4 互感和自感 [科学论证] 两个线圈之间并没有导线相连,但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. [教材链接] 变化 感应电动势 互感电动势 例1 BD [解析] 若A线圈中输入恒定的电流,则A线圈产生恒定的磁场,B线圈中的磁通量不发生变化,B线圈中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=n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就越快,B线圈中感应电动势就越大,故C错误,D正确. [模型建构] (1)通电时,跟滑动变阻器R串联的灯泡A2立刻亮起来,跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来. (2)电路接通时,电流由零开始增大,穿过线圈L的磁通量逐渐增大,为了阻碍磁通量的增大,感应电流产生的磁场与原来电流产生的磁场方向相反,感应电流阻碍了线圈L中电流的增大,即推迟了电流达到正常值的时间. [模型建构] (1)开关S断开时,灯泡会逐渐熄灭.其原因是当开关S断开时,L中的电流突然减小,穿过L的磁通量减小,L中产生感应电流,方向与原电流方向相同,阻碍原电流减小,此时L与A构成闭合电路,故A中还有一段持续电流,但A中的电流方向与原电流方向相反且开关S断开瞬间A中的电流比原电流小. (2)断开开关S后,A中的电流与L中的电流变化一致,只要满足L的直流电阻小于A的电阻,开关S断开瞬间,A就比原来更亮. [教材链接] 线圈本身 感应电动势 自感电动势 例2 D [解析] 闭合S1,由于线圈的自感电动势,导致电路中电流慢慢增大,直到某一稳定值,选项A正确;闭合S1,电压表示数相当于线圈两端的电压,为U=E-I(R+r),电路中电流慢慢增大,直到某一稳定值,电压表示数逐渐减小至稳定值,选项B正确;待两电表示数稳定后,方可读取U、I的值,此时R0=,选项C正确;若先断开S1,L和电压表组成回路,原先L中有较大的电流通过,由于L的自感作用,现在这个电流将通过电压表,可能造成电表损坏,所以实验完毕应先断开S2,选项D错误. 变式1 B [解析] 闭合开关S后,调节R,使两个灯泡L1、L2的亮度一样,电流均为I,说明RL等于R接入电路的阻值,若t'时刻再闭合S,流过线圈L的电流增大,使线圈L产生自感电动势,阻碍流过灯泡L1的电流i1的增大,所以i1缓慢增大,直至电流为I,故选项A错误,选项B正确;t'时刻闭合S,流过灯泡L2的电流i2立即达到电流I,且稳定不变,故C、D错误. [科学论证] 根据E=n,可知自感电动势的大小跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关,自感现象中,穿过线圈的磁通量的变化快慢是由电流变化快慢决定的,故自感电动势的大小跟导体中电流变化的快慢有关. [教材链接] E=L 自感系数 例3 B [解析] 电感一定时,电流变化越快,越大,由E=L知,自感电动势越大,故A错误,B正确;线圈中电流为零时,电流的变化率不一定为零,自感电动势不一定为零,故C错误;当通过线圈的电流最大时,若电流的变化率为零,自感电动势为零,故D错误. 随堂巩固 1.D [解析] 互相垂直的线圈产生的磁场互相垂直,穿过各匝线圈的磁通量近似为零,此时互感的影响较小,D正确. 2.C [解析] 分析图甲,断开S1瞬间,A1突然闪亮,说明流经A1的电流瞬间增大,从而得到S1闭合,电路稳定时,A1中的电流小于L1中的电流,选项B错误.由并联电路特点可知,A1的电阻值大于L1的电阻值,选项A错误.分析图乙,S2闭合后,A2逐渐变亮,A3立即变亮,说明闭合S2瞬间,A2与A3中的电流大小不相等,那么L2与R中的电流大小也不相等,选项D错误.最终A2与A3亮度相同,说明流经A2与A3的电流大小相等,由欧姆定律可知,R接入电路的阻值与L2的电阻值相等,选项C正确. 3.A [解析] 开关S闭合时,线圈对电流的增大有阻碍作用,所以干路中的电流全部流经灯A,而灯B与R并联在电路中,故灯A先达到最亮;开关S断开时,线圈对电流的减小有阻碍作用,产生自感电动势,线圈与灯A组成闭合回路,所以 ... ...
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