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第二章　電磁感應
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互感和自感
2
了解自感現象，能夠通過電磁感應的規律分析通電、斷電自感現象的成因.
1
了解互感現象及其應用.
重難點
3
了解自感電動勢的表達式，知道自感系數的決定因素，了解自感現象中的能量轉化.
互感現象
如圖兩個線圈A、B之間并沒有導線相連，線圈A與手機(或MP3等)的音頻輸出端連接，線圈B與擴音器的輸入端連接.把線圈A插入線圈B時就能在擴音器上聽見由手機輸出的聲音，這是為什么？
觀察與思考
A線圈中變化的電流（音頻信號） →變化的磁場 →B線圈的磁通量發生變化 →B線圈中產生感應電流 →感應電流讓擴音器發出音樂.
互感現象
1.互感和互感電動勢：
兩個相互靠近的線圈，當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場會在另一個線圈中產生感應電動勢，這種現象叫作互感，這種感應電動勢叫作互感電動勢.
2.互感的應用：
利用互感現象可以把能量由一個線圈傳遞到另一個線圈，如變壓器就是利用互感現象制成的.
3.互感的危害與防止：
互感現象不僅可以發生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間，而且可以發生于任何兩個相互靠近的電路之間，在電力工程和電子電路中，互感現象有時會影響電路的正常工作，要設法減小互感.
互感的防止電路板
1.(多選)目前無線電力傳輸已經比較成熟，如圖所示為一種非接觸式電源供應系統.這種系統基于電磁感應原理可無線傳輸電力，兩個感應線圈可以放置在左右相鄰或上下相對的位置，原理示意圖如圖所示.利用這一原理，可以實現對手機進行無線充電.下列說法正確的是
A.若A線圈中有電流，B線圈中就會產生感應電動勢
B.只有A線圈中輸入變化的電流，B線圈中才會產生
感應電動勢
C.A中電流越大，B中感應電動勢越大
D.A中電流變化越快，B中感應電動勢越大
√
√
根據感應電流產生的條件，若A線圈中輸入恒定的電流，則A產生恒定的磁場，B中的磁通量不發生變化，B線圈中就不會產生感應電動勢，故A錯誤；
若A線圈中輸入變化的電流，根據法拉第電磁感應定律E＝ 可得，B線圈中會產生感應電動勢，故B正確；
A線圈中電流變化越快，A線圈中電流產生的磁場變化越快，B線圈中感應電動勢越大，故C錯誤，D正確.
2.(多選)(課本第44頁第1題改編)如圖所示，是一種延時開關的原理圖，當S1閉合時，電磁鐵F將銜鐵D吸下，C線路接通；當S1斷開時，由于電磁感應作用，D將延遲一段時間才被釋放.則
A.由于A線圈的電磁感應作用，才產生延時釋放D的作用
B.由于B線圈的電磁感應作用，才產生延時釋放D的作用
C.如果斷開B線圈的開關S2，無延時作用
D.如果斷開B線圈的開關S2，延時將變長
√
√
S2閉合，S1斷開時，線圈B中有感應電流，產生電磁感應，若S2斷開，線圈B中不產生感應電流而起不到延時作用，B、C正確.
自感現象、自感系數、磁場的能量
我們已經知道當一個線圈中電流變化時，它產生的變化的磁場會在它臨近的線圈中激發感應電動勢，那它是否也會在自身線圈中激發出感應電動勢呢？
1.如圖所示，先閉合開關S，調節R2，使A1、A2的亮度相同，再調節R1，使A1、A2都正常發光，然后斷開S.然后再次閉合S.
觀察與思考
(1)開關S閉合時，能觀察到什么現象？
燈泡A2立即發光，燈泡A1逐漸亮起來.
(2)試解釋產生這種現象的原因.
當開關閉合時，通過A1支路的電流I增大，則其磁通量增大，根據楞次定律：線圈自己要產生感應電流(即感應電動勢)，再根據“增反減同”，感應電流I感(感應電動勢E感)與原電流I(原電動勢E)反向，阻礙磁通量增大，而阻礙不是阻止，所以A1中的電流只能緩慢增大，所以A1燈泡緩慢變亮.
2.如圖所示，先閉合開關使燈泡發光，然后斷開開關.
(1)開關S斷開時，能觀察到什么現象？
(2)產生感應電動勢的線圈可以看作一個電源，它能
向外供電.由于開關已經斷開，線圈提供的感應電流
將沿什么路徑流動？通過燈泡的感應電流與原來通
過它的電流方向是否一致？
(3)開關斷開后，通過燈泡的感應電流是否一定比原
來的電流更大？
(1)開關S斷開時，能觀察到什么現象？
斷開開關S，燈泡A并不立即熄滅，而是漸漸熄滅.
(2)產生感應電動勢的線圈可以看作一個電源，它能向外供電.由于開關已經斷開，線圈提供的感應電流將沿什么路徑流動？通過燈泡的感應電流與原來通過它的電流方向是否一致？
線圈提供的電流方向為順時針方向，通過燈泡的感應電流與原來通過它的電流方向相反.
(3)開關斷開后，通過燈泡的感應電流是否一定比原來的電流更大？
不一定，在開關斷開后燈泡閃亮一下的原因是燈泡斷電后自感線圈中產生的感應電流比開關斷開前流過燈泡的電流大，要想使燈泡閃亮一下再熄滅，就必須使自感線圈的電阻小于與之并聯的燈泡的電阻，而當線圈電阻大于或等于燈泡的電阻時，燈泡就會緩慢變暗直至熄滅.
3.用電流傳感器顯示自感對電流的影響
結論：開關閉合時電流是逐漸增大的
結論：開關閉合時電流是瞬間增大
實驗一
結論：開關斷開前后通過電阻R的電流方向不同
實驗二
1.當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場在線圈本身激發出感應電動勢，這種現象稱為自感.由于自感而產生的感應電動勢叫作自感電動勢.
2.自感電動勢：E＝ ，其中 是電流的變化率，L是自感系數，簡稱自感或電感.單位：亨利，簡稱亨，符號：H.
3.自感系數與線圈的大小、形狀、匝數，以及是否有鐵芯等因素有關.
自感現象 自感系數 磁場的能量
4.磁場的能量
(1)線圈中電流從無到有時，磁場也是從無到有，電源把能量輸送給磁場，儲存在磁場中.
(2)線圈中電流減小時，磁場中的能量釋放出來轉化為電能.
3.如圖所示，電路中電源的內阻不能忽略，A、B為兩個完全相同的燈泡，當S閉合時，下列說法正確的是(線圈L的直流電阻較小)
A.A比B先亮，然后A滅
B.B比A先亮，然后B逐漸變暗
C.A、B一起亮，然后A滅
D.A、B一起亮，然后B滅
√
S閉合時，線圈上產生很大的自感電動勢，阻礙電流的增大，所以B比A先亮，電路穩定后，由于線圈L的電阻較小，故流過B燈支路的電流變小，所以B燈逐漸變暗，故B正確.
4.(多選)如圖甲、乙所示的電路中，電阻R和自感線圈L的電阻都很小，且小于燈泡A的電阻，接通S，使電路達到穩定，燈泡A發光，則
A.在電路甲中，斷開S，A將漸漸變暗
B.在電路甲中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗
C.在電路乙中，斷開S，A將漸漸變暗
D.在電路乙中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗
√
√
在電路甲中，斷開S，由于線圈產生自感電動勢阻礙電流變小，導致回路中的電流逐漸減小，A將逐漸變暗，故A正確，B錯誤；
在電路乙中，由于電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，所以通過燈泡的電流比線圈的電流小，斷開S時，由于線圈阻礙電流變小，于是原來通過線圈的電流通過燈泡形成新的回路，由于通過燈泡A的電流比原來的大，導致A將變得更亮一下，然后逐漸變暗，故C錯誤，D正確.
5.某興趣小組探究斷電自感現象的電路如圖所示.閉合開關S，待電路穩定后，通過電阻R的電流為I1，通過電感線圈L的電流為I2.t1時刻斷開開關S，下列圖像中能正確描述通過電阻R的電流IR和通過電感線圈L的電流IL的是
√
S斷開后，電感線圈與R構成回路，R中的電流反向，大小與線圈L中的電流相等，并逐漸減小，故A正確，B錯誤；
斷開S后，R與線圈串聯，流過線圈的電流減小，電感線圈產生與原電流方向相同的感應電動勢，且電動勢慢慢變小，則線圈中電流方向不變，大小逐漸變小，而且變小得越來越慢，故C、D錯誤.
自感現象的“三種狀態”“一個特點”
(1)三種狀態
①線圈通電瞬間可把自感線圈看成斷路.(可認為線圈電阻從無窮大逐漸減小)
②斷電時自感線圈相當于電源.(電流方向與原來線圈中方向相同)
③電流穩定后，自感線圈相當于導體電阻，理想線圈的電阻為0，相當于短路.
(2)一個特點
在發生自感現象時，線圈中電流不發生“突變”.
總結提升
1.互感現象：兩個相互靠近的線圈，當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場會在另一個線圈中產生感應電動勢。
2.自感現象：當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場在線圈本身激發出感應電動勢的現象。
(1)通電自感與斷電自感現象
當IL>IA則，燈泡就會閃亮一下再熄滅，當IL≤IA則，燈泡就會緩慢的熄滅
(2)斷電自感與小燈泡的閃亮
3.自感系數L
4.磁場的能量

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