无线充电基座可以对所有手机进行无线充电
√
C　[由于接收线圈的磁通量只是发射线圈产生的一部分，所以无线充电效率低，充电时线圈中有电流，根据电流的热效应，可知线圈会发热，故A错误；如果无线充电基座用稳恒直流电源供电，则接收线圈的磁通量不变，不能产生感应电流，无法对手机充电，故B错误；无线充电过程主要利用互感现象来实现能量传递的，故C正确；如果手机内没有接受线圈，则无线充电基座不可以对手机进行充电，故D错误．]
2．(教材P53T2改编)在如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡．线圈L的自感系数足够大，电阻可以忽略不计，下列说法正确的是(　　)
A．闭合开关S时，A2先亮，A1逐渐变亮
B．闭合开关S时，A1和A2同时亮
C．断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭
D．断开开关S时，流过A2的电流方向向左
√
A　[当开关S闭合时，灯A2立即发光．电流通过线圈，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，所以A1逐渐亮起来，所以A2比A1先亮，由于线圈直流电阻忽略不计，当电流稳定时，线圈不产生感应电动势，两灯电流相等，亮度相同，故A正确，B错误；稳定后，当开关S断开后，由于自感作用，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，与灯泡A1和A2串联，断开开关S前后通过两灯的电流大小相同，都过一会儿熄灭，灯A2不会闪亮，流过A2的电流方向向右，故C、D错误．]
3．如图是用电流传感器(电流传感器相当于电流表，其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路，电源的电动势为E，内阻为r，自感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻值大于灯泡D的阻值，在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开开关S．在选项图所示的图像中，可能正确表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的是(　　)
√
B　[闭合开关的瞬间，自感线圈的电阻很大，灯泡中有一定的电流通过，过一段时间，自感线圈的电阻减小，自感线圈与灯泡并联的两端电压减小，故灯泡中的电流变小，选项A、D均错误；当时间再延长，灯泡的电流稳定在某一值上，且大于直流电阻值较大的线圈中的电流；当断开开关时，自感线圈产生自感电动势，自感线圈中的电流与原来的电流方向相同，它与灯泡组成的电路中，通过灯泡的电流方向与断开开关前相反，且电路中的电流比断开开关前灯泡中的稳定电流要小一些，然后电流随自感电动势的减小而慢慢减小到0，选项B正确，C错误．]
提示：两个线圈之间并没有导线相连，但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，这种现象叫作互感．
回归本节内容，自我完成以下问题：
1．什么叫互感现象？
提示：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势，这种现象称为自感．
2．什么叫自感现象？
3．自感电动势对电流的作用？
提示：电流增加时，自感电动势阻碍电流的增加；电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小．
提示：自感系数只与线圈本身因素，如线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯等有关，与其他因素无关．
4．自感系数与哪些因素有关？
阅读材料·拓宽物理视野
日 光 灯
日光灯正常发光时灯管两端只允许通过较低的电流，所以加在灯管上的电压略低于电源电压，但是日光灯开始工作时需要一个较高电压击穿，所以在电路中加入了镇流器，不仅可以在启动时产生较高电压，同时可以在日光灯工作时稳定电流．
如图所示，当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极．220 V的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电．辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长，跟静触片接通，电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路．灯丝很快被电流加热，发射出大量电子．这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开．在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端．灯丝受热时发射出来的大量电子，
在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动．在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离．氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线．在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光．
日光灯正常发光后．由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化．镇流器起到降压限流的作用，使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内．
问题　镇流器在启动时和在正常工作时起什么作用？启辉器中电容器的作用是什么？
提示：瞬时高压，降压限流作用．避免产生电火花．
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
课时分层作业(七)　互感和自感
?题组一　自感现象和自感电动势
1．某同学用如图所示的电路研究断电自感现象．闭合开关S，小灯泡发光；再断开S，小灯泡渐渐熄灭．重复多次，仍未出现物理老师课堂演示断电时出现的小灯泡闪亮之后再逐渐熄灭的现象，你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是(　　)
A．电源的电动势较大
B．小灯泡A的灯丝断了
C．线圈L的电阻较小
D．小灯泡A灯丝电阻较小
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
√
D　[断开开关时，小灯泡能否发生闪亮，取决于小灯泡的电流有没有增大，与电源的电动势无关，故A错误；小灯泡A的灯丝断了，小灯泡将不亮，故B错误；线圈L的电阻较小，稳定时流过小灯泡的电流小于线圈L的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过小灯泡的电流从线圈L原来的电流逐渐减小，小灯泡发生闪亮现象，故C错误；小灯泡A灯丝电阻较小，稳定时流过小灯泡的电流大于线圈L的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过小灯泡的电流从线圈L原来的电流逐渐减小，小灯泡将不发生闪亮现象，故D正确．]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
2．(鲁科版教材改编)在制造精密电阻时，为消除电阻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，如图所示，其道理是(　　)
A．当电路中电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消
B．当电路中电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消
C．当电路中电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消
D．以上说法均不正确
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
C　[由于采用双线并绕的方法，当有电流通过时，两股导线中的电流方向是相反的，不管电流怎样变化，任何时刻两股电流总是等大反向的，所产生的磁通量也是等大反向的，故总磁通量等于零，在该线圈中不会产生电磁感应现象，因此消除了自感，选项A、B、D错误，只有选项C正确．]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
√
3．下列说法正确的是(　　)
A．感应电流的磁场总是与原磁场方向相反
B．线圈的自感作用是阻碍通过线圈的电流
C．当穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势一定为零
D．自感电动势阻碍原电流的变化
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
D　[当磁通量增大时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即感应电流的磁场方向取决于引起感应电流的磁通量是增大还是减小，感应电流的方向与原来电流的方向没有关系，故A错误；线圈的自感作用是阻碍通过线圈的电流的变化，不是阻碍电流，故B错误；线圈的电动势的大小与磁通量的大小无关，与磁通量的变化率有关，故C错误；根据线圈自感的特点可知，自感电动势阻碍原电流的变化，故D正确．]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
√
?题组二　通电自感和断电自感分析
4．如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关(　　)
A．P与Q同时熄灭　
B．P比Q先熄灭
C．Q闪亮后再熄灭
D．P闪亮后再熄灭
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
D　[由题知，开始时开关S闭合，由于L的电阻很小，通过L的电流较大，Q灯正常发光，P灯微亮，断开开关前通过Q灯的电流远大于通过P灯的电流，断开开关时，Q灯所在电路未闭合，立即熄灭，由于自感，L中产生感应电动势，与P灯组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭，故选D．]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
√
5．某同学想对比电感线圈和小灯泡对电路的影响，他设计了如图所示的电路，电路两端电压恒定，电感线圈和灯泡并联接在电源两端．先闭合开关K，等电路稳定后，再断开开关，发现灯泡突然闪了一下．已知灯泡的规格为“1.25 W　3.0 V”，在实验室找到了两个自感系数相同的线圈A、B，它们的直流电阻分别为10 Ω、5 Ω．下列关于该实验的说法正确的是(　　)
A．选用两个线圈中的任意一个都可以得到上述实验现象
B．闭合开关时，灯泡逐渐亮起来
C．断开开关时，流过电感线圈的电流突然增大
D．断开开关时，流过灯泡的电流改变方向
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
D　[在断开开关时灯泡闪了一下，说明流过灯泡的电流出现了突然增大的现象，而在断开开关的瞬间，电源给灯泡提供的电流瞬间消失，由于电感线圈自感的影响通过电感线圈的电流不能突变，所以通过电感线圈的电流逐渐减小，这个电流要通过灯泡形成回路，所以在电路稳定时流过电感线圈的电流要大于流过灯泡的电流，所以电感线圈的电阻要小于灯泡的电阻，而灯泡的电阻RL＝＝7.2 Ω，所以电感线圈只能选用B，故A错误；闭合开关时，流过电感线圈的电流逐渐增加，而流过灯泡的电流并不是逐渐增加的，所以灯泡立刻亮起来，故B错误；当断开开关时流过灯泡的电流突然增大，并且电流方向发生改变，而流过电感线圈的电流方向不变，但是电流在逐渐减小，故C错误，D正确．]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
√
6．如图所示，两个定值电阻的阻值均为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I0＝，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(　　)
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，但电流还是增大，最后变为2I0
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
D　[S闭合，电路中电阻减小，电流增大，线圈产生的自感电动势的作用是阻碍原电流的增大，A错误；阻碍电流增大，不是不让电流增大，而是让电流增大的速度变慢，B、C错误；最后达到稳定时，电路中总电流为I＝＝2I0，故D正确．]
√
?题组三　自感现象中的图像问题
7．某同学设计了如图甲所示的电路来对比电感线圈和小灯泡对电路的影响，电路两端电压U恒定，A1、A2为完全相同的电流传感器．某次实验中得到通过两电流传感器的I-t图像如图乙所示，关于该实验，下列说法错误的是(　　)
A．该实验演示的是断电自感现象
B．线圈的直流电阻小于灯泡的电阻
C．断开开关后，小灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭
D．乙图中的曲线a表示电流传感器A1测得的数据
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
D　[由题图乙得，从计时开始两条支路都存在电流，分别是I1和I2，断开K后瞬间，自感线圈的电流要减小，于是自感线圈中产生自感电动势，阻碍自身电流的减小，电流逐渐减小为零，因此本实验是：开关断开，电路中产生了感应电流，演示断电自感现象，故A正确，不符合题意；断开开关前后的一小段时间内，通过自感线圈的电流方向是不变的，则自感线圈所在支路的电流如曲线a所示，即曲线a表示电流传感器A2测得的数据，故D错误，符合题意；I1>I2，说明线圈的直流电阻小于灯泡的电阻，故B正确，不符合题意；断开开关之前通过线圈的电流大于通过小灯泡的电流，则断开开关后，线圈产生自感电动势阻碍电流减小，线圈相当于电源，由于线圈、电阻和灯泡重新组成回路，则小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭，故C正确，不符合题意．故选D．]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
√
8．如图所示，电源电动势为E，其内阻r不可忽略，L1、L2是完全相同的灯泡；线圈L的直流电阻不计，电容器的电容为C．下列说法正确的是(　　)
A．刚接通开关S的瞬间，L1立即亮，L2逐渐变亮
B．合上开关S，电路稳定后，灯泡L1、L2的亮度相同
C．电路稳定后在断开S的瞬间，通过灯泡L1的电流方向向右
D．电路稳定后在断开S的瞬间，通过灯泡L2的电流为零
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
C　[闭合开关S瞬间L相当于断路，L1和L2串联接入电路，都有电流，可知两个灯泡同时变亮，故A错误；稳定后L相当于一段导线，L1中无电流，L2中有电流，L1不亮，故B错误；断开开关S瞬间，L相当于电源，与L1组成回路，L1中电流方向向右，故C正确；电容器和L2组成回路，断开瞬间电容器有短暂的放电电流，L2中电流不能瞬间为零，故D错误．]
9．如图所示的电路中，A、B、C为三个相同的灯泡，L为直流电阻为零的电感线圈，D为单向导电的二极管(即当二极管中电流从“＋”流向“－”时电阻很小，当电流从“－”流向“＋”时电阻无穷大)．若将闭合的开关S断开，A、B、C三个灯泡中，会出现缓慢变暗的现象的是(　　)
A．仅A灯泡　 B．仅A和B灯泡
C．仅A和C灯泡 D．A、B和C三个灯泡
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
C　[开关闭合时各支路的电阻相等，则电路中的电流稳定时各支路的电流相等；开关S从闭合状态突然断开时，B、C灯中原来的电流都消失；线圈L产生自感电动势要维持原来的电流，所以自感电动势方向向左，此时B灯的电路中的二极管两端的电压为反向电压，电流不能从左向右通过二极管，所以B灯立即熄灭；此时线圈L与A、C灯组成自感回路，A灯中电流的方向不变，C灯中电流的方向与开始时相反，A、C灯均逐渐变暗，故选C．]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
10．如图所示，电源的电动势为E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻值均为5 Ω，两灯泡的电阻值均为RL＝10 Ω，将开关闭合．

(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．
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
[解析]　(1)电路稳定工作时，由于a、b两点的电势相等，导线ab上无电流通过．因此通过L的电流为
IL＝＝ A＝1 A，
流过L1的电流为IL1＝＝ A＝0.5 A，
断开S的瞬间，由于线圈要维持IL不变，与灯泡L1组成闭合回路，因此通过L1的电流为1 A．
所以此时L1两端的电压为U＝ILRL＝10 V．
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
(2)断开S前，流过L1的电流为0.5 A不变，而断开S的瞬间，通过L1的电流突变为1 A，且方向也发生变化，然后渐渐减小到零，所以通过L1的电流随时间变化的I-t图像如图所示(t0为断开S的时刻)．
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
[答案]　(1)10 V　(2)图见解析
谢 谢！

展开更多......

收起↑