专题9 （考点解读）互感和自感 高二物理选修3-2考点解读与考点练习-2020-2021学年高二物理考点解读与考点练习（人教版选修3-2）

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专题 9 互感和自感
一、互感现象
1.互感：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 ，这种现象叫互感。
2.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.危害：互感现象能发生在任何两个 相互靠近 的电路之间、电力工程和电子电路中，有时会影响电路
的正常工作。
二、自感现象
1.定义：当一个线圈中的电流发生变化时，它产生的 变化的磁场 不仅在邻近的电路中激发出感应电动
势，同样也在它 本身 激发出感应电动势的现象叫自感。
2.自感电动势对电流的作用：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 。
3.自感系数
（1）自感电动势的大小：E＝ ，式中 L是比例系数，叫作自感系数，简称自感或电感。
（2）决定因素：线圈的大小、形状、 圈数 以及是否有铁芯等。
（3）单位：亨利，简称亨，符号是 H。常用单位还有毫亨（mH）、微亨（μH）。1 H＝ 10 3
mH＝
10 6
μH。
三、磁场的能量
1.自感现象中的磁场能量
（1）线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源的 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。
2.电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中 电流变化 的“惯性”。
命题点一 通电自感和断电自感的比较
1.自感现象的四大特点
（1）自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化.
（2）通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化.
（3）电流稳定时，自感线圈相当于普通导体.
（4）线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止 ，
更不能使过程反向.
2.自感中“闪亮”与“不闪亮”问题
与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡
电路图
通电时 电流逐渐增大，灯泡逐渐变
亮电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定
断电时 电流逐渐减小，灯泡逐渐变
暗，电流方向不变
电路中稳态电流为 I1、I2：
①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗；
② 若
I
2＞
I
1，灯泡闪亮后逐渐变暗.
两种情况下灯泡中电流方向均改变
例1.如图所示，图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈.实验时，断开开关
S1瞬间，灯 A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关 S2，灯 A2逐渐变亮.而另一个相同的灯 A3立即变亮，
最终 A2与A3的亮度相同.下列说法正确的是（　　）
A.图甲中，A1与L1的电阻值相同
B.图甲中，闭合 S1，电路稳定后，A1中电流大于 L1中电流
C.图乙中，变阻器 R与L2的电阻值相同
D.图乙中，闭合 S2瞬间，L2中电流与变阻器 R中电流相等
答案　C
解析　断开开关 S1瞬间，线圈 L1产生自感电动势，阻碍电流的减小，通过 L1的电流反向通过 A1，灯 A1
突然闪亮，随后逐渐变暗，说明 IL1>IA1，即 RL1<RA1，故 A错；题图甲中，闭合开关 S1，电路稳定后，因
为RL1<RA1，所以 A1中电流小于 L1中电流，故 B错；题图乙中，闭合开关 S2，灯 A2逐渐变亮，而另一个
相同的灯 A3立即变亮，最终 A2与A3的亮度相同，说明变阻器 R与L2的电阻值相同，故 C对；闭合 S2瞬
间，通过 L2的电流增大，由于电磁感应，线圈 L2产生自感电动势，阻碍电流的增大，则 L2中电流与变阻
器R中电流不相等，故 D错.
例2.如图所示的电路，开关闭合，电路处于稳定状态，在某时刻 t1突然断开开关 S，则通过电阻 R1中的电
流I1随时间变化的图线可能是下图中的（　　）
答案　D
解析　当断开开关，原来通过 R1的电流立即消失，由于电磁感应，线圈 L产生自感电动势阻碍自身电流
变化，产生的感应电流流过电阻，其方向与原来流过电阻 R1的电流方向相反，慢慢减小最后为 0，故 D
正确.
命题点二 在断电自感中，灯泡是否闪亮一下的判断方法
如图所示电路中，当开关 断开后，灯泡 是否会闪亮一下？闪亮一下的条件是什么？
设开关 闭合时，电源 路端电压 为 ， 线圈的电阻为 ，灯 泡的电阻为 ，则通过线圈的电流为
，通过灯泡的电流为 。当开关断开后，线圈和灯泡组成的回路中的电流从 开始减弱。
若 ，有 ，在断开开关的瞬间，通过灯泡的电流会瞬间增大，灯泡会闪亮一下。若 ，
有 ，断开开关后，通过灯泡的电流减小，灯泡不会闪亮一下。
例3．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈 L、小灯泡 A、开关 S和电池组 E，用导线
将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关 S，小灯泡发光；再断开开关 S，小灯泡仅有不显
著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因
你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是（　　）
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