4.6互感和自感-2022-2023学年高二物理 讲义（人教版选修3-2）(1)（含答案）

4.6互感和自感 【基础知识梳理】 知识点01 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，这种现象叫做互感。这种感应电动势叫做互感电动势。 知识点02 自感现象 1.定义 由于导体本身的电流发生变化而使自身产生感应电动势的现象叫自感现象。自感是一种特殊的电磁感应现象。 2.自感电动势 （1）方向：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化。当电流增大时，自感电动势与原电流方向相反；当电流减小时，自感电动势与原电流方向相同。总之，自感电动势起着推迟电流变化的作用。 （2）大小：自感电动势跟电流的变化率成正比，。 知识点03 自感系数 （1）定义：描述线圈在电流变化快慢相同的情况下，产生的感应电动势不同的特性，用符号L表示。 （2）大小：由线圈本身的特性决定。线圈的长度越大，线圈的横截面积越大，单位长度的匝数越多，线圈的自感系数L就越大；线圈由铁芯比无铁芯时自感系数L大得多。 （3）单位：亨利，简称亨，符号是H。常用的单位还有毫亨（mH）、微亨（）。 知识点04 磁场中的能量 自感现象中的能量转化仍然遵循能量守恒定律。其能量转化过程是这样的：闭合开关时，电源克服自感的阻碍作用做功，把电能储存在线圈中，此时，电能变成了磁场能；断开开关时，储存在线圈中的磁场能释放出来转化为小灯泡的电能，该电能又通过发光、发热，转变成了光能和内能。 【例题讲解】 1、互感现象 1．目前手机的无线充电技术（图甲）已经成熟，其工作过程可简化为图乙所示，A、B两个线圈彼此行放置，当线圈A接通工作电源时，线圈B中会产生感应电动势，并对与其相连的手机电池充电。下列说法正确的是（　　） A．只要线圈A中输入电流，线圈B中就会产生感应电动势 B．若线圈A中输入变化的电流，线圈B中产生的感应电动势也会发生变化 C．线圈A中输入的电流越大，线圈B中感应电动势越大 D．线圈A中输入的电流变化越快，线圈B中感应电动势越大 【答案】D 【详解】A．根据感应电流产生的条件，若在线圈A中输入恒定电流，则线圈A只产生恒定的磁场，线圈B中的磁通量不发生变化，则线圈B中不会产生感应电动势，故A错误；B．若线圈A中输入随时间均匀变化的电流，则会使线圈A 产生随时间均匀变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律常数，则线圈B中会产生恒定不变的感应电动势，故B错误； C．若线圈A中电流恒定不变，无论多大，产生的磁场是恒定的，则线圈B中没有磁通量变化，则不会产生感应电动势，故C错误；D．线圈A中电流变化越快，则线圈A中电流产生的2磁场变化越快，根据法拉第电磁感应定律线圈B中感应电动势也会越大，故D正确。故选D。 2．在制作精密电阻时，为了清除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采用双线并绕的方法，如图所示。其原理是（　　） A．当电路中的电流变化时，两股导线产生的自感电动势相互抵消 B．当电路中的电流变化时，两股导线产生的感应电流相互抵消 C．当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量相互抵消 D．以上说法都不对 【答案】C 【详解】两个线圈中的电流大小相等，线圈匝数相等，并且铁芯相同，所以每个线圈产生的磁感应强度相同，由于两个线圈的绕向相同，但电流相反，所以其磁场方向相反，相互抵消，所以螺线管内没有磁场，两股导线中原电流的磁通量相互抵消。故选C。 3．某同学设计了如图所示点火装置。在一个用许多薄硅钢片叠合而成的直条形铁芯上套有两个彼此绝缘且靠近的线圈A和B，调节触点K与带有铁头的弹簧片P恰好接触，合上开关S后，就能在火花塞的两电极M、N之间产生火花。关于该设计方案，下列说法正确的是（　　） A．不可行，因为电源是直流电 B．不可行，因为两个线圈的磁通量没有变化 C．可行，且 ... ...