高中物理直导线段的自感

高中物理：自感现象和自感系数【知识点的认识】一、自感1．概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势．2．表达式：E＝L．3．自感系数L（1）相关因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关．（2）单位：亨利（H，1mH＝10﹣3H，1μH＝10﹣6H）．4．自感电动势的方向：由楞次定律可知，自感电动势总是阻碍原来导体中电流的变化．当回路中的电流增加时，自感电动势和原来电流的方向相反；当回路中的电流减小时，自感电动势和原来电流的方向相同．自感对电路中的电流变化有阻碍作用，使电流不能突变．【命题方向】题型一：自感现象的理解和应用在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大而电阻不能忽略的线圈，E为电源，S为开关．关于两灯泡点亮和熄灭的下列说法正确的是（）A．合上开关，a先亮，b后亮；稳定后a、b一样亮B．合上开关，b先亮，a后亮；稳定后b比a更亮一些C．断开开关，a逐渐熄灭、b先变得更亮后再与a同时熄灭D．断开开关，b逐渐熄灭、a先变得更亮后再与b同时熄灭分析：对于线圈来讲通直流阻交流，通低频率交流阻高频率交流．解答：A、由于a、b为两个完全相同的灯泡，当开关接通瞬间，b灯泡立刻发光，而a灯泡由于线圈的自感现象，导致灯泡渐渐变亮，由于两灯泡并联，L的电阻不能忽略，所以稳定后b比a更亮一些，故A错误，B正确；C、当开关断开瞬间，两灯泡串联，由线圈产生瞬间电压提供电流，导致两灯泡同时熄灭，而且亮度相同，故CD均错误．故选：B．点评：线圈的自感系数越大，频率越高时，感抗越高．同时线圈有阻碍电流的变化，注意的是灯泡会更亮的原因是电流变大的缘故．【解题方法点拨】1．通电自感和断电自感的比较．通电自感断电自感电路图器材要求A 1、A 2同规格，R ＝R L ，L 较大（有铁芯）L 很大（有铁芯）现象在S 闭合瞬间，灯A 2立即亮起来，灯A 1逐渐变亮，最终一样亮在开关S 断开时，灯A 渐渐熄灭或闪亮一下再熄灭原因由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过灯A 1的电流比流过灯A 2的电流增加得慢S 断开时，线圈L 产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；灯A 中电流反向不会立即熄灭．若R L ＜R A ，原来的I L ＞I A ，则A 灯熄灭前要闪亮一下．若R L ≥R A ，原来的电流I L ≤I A ，则灯A 逐渐熄灭不再闪亮一下能量转化情况电能转化为磁场能磁场能转化为电能2．解决自感问题的关键：（1）正确理解通电自感和断电自感现象中自感电动势对“原电流的变化”的阻碍作用，即延缓原电流的变化．（2）弄清电路的串、并联关系．（3）电感线圈在通电瞬间相当于一个阻值由很大逐渐变小的电阻，在断电瞬间相当于一个电源．在电流稳定时纯电感线圈相当于一根短路导线，非纯电感线圈相当于一定值电阻．。

4.互感和自感1．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，了解自感现象中自感电动势的作用。

3.知道自感电动势的大小与什么有关，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。

一、互感现象1．互感：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□01感应电动势。

这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作□02互感电动势。

2．互感的应用：利用互感现象可以把□03能量由一个线圈传递到另一个线圈。

变压器就是利用□04互感现象制成的。

3．互感的危害：互感现象可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。

在电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作。

二、自感现象1．自感：当一个线圈中的电流□01变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出□02感应电动势。

这种现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。

2．通电自感和断电自感三、自感系数1．自感电动势的大小：E＝□01L ΔIΔt，其中L叫作自感系数，简称自感或电感，单位是□02亨利，简称亨，符号是□03H。

常用的单位还有毫亨(mH)、微亨(μH)。

2．决定线圈自感系数大小的因素：线圈的□04大小、□05形状、□06匝数，以及是否有□07铁芯等。

四、磁场的能量1．自感现象中的磁场能量(1)线圈中电流从无到有时：其中的磁场从无到有，这可以看作电源把能量输送给□01磁场，储存在□02磁场中。

(2)线圈中电流减小时：□03磁场中的能量释放出来，转化为电能。

2．电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中□04电流变化的“惯性”。

判一判(1)任何两个电路之间都能产生互感现象。

( )(2)线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大。

( )(3)线圈中的电流增大时，线圈中的自感电动势也一定增大。

( )提示：(1)×(2)× 自感电动势的大小E ＝L ΔI Δt，所以自感电动势大不一定是由自感系数大引起的，有可能是电流的变化率很大引起的。

物理教案－自感物理教案-自感一、教学目标通过本节课的学习，学生应该能够：1. 理解什么是自感；2. 认识自感的特点和应用；3. 学会计算自感的大小和方向。

二、教学重点1. 自感的概念和特点；2. 自感的计算方法；3. 自感的应用。

三、教学难点1. 自感和磁场的关系；2. 自感和电路的关系；3. 计算自感大小和方向的方法。

四、教学过程1. 自感的概念和特点自感是指一根导体中，当电流发生变化时，导体内部会发生电磁感应现象；同时，导体里的电场也会发生变化，导致电磁波的产生。

自感是磁通量的一种，单位是亨利（H）。

自感经常用在磁性材料和线圈中，实现电子设备的设计和制造。

2. 自感的计算方法自感的计算方法是根据法拉第电磁感应定律来计算的。

法拉第电磁感应定律指出，当导体内部发生磁通量的变化时，会产生感应电动势，导体内部的电场随之变化，从而产生电磁波。

计算自感的公式为：L = Φ / I其中，L是自感值，Φ是导体中穿过的磁通量，I是电流的大小。

3. 自感的应用自感的应用非常广泛。

在电子设备中，自感常被用来制造电感和变压器。

在通信设备中，自感被用来制作天线，以便接收和发射电磁波。

在电流测量中，自感被用来制作电流传感器，可以简单地通过电路测量电流大小。

五、教学总结本节课主要介绍了自感的概念、特点、计算方法和应用。

自感是磁通量的一种，被广泛应用于电子设备、通信设备、测量设备等领域。

学生们需要掌握自感的基本概念、计算方法和应用，进一步了解电子设备的设计和制造过程。

电磁感应知识点总结一、电磁感应现象1、电磁感应现象与感应电流.（1）利用磁场产生电流的现象，叫做电磁感应现象。

（2）由电磁感应现象产生的电流，叫做感应电流。

物理模型上下移动导线AB，不产生感应电流左右移动导线AB，产生感应电流原因:闭合回路磁感线通过面积发生变化不管是N级还是S级向下插入，都会产生感应电流，抽出也会产生，唯独磁铁停止在线圈力不会产生原因闭合电路磁场B发生变化开关闭合、开关断开、开关闭合，迅速滑动变阻器，只要线圈A中电流发生变化，线圈B就有感应电流二、产生感应电流的条件1、产生感应电流的条件：闭合电路．．．．．．．。

．．．．中磁通量发生变化2、产生感应电流的常见情况 .（1）线圈在磁场中转动。

（法拉第电动机）（2）闭合电路一部分导线运动(切割磁感线)。

（3）磁场强度B变化或有效面积S变化。

(比如有电流产生的磁场，电流大小变化或者开关断开)3、对“磁通量变化”需注意的两点.（1）磁通量有正负之分，求磁通量时要按代数和（标量计算法则）的方法求总的磁通量（穿过平面的磁感线的净条数）。

（2）“运动不一定切割，切割不一定生电”。

导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。

三、感应电流的方向1、楞次定律.（1）内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

（2）“阻碍”的含义.从阻碍磁通量的变化理解为:当磁通量增大时，会阻碍磁通量增大，当磁通量减小时，会阻碍磁通量减小。

从阻碍相对运动理解为:阻碍相对运动是“阻碍”的又一种体现，表现在“近斥远吸，来拒去留”。

（3）“阻碍”的作用.楞次定律中的“阻碍”作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在克服这种阻碍的过程中，其他形式的能转化成电能。

（4）“阻碍”的形式.1．阻碍原磁通量的变化，即“增反减同”。

2．阻碍相对运动，即“来拒去留”。

3. 使线圈面积有扩大或缩小的趋势，即“增缩减扩”。

一对一个性化辅导教案互感和自感、涡流要点一、互感现象两个线圈之间没有导线相连，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，这种现象称为互感，产生的感应电动势叫互感电动势。

要点诠释：（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相互靠近的电路之间。

（2）互感现象可以把能量从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。

（3）在电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，应设法减小电路间的互感。

【典型例题】类型一、互感现象产生的条件、两线圈，当开关S闭合和断开瞬间，b线圈中感应电流例1．如图所示，在同一平面内的a b的方向如何？【答案】S闭合瞬间，b线圈中产生顺时针方向的电流；S断开瞬间，b线圈中产生逆时针方向的电流【解析】本题考查楞次定律和互感现象的产生条件。

当开关S闭合的瞬间，a线圈中有电流I通过，由安培定则可知其将在。

线圈周围产生磁场，该磁场从b线圈内垂直纸面穿出，使b线圈中的磁通量增大，由楞次定律可知b线圈中将产生感应电流，感应电流的磁场方向应与a线圈中电流产生的磁场方向相反即垂直纸面向里，再由安培定则可判定b中感应电流方向应是顺时针方向。

当开关S断开的瞬间，电流I所产生的磁场穿过b线圈的磁通量减少，这时b线圈内将产生感应电流，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同即垂直纸面向外，再由安培定则可判定b中感应电流方向应是逆时针的。

【变式】关于自感现象，正确的说法是（）A．感应电流不一定和原电流方向相反B．线圈中产生的自感电动势较大的其自感系数一定较大C．对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感系数也较大D．对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产生的自感电动势也较大【答案】A例2（多选）.如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是（）A．向右匀加速运动B．向左匀加速运动C．向右匀减速运动D．向左匀减速运动【答案】BC由左手定则可判断出MN 中电流的方向是由M 流至N ，此电流在1L 中产生的磁场的方向是向上的。

法拉第电磁感应定律导学目标 1.能用法拉第电磁感应定律、公式E＝Bl v计算感应电动势.2.理解自感、涡流产生，并能分析实际应用．一、法拉第电磁感应定律[基础导引]1．关于电磁感应，下述说法正确的是() A．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大B．穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零C．穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势越大D．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大2．试计算下列几种情况下的感应电动势．(1)平动切割①如图1(a)，在磁感应强度为B的匀强磁场中，棒以速度v垂直切割磁感线时，感应电动势E＝________.图1②如图(b)，在磁感应强度为B的匀强磁场中，棒运动的速度v与磁场的方向成θ角，此时的感应电动势为E＝________.(2)转动切割如图(c)，在磁感应强度为B的匀强磁场中，长为l的导体棒绕一端为轴以角速度ω匀速转动，此时产生的感应电动势E＝____________.(3)有效切割长度：即导体在与v垂直的方向上的投影长度．试分析图2中的有效切割长度．图2甲图中的有效切割长度为：____________；乙图中的有效切割长度为：________；丙图中的有效切割长度：沿v1的方向运动时为________；沿v2的方向运动时为______．[知识梳理]1．感应电动势(1)感应电动势：在________________中产生的电动势．产生感应电动势的那部分导体就相当于________，导体的电阻相当于____________．(2)感应电流与感应电动势的关系：遵循________________定律，即I ＝________.2．法拉第电磁感应定律(1)法拉第电磁感应定律①内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的________________成正比． ②公式：E ＝____________.(2)导体切割磁感线的情形①一般情况：运动速度v 和磁感线方向夹角为θ，则E ＝__________.②常用情况：运动速度v 和磁感线方向垂直，则E ＝________.③导体棒在磁场中转动导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势E ＝Bl v＝____________(平均速度等于中点位置线速度12lω)．考点一 法拉第电磁感应定律的应用 考点解读1．感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率ΔΦΔt和线圈的匝数共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系．2．具体而言：当ΔΦ仅由B 引起时，则E ＝n S ΔB Δt ；当ΔΦ仅由S 引起时，则E ＝n B ΔS Δt. 3．磁通量的变化率ΔΦΔt是Φ－t 图象上某点切线的斜率． 典例剖析例1 如图3(a)所示，一个电阻值为R ，匝数为n 的圆形金属线圈与阻值为2R 的电阻R 1连接成闭合回路．线圈的半径为r 1, 在线圈中半径为r 2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t 变化的关系图线如图(b)所示．图线与横、纵轴的截距分别为t 0和B 0. 导线的电阻不计．求0至t 1时间内：图3(1)通过电阻R 1上的电流大小和方向；(2)通过电阻R 1上的电荷量q 及电阻R 1上产生的热量．图4图5 跟踪训练1 如图4所示，导线全部为裸导线，半径为r 的圆内有垂 直于圆平面的匀强磁场，磁感应强度为B ，一根长度大于2r 的导 线MN 以速度v 在圆环上无摩擦地自左端匀速滑到右端．电路的固定电阻为R ，其余电阻不计，求MN 从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R 上的电流的平均值和通过电阻R 的电荷量．考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算[典例剖析]例2 在范围足够大，方向竖直向下的匀强磁场中，B ＝0.2 T ，有一水平放置的光滑框架，宽度为l ＝0.4 m ，如图5所示，框架上放置一质量为0.05 kg 、电阻为1 Ω的金属杆cd ，框架电阻不计．若杆cd 以恒定加速度a ＝2 m/s 2，由静止开始做匀变速运动，则：(1)在5 s 内平均感应电动势是多少？(2)第5 s 末，回路中的电流多大？(3)第5 s 末，作用在cd 杆上的水平外力多大？思维突破公式E ＝n ΔΦΔt与E ＝Bl v sin θ的区别与联系图6图9跟踪训练2 (2010·课标全国·21)如图6所示，两个端面半径同为R 的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场．一铜质细直棒ab水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直．让铜棒从静止开始自由 下落，铜棒下落距离为0.2R 时铜棒中电动势大小为E 1，下落距离为0.8R 时电动势大小为E 2.忽略涡流损耗和边缘效应．关于E 1、E 2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是 ( )A ．E 1>E 2，a 端为正B ．E 1>E 2，b 端为正C ．E 1<E 2，a 端为正D ．E 1<E 2，b 端为正例4 半径为r 、电阻为R 的n 匝圆形线圈在边长为l 的正方形 abcd 外，匀强磁场充满并垂直穿过该正方形区域，如图9甲所示．当磁场随时间的变化规律如图乙所示时，则穿过圆形线圈磁通量的变化率为______，t 0时刻线圈产生的感 应电流为______．例5 t ＝0时，磁场在xOy 平面内的分布如图10所示，其磁感应强度的大小均为B 0，方向垂直于xOy 平面，相邻磁场区域的磁场方向相反，每个同向磁场区域的宽度均为L 0，整个磁场以速度v 沿x 轴正方向匀速运动．若在磁场所在区间内放置一由n 匝线圈组成的矩形线框abcd ，线框的bc 边平行于x 轴．bc ＝L B 、ab ＝L ，L B 略大于L 0，总电阻为R ，线框始终保持静止．求：图10(1)线框中产生的总电动势大小和导线中的电流大小；(2)线框所受安培力的大小和方向．。