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第4节 互感和自感
第二章
人教版（2019）选择性必修二
CONTENTS
目录
互感现象
01
自感现象
02
用电流传感器显示自感对电流的影响
03
磁场的能量
04
如图两个线圈A、B之间并没有导线相连，线圈A与手机(或MP3等)的音频输出端连接，线圈B与扩音器的输入端连接.把线圈A插入线圈B时就能在扩音器上听见由手机输出的声音，这是什么现象，原理是什么？
A中变化电流（音频信号） →变化磁场 →B的磁通量变化 →B中产生感应电流 →感应电流让扩音器发出音乐，这就是互感现象。
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课堂小结
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布置作业
1.内容：把两个没有导线相连的线圈套在一起，当一个线圈中电流变化时，另一个线圈中就产生感应电动势，这种现象叫做互感，产生的感应电动势叫做互感电动势。
一、互感现象
2.应用：传递能量和传递信息
自制简易手机无线充电器给手机充电
收音机里的磁性天线
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3.危害：
手机发射出的无线电波（射频电磁辐射），能使接受无线电的天线感生射频电流。当射频电流在金属导体间环流时，遇有锈蚀或接触不良，就会产生射频火花。
互感现象能发生在两个相互靠的很近的电路之间，有时会影响电路工作，因此也要设法减小电路间互感的影响。
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【课堂练习1】(多选)目前无线电力传输已经比较成熟，如图所示为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，原理示意图如图所示。利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电。下列说法正确的是（ ）
A.若A线圈中有电流，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
C.A中电流越大，B中感应电动势越大
D.A中电流变化越快，B中感应电动势越大
答案：BD
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问题：线圈中电流发生变化，是否也会在自己的回路里产生电动势？
二、自感现象
I
I
根据楞次定律，当电流从无到有或从有到无，或者电路中电流发生变化时，自感线圈就会产生阻碍这种变化的感应电流，从而延缓结果的发生。
自感线圈
符号
如何设计实验来探究一下自感现象的原理呢？
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实验探究：自感现象
探究一：自感现象-通电自感
一、实验目的：在有自感线圈电路中，观察两个灯泡通电下的发光情况
二、实验器材：自感线圈、电源、开关、导线、小灯泡、电阻箱等
三、实验步骤及原理图：
A1、A2 使用规格完全一样的灯泡。
闭合电键S，调节变阻器 R 和 R1 ，使A1、A2亮度相同且正常发光。
然后断开开关S。
重新闭合S，观察到什么现象？
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四、实验过程（视频演示）：
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五、实验现象
在闭合开关Ｓ瞬间，灯A2立刻正常发光，A1却缓慢发光，比A2迟一会儿才正常发光。
六、实验现象分析
B原
B感
E感
接通电源，通过电感线圈电流增加，线圈中磁通量增加，线圈发生自感现象，产生感应电动势，阻碍原磁通量增加，阻碍线圈中的电流达到正常值。所以与电感串联的A1不会立刻亮起来，而是随着电流的增大逐渐亮起来。
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七、实验结论
在有自感线圈电路中，接通电源，两个灯泡所在电路会出现通电自感现象。
探究二：自感现象-断电自感
一、实验目的：在有自感线圈电路中，观察开关断开时灯泡的亮度
二、实验器材：自感线圈、电源、开关、导线、小灯泡等
按图连接电路。先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关。注意观察开关断开时灯泡的亮度。
三、实验步骤及原理图：
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四、实验过程（视频演示）：
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五、实验现象
1.缓慢熄灭原因
电路稳定时小灯泡正常发光，开关断开后，小灯泡先闪亮一下再缓慢熄灭
六、实验现象分析
线圈中电流方向向左
原电流磁场向左
感应电流磁场向左
感应电流的方向向左
电键断开时
B感
B原
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2.闪亮一下的原因
断开前
断开后
L
L
A
A
断电前根据电路中并联规律，若线圈L的电阻小于灯泡的电阻，则有IL＞IA，断电后，线圈L由于自感作用，将阻碍自身电流的减小，结果线圈中的电流IL反向流过灯泡，然后逐渐减弱，所以有灯闪亮一下再熄灭的现象出现。
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问题：断电时，与线圈并联的灯泡一定会闪亮一下后在慢慢熄灭吗？
(1)不能认为任何断电现象灯都会闪一下
①当IL>IA时，会闪一下，再逐渐熄灭;
②当IL(2)原来的IL和IA哪一个大，要由L的直流电阻RL与灯泡的电阻RA的大小来决定。
①如果RL≥RA，则IL≤IA；
②如果RLIA。
拓展
七、实验结论
在有自感线圈电路中，断开电源，小灯泡所在电路会出现断电自感现象。
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【课堂练习2】（多选）如图所示，灯A、B完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则（　　）
A.S闭合的瞬间，灯A、B同时发光，接着灯A变暗，灯B更亮，最后灯A熄灭
B.S闭合瞬间，灯A不亮，灯B立即亮
C.S闭合瞬间，灯A、B都不立即亮
D.稳定后再断开S的瞬间，灯B立即熄灭，灯A闪亮一下再熄灭
答案：AD
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1.自感定义：当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场激发出本身感应电动势。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。
2.自感电动势的大小
自感系数
L　越大，E　越大，对电流阻碍越大
自感
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3.自感电动势的方向
（1）导体电流增加时，阻碍电流增加，此时自感电动势方向与原电流方向相反；
（2）导体电流减小时，阻碍电流减小，此时自感电动势方向与原电流方向相同.
增 反 减 同
4.自感系数
（1）物理意义:
描述线圈产生自感电动势本领大小的物理量
（2）决定因素：
①线圈的圈数；②是否有铁芯；
③线圈的大小；④线圈的形状
亨利（H）
（3）单位：
毫亨（m H） 微亨（μH） 1H=103mH=106 μH
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开关闭合时电流是逐渐增大的
开关闭合时电流是瞬间增大
三、用电流传感器显示自感对电流的影响
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开关断开前后通过电阻A2的电流方向不同
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四、磁场的能量
问题：断电自感：开关断开后，灯泡的发光还能维持一小段时间，能量是从哪里来的？
自感
线圈
电流磁场
磁场能
开关闭合时，线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中，开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。
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自感现象
互感现象
互感和自感
磁场中的能量
用电流传感器显示自感对电流的影响
L 小
L 大
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【学以致用1】(互感现象)(多选)关于互感现象,下列说法正确的是(　　)
A.两个线圈之间必须有导线相连,才能产生互感现象
B.互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈
C.互感现象都是有益的
D.变压器是利用互感现象制成的
答案:BD
解析:两个线圈之间没有导线相连,也能产生互感现象,选项A错误;互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈,选项B正确;互感现象不都是有益的,有时会影响电路的正常工作,选项C错误;变压器是利用互感现象制成的,选项D正确。
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【学以致用2】(自感电动势的理解)关于线圈中自感电动势大小的说法正确的是(　　)
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
答案:B
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【学以致用3】(自感系数)(多选)关于自感系数,下列说法正确的是(　　)
A.其他条件相同,线圈越粗自感系数越大
B.其他条件相同,线圈匝数越多自感系数越大
C.其他条件相同,线圈越细自感系数越大
D.其他条件相同,有铁芯的比没有铁芯的自感系数小
答案:AB
解析:线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定,即与大小、形状、匝数和是否有铁芯都有关。
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【学以致用4】(通电自感和断电自感)(多选)如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略不计,下列说法正确的是(　　)
A.闭合开关S接通电路时,A2先亮A1后亮,最后一样亮
B.闭合开关S接通电路时,A1和A2始终一样亮
C.断开开关S切断电路时,A2立即熄灭,A1过一会儿熄灭
D.断开开关S切断电路时,A1和A2都要过一会儿才熄灭
答案:AD
解析:闭合S接通电路时,A2支路中的电流立即达到最大,A2先亮;由于线圈的自感作用,A1支路电流增加得慢,A1后亮。A1中的电流稳定后,线圈的阻碍作用消失,A1与A2并联,亮度一样,选项A正确,B错误。断开S时,L和A1、A2组成串联的闭合回路,A1和A2亮度一样,由于L中产生自感电动势阻碍L中原电流的消失,A1和A2过一会儿才熄灭,故选项C错误,D正确。
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