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第二章　电磁感应
11
互感和自感
2
了解自感现象，能够通过电磁感应的规律分析通电、断电自感现象的成因.
1
了解互感现象及其应用.
重难点
3
了解自感电动势的表达式，知道自感系数的决定因素，了解自感现象中的能量转化.
互感现象
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，这是为什么？
观察与思考
A线圈中变化的电流（音频信号） →变化的磁场 →B线圈的磁通量发生变化 →B线圈中产生感应电流 →感应电流让扩音器发出音乐.
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，这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势.
2.互感的应用：
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.互感的危害与防止：
互感现象不仅可以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，要设法减小互感.
互感的防止电路板
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
√
√
根据感应电流产生的条件，若A线圈中输入恒定的电流，则A产生恒定的磁场，B中的磁通量不发生变化，B线圈中就不会产生感应电动势，故A错误；
若A线圈中输入变化的电流，根据法拉第电磁感应定律E＝ 可得，B线圈中会产生感应电动势，故B正确；
A线圈中电流变化越快，A线圈中电流产生的磁场变化越快，B线圈中感应电动势越大，故C错误，D正确.
2.(多选)(课本第44页第1题改编)如图所示，是一种延时开关的原理图，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，延时将变长
√
√
S2闭合，S1断开时，线圈B中有感应电流，产生电磁感应，若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，B、C正确.
自感现象、自感系数、磁场的能量
我们已经知道当一个线圈中电流变化时，它产生的变化的磁场会在它临近的线圈中激发感应电动势，那它是否也会在自身线圈中激发出感应电动势呢？
1.如图所示，先闭合开关S，调节R2，使A1、A2的亮度相同，再调节R1，使A1、A2都正常发光，然后断开S.然后再次闭合S.
观察与思考
(1)开关S闭合时，能观察到什么现象？
灯泡A2立即发光，灯泡A1逐渐亮起来.
(2)试解释产生这种现象的原因.
当开关闭合时，通过A1支路的电流I增大，则其磁通量增大，根据楞次定律：线圈自己要产生感应电流(即感应电动势)，再根据“增反减同”，感应电流I感(感应电动势E感)与原电流I(原电动势E)反向，阻碍磁通量增大，而阻碍不是阻止，所以A1中的电流只能缓慢增大，所以A1灯泡缓慢变亮.
2.如图所示，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关.
(1)开关S断开时，能观察到什么现象？
(2)产生感应电动势的线圈可以看作一个电源，它能
向外供电.由于开关已经断开，线圈提供的感应电流
将沿什么路径流动？通过灯泡的感应电流与原来通
过它的电流方向是否一致？
(3)开关断开后，通过灯泡的感应电流是否一定比原
来的电流更大？
(1)开关S断开时，能观察到什么现象？
断开开关S，灯泡A并不立即熄灭，而是渐渐熄灭.
(2)产生感应电动势的线圈可以看作一个电源，它能向外供电.由于开关已经断开，线圈提供的感应电流将沿什么路径流动？通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向是否一致？
线圈提供的电流方向为顺时针方向，通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向相反.
(3)开关断开后，通过灯泡的感应电流是否一定比原来的电流更大？
不一定，在开关断开后灯泡闪亮一下的原因是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比开关断开前流过灯泡的电流大，要想使灯泡闪亮一下再熄灭，就必须使自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡的电阻，而当线圈电阻大于或等于灯泡的电阻时，灯泡就会缓慢变暗直至熄灭.
3.用电流传感器显示自感对电流的影响
结论：开关闭合时电流是逐渐增大的
结论：开关闭合时电流是瞬间增大
实验一
结论：开关断开前后通过电阻R的电流方向不同
实验二
1.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.由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势.
2.自感电动势：E＝ ，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，简称亨，符号：H.
3.自感系数与线圈的大小、形状、匝数，以及是否有铁芯等因素有关.
自感现象 自感系数 磁场的能量
4.磁场的能量
(1)线圈中电流从无到有时，磁场也是从无到有，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.
3.如图所示，电路中电源的内阻不能忽略，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，下列说法正确的是(线圈L的直流电阻较小)
A.A比B先亮，然后A灭
B.B比A先亮，然后B逐渐变暗
C.A、B一起亮，然后A灭
D.A、B一起亮，然后B灭
√
S闭合时，线圈上产生很大的自感电动势，阻碍电流的增大，所以B比A先亮，电路稳定后，由于线圈L的电阻较小，故流过B灯支路的电流变小，所以B灯逐渐变暗，故B正确.
4.(多选)如图甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻都很小，且小于灯泡A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则
A.在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗
B.在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
C.在电路乙中，断开S，A将渐渐变暗
D.在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
√
√
在电路甲中，断开S，由于线圈产生自感电动势阻碍电流变小，导致回路中的电流逐渐减小，A将逐渐变暗，故A正确，B错误；
在电路乙中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开S时，由于线圈阻碍电流变小，于是原来通过线圈的电流通过灯泡形成新的回路，由于通过灯泡A的电流比原来的大，导致A将变得更亮一下，然后逐渐变暗，故C错误，D正确.
5.某兴趣小组探究断电自感现象的电路如图所示.闭合开关S，待电路稳定后，通过电阻R的电流为I1，通过电感线圈L的电流为I2.t1时刻断开开关S，下列图像中能正确描述通过电阻R的电流IR和通过电感线圈L的电流IL的是
√
S断开后，电感线圈与R构成回路，R中的电流反向，大小与线圈L中的电流相等，并逐渐减小，故A正确，B错误；
断开S后，R与线圈串联，流过线圈的电流减小，电感线圈产生与原电流方向相同的感应电动势，且电动势慢慢变小，则线圈中电流方向不变，大小逐渐变小，而且变小得越来越慢，故C、D错误.
自感现象的“三种状态”“一个特点”
(1)三种状态
①线圈通电瞬间可把自感线圈看成断路.(可认为线圈电阻从无穷大逐渐减小)
②断电时自感线圈相当于电源.(电流方向与原来线圈中方向相同)
③电流稳定后，自感线圈相当于导体电阻，理想线圈的电阻为0，相当于短路.
(2)一个特点
在发生自感现象时，线圈中电流不发生“突变”.
总结提升
1.互感现象：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。
2.自感现象：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的现象。
(1)通电自感与断电自感现象
当IL>IA则，灯泡就会闪亮一下再熄灭，当IL≤IA则，灯泡就会缓慢的熄灭
(2)断电自感与小灯泡的闪亮
3.自感系数L
4.磁场的能量

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