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高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第四节 互感和自感课文ppt课件
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这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第四节 互感和自感课文ppt课件，共49页。PPT课件主要包含了感应电动势，线圈本身等内容，欢迎下载使用。
一、互感现象1．填一填(1)互感现象：如图所示，当线圈A中电流发生变化时，它产生的变化的磁场在线圈B中激发出感应电动势，线圈 B中感应电流的变化，同时也会在线圈A中产生相应的 ，这种现象称为互感现象。(2)互感电动势：互感现象中产生的感应电动势。(3)应用：利用互感现象可以将一个线圈中变化的信号传递到另外一个线圈。(4)危害：互感现象有时会影响电路的正常工作。
2．判一判(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，有的互感现象是可以利用的。( )(3)只有闭合的回路才能产生互感现象。( )3．想一想如何理解互感现象？提示：互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。
二、自感现象和自感系数1．填一填(1)自感现象：由于 的电流发生变化而产生的电磁感应现象。(2)自感电动势：在 现象中产生的 电动势。(3)通电自感和断电自感
(7)生活、生产中的自感现象①应用：日光灯、汽车发动机点火器、煤气灶电子点火器等利用断电自感产生高压。②危害：生产中的大型电动机一般都有自感系数很大的线圈，当电路中开关断开时，线圈会产生很大的自感电动势，使开关的闸刀和固定夹片之间形成 ，致使烧坏 ，甚至会危害到操作人员的安全。
2．判一判(1)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关。( )(2)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。( )(3)在自感现象中，感应电流的方向一定和原电流的方向相同。( )
3．选一选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( )A．电源的内阻较大 B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大
探究(一) 对互感现象的理解及应用[问题驱动]如图所示，是法拉第发现电磁感应现象的电路。(1)开关保持闭合时，电流表指针是否发生偏转？(2)如何操作能观察到指针的偏转现象？提示：(1)不偏转。(2)开关闭合或断开时。
【重难释解】1．互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。2．互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路。变压器就是利用互感现象制成的。
典例1 如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是( )A．t1时刻，两环间作用力最大B．t2和t3时刻，两环相互吸引C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥D．t3和t4时刻，两环相互吸引
[解析] t1时刻感应电流为0，故两环间作用力为0，A错误；t2和t3时刻，A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，故两环相互吸引，B正确、C错误；t4时刻，A环中电流为0，两环无相互作用，D错误。[答案] B互感问题的分析方法(1)可利用楞次定律、安培定则及左手定则分析某个线圈中感应电流的方向及受到的磁场力方向。(2)可从能量角度分析。
【素养训练】1.如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈a和b，则( )A．线圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出恒定电流B．线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为0C．线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响D．线圈a的磁场变化时，线圈b中一定产生感应电动势
解析：当线圈a输入正弦交变电流时，线圈b输出同频率的正弦交变电流，A错误。当线圈a输入恒定电流时，线圈a产生稳定的磁场，通过线圈b的磁通量不变，但不为0，B错误。由于互感现象的存在，每个线圈中的交变电流都会对另外一个线圈的磁场产生影响，C错误。当线圈a的磁场变化时，通过线圈b的磁通量发生变化，一定产生感应电动势，D正确。答案：D
2.在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在1处，现把它从1扳到2，如图所示，试判断在此过程中，电阻R上的电流方向是( )A．先由P→Q，再由Q→P B．先由Q→P，再由P→QC．始终由Q→P D．始终由P→Q解析：开关由1扳到2，线圈A中电流产生的磁场由左向右先减小后反向增加，由楞次定律可得，R中电流方向始终由Q→P，C正确。答案：C
探究(二) 对自感现象的理解及应用[问题驱动]让几位同学“串联”在电路中，电源只需1节干电池即可。闭合开关S前，学生的体验——“无感觉”；闭合开关S后，学生的体验——“无感觉”；断开开关S瞬间，同学突然受到电击——“迅速收回双手”。这是为什么呢？提示：断开开关S，线圈中电流变小，线圈中产生自感电流以阻碍电路中原电流的减小，所以人会受到电击。
【重难释解】1．对自感现象的分析思路(1)明确通过自感线圈的电流的变化情况(是增大还是减小)。(2)根据“增反减同”，判断自感电动势的方向。(3)分析阻碍的结果：当电流增大时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；当电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小。
2．通电自感和断电自感的比较
3．电阻和电感线圈在电路中的区别
典例2 (2021·天津高二检测)(多选)如图所示，L是自感很大、电阻不计的线圈，当合上或断开开关S1和S2后，下列情况可能发生的是( )A．S2断开，S1合上瞬间，Q灯逐渐亮起来B．合上S1、S2稳定后，P灯是暗的C．保持S2闭合，断开S1瞬间，Q灯立即熄灭，P灯亮一下再熄灭D．保持S2闭合，断开S1瞬间，P灯和Q灯都是过一会才熄灭
[解析] 自感作用延缓了电路中电流的变化，使得在通电瞬间含线圈的电路相当于断路，而断电时线圈相当于一个电源，通过放电回路将贮存的能量释放出来。而一般的纯电阻电路可以认为通电时立即有电流，断电时电流立即消失。S2断开，S1合上瞬间，由于线圈的自感作用，流过Q灯的电流将逐渐增大，故A正确(注意，P灯是立即就亮)；合上S1、S2，稳定后，由于RL为零，P灯被短路，故P灯是暗的，B正确；保持S2闭合，断开S1瞬间，线圈L和P灯构成放电回路，由于自感作用，L中的电流值将由原来稳定值逐渐减小，而原来IL＞IP，所以P灯将亮一下再熄灭，而跟Q灯并联的是电阻，故Q灯立即熄灭，故C正确，D错误。由以上分析可知，本题正确选项为A、B、C。[答案] ABC
(1)断开开关后，灯泡是否瞬间变得更亮，取决于电路稳定时两支路中电流的大小关系，即由两支路中电阻的大小关系决定。(2)若断开开关后，线圈与灯泡不能组成闭合回路，则灯泡会立即熄灭。(3)自感线圈直流电阻小与直流电阻不计含义不同，稳定时，前者相当于定值电阻，后者出现短路。
【素养训练】1.如图所示，多匝线圈和电池的内阻均为0，两个电阻的阻值均为R，开关S断开时，电路中的电流为I。现将S闭合，于是电路中产生自感电动势，此自感电动势的作用是 ( )A．使电路中的电流减小，最后由I减小到0B．有阻碍电流的作用，最后电流小于IC．有阻碍电流增大的作用，故电流总保持不变D．有阻碍电流增大的作用，但电流还是增大，最后变为2I解析：当S闭合后，电路总电阻减小，电流增大，线圈产生自感电动势阻碍电流增大，但“阻碍”并不是“阻止”，电流最终仍增大到2I，故只有选项D正确。答案：D
2.(2021·珠海高二检测)如图所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在测量完毕后，将电路拆开时应( )A．先断开开关S1 B．先断开开关S2C．先拆去电流表 D．先拆去电阻R
解析：该电路实际上就是伏安法测电感线圈的直流电阻电路，在实验完毕后，由于线圈的自感现象，若电路拆去的先后顺序不对，可能会烧坏电表。当S1、S2闭合，电路稳定时，线圈中的电流由a→b，○V表右端为“＋”，左端为“－”，指针正向偏转，若先断开S1，或先拆去○A表，或先拆去电阻R，则在此瞬间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，相当于给○V表加了一个反向电压，使指针反偏。由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压较大，可能会损坏○V表。而先断开S2，由于电压表内阻很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏其他器件，故应先断开S2。答案：B
解析：断开开关S前，电容器两端的电压等于线圈两端的电压，线圈的直流电阻不计，所以电容器两端的电压为零，其所带的电荷量为零，A项正确。断开开关，线圈相当于电源，给电容器充电，而且线圈中电流方向和断开开关前一样，所以a板带正电，C项正确。答案：AC
探究(三) 自感现象中的图像问题典例3 如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，线圈L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值。在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开开关S。如选项图所示，表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是( )
自感现象中图像问题的分析思路自感现象中的图像问题，主要是It关系图像。分析问题时应按以下思路进行：(1)明确通过自感线圈的电流的变化情况(增大还是减小)。(2)根据楞次定律，判断自感电动势的方向。(3)分析线圈中电流的变化情况，电流增强时(如通电时)，由于自感电动势方向与原电流方向相反，阻碍电流增加，因此电流逐渐增大；电流减小时(如断电时)，线圈中电流逐渐减小，不能发生突变。(4)明确电路中元件与自感线圈的连接方式，若元件与自感线圈串联，元件中的电流与线圈中电流有相同的变化规律；若元件与自感线圈并联，元件上的电压与线圈上的电压有相同的变化规律；若元件与自感线圈构成临时回路，元件成为自感线圈的临时外电路，元件中的电流大小与线圈中电流大小有相同的变化规律。
【素养训练】1.(2021·厦门高二检测)某兴趣小组探究断电自感现象的电路如图所示。闭合开关S，待电路稳定后，通过电阻R的电流为I1，通过线圈L的电流为I2。t1时刻断开开关S，下列图像中能正确描述通过电阻R的电流IR和通过线圈L的电流IL的是 ( )
解析：S断开后，线圈与电阻R构成回路，电阻R中的电流反向，大小与线圈中的电流相等，并逐渐减小，故A正确，B错误；断开S后，电阻R与线圈串联，流过线圈的电流减小，线圈中产生与原电流方向相同的感应电动势，且电动势慢慢变小，则线圈中电流方向不变，大小逐渐变小，而且变小得越来越慢，故C、D错误。答案：A
2．在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡A1和A2分别串联一个带铁芯的线圈L和一个滑动变阻器R。闭合开关S后，调整R，使A1和A2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I。然后，断开开关S，若t′时刻再闭合开关S，则在t′前后的一小段时间内，图中正确反映流过A1的电流i1、流过A2的电流i2随时间t变化的图像是( )
解析：由题中给出的电路可知，电路是线圈L与A1串联，A2与滑动变阻器R串联，然后两个支路并联。在t′时刻，A1支路中的电流因为有线圈L的自感作用，所以i1由0逐渐增大。A2支路为纯电阻电路，i2不存在逐渐增大的过程，若不计电池的内阻，则i2不 变；若考虑电池的内阻，i2会略有减小。故选项B正确。答案：B
3.(多选)如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源。t＝0时刻，闭合开关S。经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S。I1、I2分别表示通过灯泡D1和D2的电流，规定图中箭头所示的方向为I1、I2各自的电流正方向，以下各图能定性描述电流I1、I2随时间t变化规律的是( )
解析：当S闭合时，线圈L的自感作用会阻碍线圈L中的电流变大，电流从D1流过，方向与规定的正方向相同，当线圈L中电流稳定时，D1中的电流变小至零；D2中的电流为电路中的总电流，电流流过D1时，电路总电阻较大，总电流较小，当D1中电流为零时，总电阻变小，总电流变大至稳定。当S再断开时，D2马上熄灭，D1与线圈L组成回路，由于线圈L的自感作用，D1先重新亮起来再慢慢熄灭，D1中的电流方向与规定的正方向相反且逐渐减小至零。综上所述知选项A、C正确。答案：AC
一、培养创新意识和创新思维1．(选自鲁科版新教材“迷你实验室”)取一根长约1 m的漆包线绕在一把锉刀上，再让一节干电池的正极与锉刀接触，负极则与导线的一端接触。手执导线的另外一端，让裸露的导线头在锉刀上来回刮动，如图所示。你观察到了什么现象？想想看，为什么会发生这一现象？
二、注重学以致用和思维建模2．如图(a)所示，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上。在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示，已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是( )
3．如图所示，在生产实际中，有些高压直流电路中含有自感系数很大的线圈，当电路中的开关S由闭合到断开时，线圈会产生很高的自感电动势，使开关S处产生电弧，危及操作人员的人身安全。为了避免电弧的产生，可在线圈处并联一个元件，下列方案可行的是( )
解析：选项A中并联电容器，当S由闭合到断开时，线圈与电容器组成闭合回路，线圈产生的自感电动势可能击穿电容器；选项B中并联二极管，闭合开关时二极管导通，电流从二极管通过，相当于短路，使高压直流电路不能正常工作；选项C中并联直导线，电源被短路，烧坏电源；选项D中并联二极管，当闭合开关时，二极管不导通，电流从线圈通过，当开关断开时，线圈产生右正左负的自感电动势，并通过二极管构成回路，能有效地减缓开关S处产生电弧。答案：D
4．(多选)ETC(Electrnic Tll Cllectin的缩写)是全自动电子收费系统，车辆通过收费站时无须停车，这种收费系统每车收费耗时不到两秒，其收费通道的通行能力是人工收费通道的5至10倍。如图甲所示，在收费站自动栏杆前后的地面各自铺设完全相同的多匝线圈A、B，两线圈各自接入相同的电路，如图乙所示，电路a、b端与电压有效值恒定的交变电源连接，回路中流过交变电流，当汽车接近或远离线圈时，线圈的自感系数发生变化，线圈对交变电流的阻碍作用发生变化，使得定值电阻R的c、d两端电压有所变化，这一变化的电压输入控制系统，控制系统就能做出抬杆或落杆的动作，下列说法正确的是 ( )
A．汽车接近线圈时，c、d两端电压升高B．汽车离开线圈时，c、d两端电压升高C．汽车接近线圈时，c、d两端电压降低D．汽车离开线圈时，c、d两端电压降低
一、互感现象1．填一填(1)互感现象：如图所示，当线圈A中电流发生变化时，它产生的变化的磁场在线圈B中激发出感应电动势，线圈 B中感应电流的变化，同时也会在线圈A中产生相应的 ，这种现象称为互感现象。(2)互感电动势：互感现象中产生的感应电动势。(3)应用：利用互感现象可以将一个线圈中变化的信号传递到另外一个线圈。(4)危害：互感现象有时会影响电路的正常工作。
2．判一判(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，有的互感现象是可以利用的。( )(3)只有闭合的回路才能产生互感现象。( )3．想一想如何理解互感现象？提示：互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。
二、自感现象和自感系数1．填一填(1)自感现象：由于 的电流发生变化而产生的电磁感应现象。(2)自感电动势：在 现象中产生的 电动势。(3)通电自感和断电自感
(7)生活、生产中的自感现象①应用：日光灯、汽车发动机点火器、煤气灶电子点火器等利用断电自感产生高压。②危害：生产中的大型电动机一般都有自感系数很大的线圈，当电路中开关断开时，线圈会产生很大的自感电动势，使开关的闸刀和固定夹片之间形成 ，致使烧坏 ，甚至会危害到操作人员的安全。
2．判一判(1)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关。( )(2)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。( )(3)在自感现象中，感应电流的方向一定和原电流的方向相同。( )
3．选一选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( )A．电源的内阻较大 B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大
探究(一) 对互感现象的理解及应用[问题驱动]如图所示，是法拉第发现电磁感应现象的电路。(1)开关保持闭合时，电流表指针是否发生偏转？(2)如何操作能观察到指针的偏转现象？提示：(1)不偏转。(2)开关闭合或断开时。
【重难释解】1．互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。2．互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路。变压器就是利用互感现象制成的。
典例1 如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是( )A．t1时刻，两环间作用力最大B．t2和t3时刻，两环相互吸引C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥D．t3和t4时刻，两环相互吸引
[解析] t1时刻感应电流为0，故两环间作用力为0，A错误；t2和t3时刻，A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，故两环相互吸引，B正确、C错误；t4时刻，A环中电流为0，两环无相互作用，D错误。[答案] B互感问题的分析方法(1)可利用楞次定律、安培定则及左手定则分析某个线圈中感应电流的方向及受到的磁场力方向。(2)可从能量角度分析。
【素养训练】1.如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈a和b，则( )A．线圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出恒定电流B．线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为0C．线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响D．线圈a的磁场变化时，线圈b中一定产生感应电动势
解析：当线圈a输入正弦交变电流时，线圈b输出同频率的正弦交变电流，A错误。当线圈a输入恒定电流时，线圈a产生稳定的磁场，通过线圈b的磁通量不变，但不为0，B错误。由于互感现象的存在，每个线圈中的交变电流都会对另外一个线圈的磁场产生影响，C错误。当线圈a的磁场变化时，通过线圈b的磁通量发生变化，一定产生感应电动势，D正确。答案：D
2.在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在1处，现把它从1扳到2，如图所示，试判断在此过程中，电阻R上的电流方向是( )A．先由P→Q，再由Q→P B．先由Q→P，再由P→QC．始终由Q→P D．始终由P→Q解析：开关由1扳到2，线圈A中电流产生的磁场由左向右先减小后反向增加，由楞次定律可得，R中电流方向始终由Q→P，C正确。答案：C
探究(二) 对自感现象的理解及应用[问题驱动]让几位同学“串联”在电路中，电源只需1节干电池即可。闭合开关S前，学生的体验——“无感觉”；闭合开关S后，学生的体验——“无感觉”；断开开关S瞬间，同学突然受到电击——“迅速收回双手”。这是为什么呢？提示：断开开关S，线圈中电流变小，线圈中产生自感电流以阻碍电路中原电流的减小，所以人会受到电击。
【重难释解】1．对自感现象的分析思路(1)明确通过自感线圈的电流的变化情况(是增大还是减小)。(2)根据“增反减同”，判断自感电动势的方向。(3)分析阻碍的结果：当电流增大时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；当电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小。
2．通电自感和断电自感的比较
3．电阻和电感线圈在电路中的区别
典例2 (2021·天津高二检测)(多选)如图所示，L是自感很大、电阻不计的线圈，当合上或断开开关S1和S2后，下列情况可能发生的是( )A．S2断开，S1合上瞬间，Q灯逐渐亮起来B．合上S1、S2稳定后，P灯是暗的C．保持S2闭合，断开S1瞬间，Q灯立即熄灭，P灯亮一下再熄灭D．保持S2闭合，断开S1瞬间，P灯和Q灯都是过一会才熄灭
[解析] 自感作用延缓了电路中电流的变化，使得在通电瞬间含线圈的电路相当于断路，而断电时线圈相当于一个电源，通过放电回路将贮存的能量释放出来。而一般的纯电阻电路可以认为通电时立即有电流，断电时电流立即消失。S2断开，S1合上瞬间，由于线圈的自感作用，流过Q灯的电流将逐渐增大，故A正确(注意，P灯是立即就亮)；合上S1、S2，稳定后，由于RL为零，P灯被短路，故P灯是暗的，B正确；保持S2闭合，断开S1瞬间，线圈L和P灯构成放电回路，由于自感作用，L中的电流值将由原来稳定值逐渐减小，而原来IL＞IP，所以P灯将亮一下再熄灭，而跟Q灯并联的是电阻，故Q灯立即熄灭，故C正确，D错误。由以上分析可知，本题正确选项为A、B、C。[答案] ABC
(1)断开开关后，灯泡是否瞬间变得更亮，取决于电路稳定时两支路中电流的大小关系，即由两支路中电阻的大小关系决定。(2)若断开开关后，线圈与灯泡不能组成闭合回路，则灯泡会立即熄灭。(3)自感线圈直流电阻小与直流电阻不计含义不同，稳定时，前者相当于定值电阻，后者出现短路。
【素养训练】1.如图所示，多匝线圈和电池的内阻均为0，两个电阻的阻值均为R，开关S断开时，电路中的电流为I。现将S闭合，于是电路中产生自感电动势，此自感电动势的作用是 ( )A．使电路中的电流减小，最后由I减小到0B．有阻碍电流的作用，最后电流小于IC．有阻碍电流增大的作用，故电流总保持不变D．有阻碍电流增大的作用，但电流还是增大，最后变为2I解析：当S闭合后，电路总电阻减小，电流增大，线圈产生自感电动势阻碍电流增大，但“阻碍”并不是“阻止”，电流最终仍增大到2I，故只有选项D正确。答案：D
2.(2021·珠海高二检测)如图所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在测量完毕后，将电路拆开时应( )A．先断开开关S1 B．先断开开关S2C．先拆去电流表 D．先拆去电阻R
解析：该电路实际上就是伏安法测电感线圈的直流电阻电路，在实验完毕后，由于线圈的自感现象，若电路拆去的先后顺序不对，可能会烧坏电表。当S1、S2闭合，电路稳定时，线圈中的电流由a→b，○V表右端为“＋”，左端为“－”，指针正向偏转，若先断开S1，或先拆去○A表，或先拆去电阻R，则在此瞬间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，相当于给○V表加了一个反向电压，使指针反偏。由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压较大，可能会损坏○V表。而先断开S2，由于电压表内阻很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏其他器件，故应先断开S2。答案：B
解析：断开开关S前，电容器两端的电压等于线圈两端的电压，线圈的直流电阻不计，所以电容器两端的电压为零，其所带的电荷量为零，A项正确。断开开关，线圈相当于电源，给电容器充电，而且线圈中电流方向和断开开关前一样，所以a板带正电，C项正确。答案：AC
探究(三) 自感现象中的图像问题典例3 如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，线圈L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值。在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开开关S。如选项图所示，表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是( )
自感现象中图像问题的分析思路自感现象中的图像问题，主要是It关系图像。分析问题时应按以下思路进行：(1)明确通过自感线圈的电流的变化情况(增大还是减小)。(2)根据楞次定律，判断自感电动势的方向。(3)分析线圈中电流的变化情况，电流增强时(如通电时)，由于自感电动势方向与原电流方向相反，阻碍电流增加，因此电流逐渐增大；电流减小时(如断电时)，线圈中电流逐渐减小，不能发生突变。(4)明确电路中元件与自感线圈的连接方式，若元件与自感线圈串联，元件中的电流与线圈中电流有相同的变化规律；若元件与自感线圈并联，元件上的电压与线圈上的电压有相同的变化规律；若元件与自感线圈构成临时回路，元件成为自感线圈的临时外电路，元件中的电流大小与线圈中电流大小有相同的变化规律。
【素养训练】1.(2021·厦门高二检测)某兴趣小组探究断电自感现象的电路如图所示。闭合开关S，待电路稳定后，通过电阻R的电流为I1，通过线圈L的电流为I2。t1时刻断开开关S，下列图像中能正确描述通过电阻R的电流IR和通过线圈L的电流IL的是 ( )
解析：S断开后，线圈与电阻R构成回路，电阻R中的电流反向，大小与线圈中的电流相等，并逐渐减小，故A正确，B错误；断开S后，电阻R与线圈串联，流过线圈的电流减小，线圈中产生与原电流方向相同的感应电动势，且电动势慢慢变小，则线圈中电流方向不变，大小逐渐变小，而且变小得越来越慢，故C、D错误。答案：A
2．在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡A1和A2分别串联一个带铁芯的线圈L和一个滑动变阻器R。闭合开关S后，调整R，使A1和A2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I。然后，断开开关S，若t′时刻再闭合开关S，则在t′前后的一小段时间内，图中正确反映流过A1的电流i1、流过A2的电流i2随时间t变化的图像是( )
解析：由题中给出的电路可知，电路是线圈L与A1串联，A2与滑动变阻器R串联，然后两个支路并联。在t′时刻，A1支路中的电流因为有线圈L的自感作用，所以i1由0逐渐增大。A2支路为纯电阻电路，i2不存在逐渐增大的过程，若不计电池的内阻，则i2不 变；若考虑电池的内阻，i2会略有减小。故选项B正确。答案：B
3.(多选)如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源。t＝0时刻，闭合开关S。经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S。I1、I2分别表示通过灯泡D1和D2的电流，规定图中箭头所示的方向为I1、I2各自的电流正方向，以下各图能定性描述电流I1、I2随时间t变化规律的是( )
解析：当S闭合时，线圈L的自感作用会阻碍线圈L中的电流变大，电流从D1流过，方向与规定的正方向相同，当线圈L中电流稳定时，D1中的电流变小至零；D2中的电流为电路中的总电流，电流流过D1时，电路总电阻较大，总电流较小，当D1中电流为零时，总电阻变小，总电流变大至稳定。当S再断开时，D2马上熄灭，D1与线圈L组成回路，由于线圈L的自感作用，D1先重新亮起来再慢慢熄灭，D1中的电流方向与规定的正方向相反且逐渐减小至零。综上所述知选项A、C正确。答案：AC
一、培养创新意识和创新思维1．(选自鲁科版新教材“迷你实验室”)取一根长约1 m的漆包线绕在一把锉刀上，再让一节干电池的正极与锉刀接触，负极则与导线的一端接触。手执导线的另外一端，让裸露的导线头在锉刀上来回刮动，如图所示。你观察到了什么现象？想想看，为什么会发生这一现象？
二、注重学以致用和思维建模2．如图(a)所示，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上。在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示，已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是( )
3．如图所示，在生产实际中，有些高压直流电路中含有自感系数很大的线圈，当电路中的开关S由闭合到断开时，线圈会产生很高的自感电动势，使开关S处产生电弧，危及操作人员的人身安全。为了避免电弧的产生，可在线圈处并联一个元件，下列方案可行的是( )
解析：选项A中并联电容器，当S由闭合到断开时，线圈与电容器组成闭合回路，线圈产生的自感电动势可能击穿电容器；选项B中并联二极管，闭合开关时二极管导通，电流从二极管通过，相当于短路，使高压直流电路不能正常工作；选项C中并联直导线，电源被短路，烧坏电源；选项D中并联二极管，当闭合开关时，二极管不导通，电流从线圈通过，当开关断开时，线圈产生右正左负的自感电动势，并通过二极管构成回路，能有效地减缓开关S处产生电弧。答案：D
4．(多选)ETC(Electrnic Tll Cllectin的缩写)是全自动电子收费系统，车辆通过收费站时无须停车，这种收费系统每车收费耗时不到两秒，其收费通道的通行能力是人工收费通道的5至10倍。如图甲所示，在收费站自动栏杆前后的地面各自铺设完全相同的多匝线圈A、B，两线圈各自接入相同的电路，如图乙所示，电路a、b端与电压有效值恒定的交变电源连接，回路中流过交变电流，当汽车接近或远离线圈时，线圈的自感系数发生变化，线圈对交变电流的阻碍作用发生变化，使得定值电阻R的c、d两端电压有所变化，这一变化的电压输入控制系统，控制系统就能做出抬杆或落杆的动作，下列说法正确的是 ( )
A．汽车接近线圈时，c、d两端电压升高B．汽车离开线圈时，c、d两端电压升高C．汽车接近线圈时，c、d两端电压降低D．汽车离开线圈时，c、d两端电压降低
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