互感和自感高二物理教案設計
[要點導學]
1�；ジ鞋F象是一種常見的電磁感應現象，如圖4—6—1只要A線圈的電路中可變電阻的阻值R周期性地變化，那么A和B兩個線圈之間就會發生互感現象。例如電阻R增大，A中電流變小，B線圈中磁通量減少產生感應電流，感應電流產生的磁場也會引起A線圈中磁通量的變化，所以A、B兩個線圈的磁通量是互相影響的，象這樣兩個互相靠近的線圈中只要有一個線圈中的電流變化，就會出現互感現象。
2。自感現象是因為線圈自身的電流變化而引起線圈的磁通量變化，由此產生的電動勢叫自感電動勢。所以自感現象就是一種電磁感應現象。自感現象既遵循法拉第電磁感應定律又遵循楞次定律。只是因為自感線圈內的磁通量的變化率與線圈內的電流的變化率成正比例，所以電流變化越快自感電動勢越大。也就是說自感電動勢與電流的變化率成正比，比例常數就是自感系數L，單位是亨利，符號是H。
3。因為自感現象是以電流變化為主線展開討論的，所以在研究自感問題時，應首先研究電流的變化情況。因電流的變化引起磁場的變化，磁場的變化引起磁通量的變化，磁通量的變化產生自感電動勢，自感電動勢總是阻礙電流的變化。但阻礙電流的變化不等于阻止電流的變化。
4。在具體分析自感支路對其他電路影響時，如果自感支路的電流在減少則應該把產生自感電動勢的線圈看作新的電源，新電源阻礙電流的減少；如果自感支路中的電流在增大，自感線圈就相當于一個接反了的電源，這一電源阻礙電流的增加。
5。線圈的自感系數是由線圈自身的性質決定的，與線圈中的電流無關。這一點就象導體的電阻與導體中的電流無關一樣。影響線圈自感系數的因素很多（空心線圈的自感系數與單位長度的匝數的平方成正比，與線圈的體積成正比），但插入鐵芯線圈的自感系數明顯增大（約為103—104倍）。
6。磁場與電場一樣也具有能量，磁場是由電流產生的，所以線圈中電流變化時磁場的能量就在變化；電場是由電荷產生的，所以電容器中電荷量變化時電場的能量就在變化。電場能與磁場能可以相互轉化，這一問題后面還會繼續學習。
[范例精析]
例1如圖4—6—2示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的電阻可以忽略，下列說法中正確的是：（）
A。合上開關K接通電路時A2先亮，A1后亮最后一樣亮
B。合上開關K接通電路時，A1和A2始終一樣亮
C。斷開開關K切斷電路時，A2立刻熄滅，A1過一會兒熄滅
D。斷開開關K切斷電路時，A1和A2都要過一會兒才熄滅
解析：合上開關K接通電路時L阻礙電流增大，所以A2先亮、A1后亮。斷開開關K切斷電路時，在L、A1、A2組成了新電路，L是新電源，（電流方向順時針），所以A1A2都要過一會兒才熄滅。正確答案是A和D。
拓展：在斷開開關K時L中的電流減小，L中產生了阻礙電流減小的自感電動勢，但阻礙不是阻止，電流還是在減小，電流的方向還是由L流向A1，再流入A2，再流入L，形成順時鐘方向的電流。
例2圖4—6—3為一演示實驗電路圖，圖中L是一帶鐵芯的線圈，A是一燈泡，電鍵K處于閉合狀態，電路是接通的，現將電鍵K打開，則在電路切斷的瞬間，通過燈泡A的電流方向是從端到端，這個實驗是用來演示現象。
解析：K閉合時L中電流的方向是b—L—a，K斷開的瞬間L中電流突然減小，L中產生阻礙電流減小的感應電動勢，L成為新的電源，但電流只能在原方向上減小，所以正確答案是：[a到b，斷路時的自感現象]。
拓展：本題的考查點與上題相同，說明這部分內容是高考的熱點內容。應該高度重視。
例3一個線圈的電流在均勻增大，則這個線圈（）
A。自感系數也將均勻增大
B。自感電動勢也將均勻增大
C。磁通量也將均勻增大
D。自感系數，自感電動勢都不變
解析：電流均勻增大則磁通量均勻增大，磁通量的變化率恒定。所以自感電動勢不變。自感系數與電流無關。正確答案是C和D。
拓展：在自感現象中電流的變化率與磁通量的變化率是成正比例的，因為線圈中的磁場就是它自身的電流產生的，電流增大磁場就增強，磁通量就增大。
例4、如圖4—6—4所示的電路中，兩個電流表G1和G2的零點都在刻度盤中央，當電流從"—"接線柱流入時，指針向右擺，當電流從"+"接線柱流入時，指針向左擺，當電路接通并達到穩定時再斷開的瞬間，下列哪個說法符合實際（）
A。G1指針向左擺，G2指針向右擺
B。G1指針向右擺，G2指針向左擺
C。G1、G2的指針都向左擺
D。G1、G2的指針都向右擺
解析：K斷開的瞬間，LRG1G2組成了一個新的回路，新回路的電源是L，L阻礙L中的向右的電流減少，所以回路中還有順時針的電流，正確答案是A。
拓展：本題的考點與例一和例二相同，只是在情景上多加了兩個電流表，這類問題的關鍵是確定L中原來的電流方向，L作為新電源時電流的方向并不改變。
例5如圖4—6—5所示的兩個線圈A和B并排放置，當A線圈的電鍵S閉合的瞬時，B線圈中因磁通量增加而產生感應電流。請說明此時B線圈中感應電流對A線圈中的磁場有何影響？
解析由圖4—6—5可知，開關閉合時A線圈的下面出現N極，B線圈因磁通量增加而產生感應電流，根據楞次定律B線圈下面也是出現N極（阻礙A線圈的磁感線穿入B），B線圈中感應電流產生的磁感線是由下而上地穿過A線圈的（與A線圈中磁場反向），所以感應電流的磁場起著阻礙A線圈中磁場增強的作用。
拓展由此可見只要A線圈的磁感線穿過B，而B能夠產生感應電流并且感應電流的磁感線又能夠穿過A，那么不管A、B的位置如何放置，A、B之間都能夠產生互感現象。
例6家用日光燈電路是利用自感現象的一個常見的例子。日光燈的電路如圖4—6—6，圖中S是是啟動器（內有雙金屬片并充氖氣），L是鎮流器（有鐵芯的線圈），D是日光燈燈管。試分析日光燈工作原理。
解析開關閉合后，220V電壓加在啟動器S的兩端，使啟動器玻璃泡內氖氣放電，放電產生的熱量使玻璃泡內的雙金屬片膨脹，動觸片與靜觸片短路，電流突然增大，鎮流器因電流突變產生很大的自感電動勢，這一高電動勢使日光燈燈管內汞蒸汽放電，日光燈就發光了。
拓展日光燈鎮流器的作用有兩個方面：一是在啟動時給燈管提供高電壓；二是在正常使用時限制通過燈管的電流（因為日光燈電路中使用交流電，鎮流器線圈的自感電動勢總是阻礙電流的變化，鎮流器的名稱由此而來）。分析日光燈的電路圖時，應以日光燈管為中心。啟動器與日光燈管并聯，鎮流器與日光燈管串聯，這樣分析有利于記憶掌握日光燈的電路圖，也有利于理解啟動器和鎮流器的作用。
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