2.4　互感和自感 学案（含解析）

中小学教育资源及组卷应用平台 高中物理选择性必修二素养提升学案 第二章 电磁感应 2.4　互感和自感 一、新课标要求 1．了解互感现象及互感现象的应用，知道什么是互感现象和自感现象。 2．观察通电自感和断电自感实验现象，了解自感现象，认识自感电动势的作用，能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象。 3．了解自感现象中自感电动势的作用，了解自感电动势的表达式E＝L，理解自感系数和自感系数的决定因素。 4．通过对自感现象的研究，了解磁场的能量。 二、科学素养要求 1.物理观念：理解互感现象及互感现象的电流方向。 2.科学思维：了解自感电动势的表达式E＝L，培养归纳总结、分析推理能力。 3.科学探究：通过观察通电自感和断电自感实验现象，体验科学家探究发明的艰辛。 4.科学态度与责任：知道互感现象和自感现象的应用，培养科学精神和实事求是的科学态度，培养探究科学的兴趣。 三、教材研习 知识点一　互感现象 [情境导学] 如图所示，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？ 提示：利用电磁感应把能量从一个线圈传递到另一个线圈。 [知识梳理] 1．定义 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的现象。产生的电动势叫作互感电动势。 2．应用 互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈。变压器、收音机的“磁性天线”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。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。 [初试小题] 1．判断正误。 (1)两线圈相距较近时，可以产生互感现象；相距较远时，不产生互感现象。(×) (2)在实际生活中，有的互感现象是有害的，有的互感现象可以利用。(√) (3)只有闭合的回路才能产生互感。(×) (4)变压器是利用互感现象制成的。(√) 【答案】（1）× （2）√ （3）× （4）√ 2．如图所示，在同一铁芯上绕着两个线圈A、B，单刀双掷开关原来接“1”，现在把它从“1”扳向“2”，则在此过程中，电阻R中的电流方向是(　　) A．先由P→Q，再由Q→P B．先由Q→P，再由P→Q C．始终由Q→P D．始终由P→Q 【答案】A　 【解析】由于A线圈磁场变化，使B线圈产生感应电流，这就是互感。将开关由1扳到2的过程中，分两个阶段来分析电阻R上的电流方向。第一个阶段，在开关和1断开过程中，线圈A中电流沿原方向减小到零，线圈A的磁场自右向左并且也跟着减弱，导致穿过线圈B的磁通量减少。由楞次定律知，线圈B中会产生右上左下的感应电流，即流过电阻R的电流方向是由P→Q；第二个阶段，在开关和2相接的过程中，线圈A中电流由零沿原方向增大，线圈A的磁场自右向左并且也跟着增强，导致穿过线圈B的磁通量增加。由楞次定律知，线圈B中会产生左上右下的感应电流，即通过电阻R的电流方向是由Q→P。综上分析可知，全过程中流过电阻R的电流方向先是由P→Q，然后是由Q→P，所以A正确。 知识点二　自感现象　自感系数 [情境导学] 如图所示，无轨电车在行驶过程中，由于车身颠簸，车顶上的集电弓瞬间脱离电网线，这时可以观察到有电火花闪现。你知道产生电火花的原因吗？ 提示：集电弓脱离电网线的瞬间电流减小，由于自感产生的自感电动势很大，在集电弓与电网线的空隙处产生电火花。 [知识梳理] 1．自感现象 当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场在它本身激发出感应电动势的现象。 2．自感电动势 由于自感而产生的感应电动势。 3．自感电动势的大小 E＝L，其中L是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，符号为H。 4．自感系数大 ... ...