粤教高中物理选修3-2全册导学案附解析

1111.1 电磁感应现象 学案（粤教版选修3-2）【思维激活】1.1820年奥斯特发现电流的磁效应.这个发现受到科学界的关注，促进了科学的发展，1821年美国哲学年鉴的主编约请戴维撰写一篇文章，评述奥斯特发现电流的磁效应以来电磁学实验的理论发展概况.戴维把这一工作交给了法拉第，法拉第在收集资料的过程中，对电磁现象的研究产生了极大的热情，并开始转向电磁学的研究，他细细地分析了电流的磁效应等现象，认为既然电流能产生磁，磁能否产生电呢？1822年他在日记中写下了自己的思想：“磁能转化成电”.他在这方面进行了系统的研究.起初，他试图用强磁铁靠近闭合导线或用强电流使另一闭合导线中产生电流，做了大量的实验，都失败了.经过历时十年的失败、再试验，直到1831年8月29日才取得成功.法拉第（1791-1867）你知道磁是怎样生电的吗？提示：穿过闭合回路的磁通量发生变化是磁生电的根本.【自主整理】1.电流的磁效应显示了载流导体对 磁体 的作用力，揭示了电现象与磁现象之间的联系？2.应用电流的磁效应使人们发明了电磁铁、电磁铁的应用非常广泛，电磁铁在科学技术中有应用实例有电磁继电器、电磁炉、电磁打点计时器、变压器等。3.著名哲学家康德提出了哲学思想是：各种自然现象之间相互影响和相互制约。4.“磁有电”是一种在变化电流过程中才出现的效应，法拉第把引起电流的原因概括为五类，它们都与变化和运动相联系，这就是变化着的电流、变化的磁场，运动的稳恒电流，运动的磁体，在磁场中运动的身体，把这些现象定名为电磁感应现象，产生的电流称为感应电流。5.电磁感应现象的发现把机械能变为电能，使现代社会用到廉价的电能。【高手笔记】磁通量（1）磁通量的计算式=BS的理解：公式中的B应是匀强磁场的磁感应强度，S是磁场方向垂直的面积，因此可以理解为=BS，如果平面与磁场方向不垂直，应把面积S投影到磁场垂直方向上，求出投影面积S，代入到=BS中计算。（2）磁通量的意义可以用磁感线形象地说明，磁通量所表示的就是穿过磁场中某个面的磁感线条数。（3）当有相反方向的磁场（磁感应强度分别为B和B）穿过同一个平面，（与磁场方向垂直的面积S）时，按照磁感应强度的定义，B和B的矢量的大小为|B-B|，穿过平面S的磁通量为|B-B|S=|BS-BS|=|-|，磁通量的意义可以用磁感线的条数形象地说明，所以穿过平面S的磁通量|-|可以理解为向相反方向穿过平面S的磁感线相抵消之后剩余的磁感线条数。【名师解惑】磁通量是标量，那么如何理解的正、负。剖析：磁通量有正负之分，其正负是这样规定的：任何一个面都有正反两面，某规定磁感线从正面穿入磁通量，则磁感线从反面穿入时磁通量为负。若磁感线沿相反方向穿过同一平面，是正向磁感线条数为1，反身磁感线条数为2，则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数（磁通量的代数和），即=1-2。说明：磁通量的正负既不表示大小，也不表示方向，仅是为了计算方便而引入的。【讲练互动】例1.如图1-1-1所示，关于闭合导线框中产生感应电流的下列说法中正确的是（ ）图1-1-1A.只要闭合导线框在磁场中做切割磁感线运动，线框中就会有感应电流产生B.只要闭合导线框处于变化的磁场中线框中就会产生感应电流C.图1-1-1中的矩形框以其任何一条边为轴在磁场中旋转，都可以产生感应电流D. 闭合线框以其对称轴OO在磁场中转动，当穿过线圈的磁通量最大时，线框内不产生感应电流；当穿过线框内的磁通量为零时，线框中有感应电流解析：线框在磁场中切割磁感线，但两边产生相反方向的感应电动势，电路里并不产生感应电流，也就是回路的磁通量并没有变化，例如线框从图示位置沿垂直纸面方向运动时不产生感应电流，所以A不正确。在图示的情况下，磁场的磁感应强度B的大小发生变化时，线框的磁通量并不变化，也不产生感应电流，所以选项B不正确。在图示的情况下，线框以ad为轴旋转时，线框中磁通量也不变化，所以选项C不正确。 如果以OO为旋转，线框在图示位置时磁通量为零，但磁通量的变化率大，感应电流也最大，当转到线框平面垂直磁感线时，磁通量大，但变化率为零，不产生感应电流，所以选项D正确。答案：D【绿色通道】（1）电磁感应现象是指只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流；（2）穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中有感应电流，也就说明闭合电路中产生了感应电动势。电路断开时，无法产生感应电流，但电路中有感应电动势，这也叫电磁感应现象；（3）闭合电路的一部分导线在磁场中切割磁感线时，闭合电路中产生的感应电动势和感应电流；当一根导线在磁场中切割磁感线时，导线两端有电势差（电压），表明导线中产生了电动势，这也叫做电磁感应现象。【变式训练一】1.以下说法中正确的是（ ）A.闭合电路中的导体做功割磁感线运动，电路中就一定有感应电流B.整个闭合回路从磁场中出来时，闭合回路中就一定有感应电流C.穿过闭合回路的磁通量越大，越容易产生感应电流D.穿过闭合回路的磁感线条数不变，但全部反向，在这个变化的瞬间有感应电流答案：D例2.如图1-1-2所示线圈平面与水平方向成角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量=_。图1-1-2解析：此题的线圈abcd与磁感线强度B的方向不垂直，故把S投影到与B垂直的方向即水平方向（如图中的abcd），SScos，故=BS=BScos。答案：BScos例3.如图1-1-3所示，闭合金属环从高h处的曲面左侧自由滑下，又滑上曲面的右侧，环平面与运动方向均垂直于非匀强磁场，环在运动过程中，摩擦阻力不计，则（ ）图1-1-3A.环滑上曲面右侧上升的高度小于hB.环滑上曲面右侧上升的高度等于hC.运动过程中环内有感应电流D.运动过程中磁场力对环做负功解析：闭合金属环在非匀强磁场中运动，穿过闭合金属环的磁通量发生了变化。闭合金属环中产生了感应电流，闭合金属环产生的电能由金属环损失的机械能转化而来，所以金属环在右侧最大高度处的机械能应小于右侧初始位置处的机械能。答案：ACD【绿色通道】环形电流各小段所在的磁感应强度不相同，各小段受安培力也大小不同，故环受到的安培力合力不为零，且一定是阻力。如果安培力做正功的话，则是违背能量转化守恒定律的。【变式训练二】1.如图1-1-4所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B=0.8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O半径为1cm，现于纸面内先后放上圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1.0cm，10匝；B线圈半径为2cm，1匝；C线圈半径为0.5cm，1匝，问：图1-1-4（1）在B减为0.4T的过程中，A和B中磁通量各改变多少？（2）当磁场方向转过30角的过程中，C中的磁通量改变多少？解析：（1）设圆形磁场区域的半径为R，对线圈A，1=B1R2，2=B2R2磁通量的改变量=|2-1|=（0.8-0.4）3.14（10-2）2Wb=1.25610-4Wb对线圈B，=|2-1|=（0.8-0.4）3.14（10-2）2Wb=1.25610-4Wb（2）对线圈C：设C线圈的半径为r1=Br2sin1，2=Br2sin2磁通量的改变量：=|2-1|=Br2（sin90-sin60）=0.83.14（510-3）2（1-0.866）Wb=8.410-6Wb【体验探究】【问题】磁现象在科技生活中极为广泛，磁带录音就是应用磁性材料工作的，清查阅资料探究普通磁带录音机录音和放音的原理.【导思】普通磁带录音机是用同一个磁头来录音和放音的，磁头结构如图1-1-5所示，在一个环形铁芯上绕着一个线圈，铁芯有个缝隙，工作时磁带就贴着这个缝隙移动，录音时，磁头线圈跟微音器相连，放音时，磁头线圈改为跟扬声器相连，磁带上涂有一层磁粉，磁粉能被磁化并且留下剩磁，微音器的作用是把声音的变化转变为电流的变化，扬声器的作用是把电流的变化转化为声音的变化.图1-1-5【探究】工作原理：录音时，声音使微音器中产生随声音而变化的感应电流，电流经放大电路放大后，进入录音磁头的线圈中，在磁头的缝隙处产生随电流变化的磁场.磁带紧贴着磁头缝隙移动，磁带上的磁粉层被磁化，在磁带上就记录下声音的磁信号.放音是录音的逆过程，放音时，磁带紧贴着放音磁头的缝隙通过磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流，感应电流的变化跟记录下的磁信号相同.所以线圈中产生的电流经放大电路放大后，送到扬声器还原成声音.结论：磁带录音是利用电磁效应原理，由电流生成磁信号；放音是利用“磁生电”效应原理，即电磁信号转变成电信号.1.2 研究产生感应电流的条件 学案（粤教版选修3-2）【思维激活】在前面的学习中，我们已经知道，电可以生磁，用闭合电路的部分导体在磁场中运动切割磁感线时可以产生感应电流，还有其他的方法可以产生感应电流吗？产生感应电流的条件是什么？提示：产生感应电流的条件是闭合电路的磁通量发生变化，所以还可磁过改变磁性强弱，改变磁通量等。【自主整理】1.重复初中做过的实验，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动时，闭合电路中就会产生感应电流，因为闭合电路所围的面积发生了变化，也就是穿过该面积的磁通量发生变化。2.把磁铁的某一磁极向线圈（与电流表组成闭合回路）中插入时，电流表指针发生偏转，从线圈中抽出时，电流表指针也会偏转，但两次指计偏的方向相反，不管是将磁极插入还是抽出，穿过线圈的磁感线的条数都发生了变化，也就是穿过闭合线圈的磁通量发生了变化。探究：如图1-2-1所示，线圈A（小线圈）通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B（大线圈）连接到电流表上，在开关闭合的瞬间，电流表的指针是否会发生偏转？会。A线圈稳定后，指针是否发生偏转？不会。在迅速改变滑动变阻器触头位置的过程中，电流表指针是否会发生偏转？会。在断开电键的瞬间，电流表指针是否会发生偏转？会。在A线圈中的电流发生变化时，B线圈中就会产生感应电流，当开关闭合稳定后，插入或抽出铁芯的过程中，电流表的指针是否会发生偏转？会。图1-2-1总结：综上所述，不管使用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生，这就是产生感应电流的条件。【高手笔记】1.借助磁场（或磁场变化）产生电流的现象称为电磁感应现象。按其产生的方式可分为：“动生切割型”、“磁通变化型”及“自感型”（后续课程将学到）等。不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。（1）当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，引起闭合电路磁通量发生变化，可单边（或多边）以平动（或转动、扫动）方式做切割磁感线运动。（2）引起穿过闭合电路的磁通量发生变化，有如下三种形式：=BS，即B不变，与B正对的面积S改变；=BS，即面积S不变，磁场变化，=BS，即磁场和面积都变化。2.能量守恒定律是一个普遍适用的定律，同样适用于电磁感应现象。当闭合电路中产生感应电流时，电流做功，消耗了电能。这电能从何而来？一般有两种情况：（1）在导体切割磁感线或在线圈中插入、抽出条形磁铁等几种情况中，外力推动导体或条形磁铁做功，消耗了机械能，产生了电能是从机械能转化而来的；在穿过闭合线圈中的磁场发生变化的情况中，则是磁场能转化为电能。（2）如图1-2-2所示，当闭合开关或断开开关时，或用变阻器改变电路中的电阻时，螺线管A中的电流发生变化，产生了变化的磁场，使螺线管B中的磁通量发生变化，产生感应电流，电能由螺线管A转移给螺线管B，这是一个间接的转移；A的电能先转化为磁场能，磁场能再转化为B的电能。本质上都是能量的转化。图1-2-2【名师解惑】1.产生感应电流的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化是电路中产生感应电流的惟一条件，也是普适条件，其中闭合电路是产生感应电流的前提，而磁通量发生则是产生感应电流的根本，在实际问题中，磁通量发生变化的原因主要有如下几种情况：（1）闭合电路的部分导体在匀强磁场中做切割磁感线的平动，在这种情况下，磁感应强度B不变，而面积发生变化，故磁通量发生变化。必须注意“部分”两字。若整个闭合电路都在匀强磁场中做平动切割，穿过回路的磁通量并不发生变化。（2）闭合电路的部分导体在匀强磁场中做切割磁感线的转动。在这种情况下，也是B不变，S发生变化，故磁通量发生变化。（3）闭合电路在匀强磁场中绕一定轴转动，定轴与电路平面共面，且与磁场方向垂直，如图1-2-3所示。在这种情况下，磁感应强度B不变，而闭合电路所围面积在垂直于磁场方向上的投影在变化，故穿过电路的磁通量发生变化。图1-2-3（4）闭合电路处在磁感应强度（B）随时间变化的磁场之中，如图1-2-4所示，在这种情况中，面积S不变，而磁感应强度B发生变化，故穿过回路的磁通量发生变化。图1-2-42.电磁感应现象中的能量的转化当在闭合电路中产生感应电流时，电流做功，消耗了电能，根据能量守恒定律，能量不会被创造，也不会被消灭。那么，是什么能量转化为电能呢？一般有两种情况：（1）如图1-2-5甲所示导体ab向右运动，在电路中产生感应电流，是ab的机械能转化为电能，即_转化为电能。图1-2-5（2）如图1-2-5乙所示，当图中R变化时，线圈a中变化的电流产生变化的磁场，从而使b中的磁通量发生变化而在b中产生感应电流，此外电能是螺线管a转移给b的，但此处的转移不像导线导电一样直接转移，而是一个间接的转移；电能磁场能电能，实质上还是能量的转化。3.对导体棒切割磁感线的理解要注意几点闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动时，闭合电路中产生感应电流。如图1-2-6所示，当导体ad向右运动时，穿过abcd的磁通量发生变化（面积变大），所以在abcd回路中产生感应电流。由此可见“切割磁感线”产生感应电流和“磁通量变化”在本质上是一致的。图1-2-6在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意：（1）导体是否将磁感线“割断”，如果没“割断”，就不能说切割，如图1-2-7所示，（a）、（b）两图中，导线是真“切割”，而图（c）中，导体没有切割磁感线。图1-2-7（2）即使导体真“切割”了磁感线，也不能保证就能产生感应电流，如图1-2-8所示，对于图（a），尽管导体“切割”了磁感线（匀强磁场），但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流；对于图（b），导体框的一部分导体“切割”了磁感线，穿过线框的磁感线条数越来越少，线框中有感应电流，对于图（c），闭合导体在非匀强磁场中运动，切割了磁感线，同时穿过线框的磁感线条数减少，线框中有感应电流。图1-2-8（3）即使是闭合回路的部分导体做切割磁感线的运动，也不能绝对保证一定存在感应电流，如图1-2-9所示，abcd方框的一部分在匀强磁场中上下平动，尽管是剖分切割，但同样在线框中没有感应电流。图1-2-9由以上讨论可见，导体切割磁感线，是不是在导 体中产生感应电流的充要条件，归根结底还得要看穿过闭合回路的磁通量是否发生变化。【讲练互动】例1.如图1-2-10所示，p为一个闭合的金属弹簧圆圈，在它的中间插有一根条形磁铁，现用力从四周拉弹簧圆圈，使圆圈的面积增大，则穿过弹簧圆圈面的磁通量的变化情况是_，环内是否有感应电流_.图1-2-10 图1-2-11解析：本题中条形磁铁感应线的分布如图1-2-11所示（从上向下看），因为磁感线是闭合曲线，故条形磁铁外 部的磁感线都要会聚到条形磁铁的内部，面磁通量是穿过一个面的磁感线的多少，由于进去和出来的磁感线要抵消一部分，当弹簧圆圈的面积扩大时，进去的磁感线条数增加，而出来的磁感线条数是一定的，故穿过这个面的磁通量减小，回路中将产生感应电流。答案：减小 有【黑色陷阱】本题很容易错认为“圆圈面积增大，磁通量变大”，这是对磁通量的物理意义和条形磁铁磁感线分布情况不清造成的，本题中，圆圈处于非匀强磁场中，有能用=BS讨论。【变式训练一】1.P是一个用金属制成的闭合弹簧，在它的中间插有一根条形磁铁，用力从四周拉弹簧环，使环的面积增大，如图1-2-12，在此过程中（ ）图1-2-12 图1-2-13A.穿过环的磁通量减小，环中产生了感应电流B.穿过环的磁通量增大，环中产生了感应电流C.穿过环的磁通量无变化，环中无感应电流D.穿过环的磁通量减小，环中无感应电流解析：首先要搞清楚弹簧环内的磁感应线的分布，其分部如图1-2-13所示，可见当弹簧环在外力作用下增大面积后所剩下的磁感线的净条数不是拉加而是减少了，帮穿过环的磁通量减小，在环中产生了感应电流，正确答案是A。答案：A例2.如图1-2-14所示，两同心圆环A和B的半径，处在同一平面内，B的半径小于A的半径，一条形磁铁的轴线与圆环平面重合，则穿过两圆环的磁通量大A与B的大小关系是（ ）图1-2-14A.ABB.A=BC.Ah，则线框开始下落到完全穿过磁场区的全过程中（ ）图1-3-1A.线框中总有感应电流存在B.线框受到磁场力的合力方向有时向上，有时向下C.线框运动方向始终是向下的D.线框速度的大小不一定总是在增加解析：金属线框在进入磁场中，磁通量增加，有感应电流产生。由右手定则，感应电流为逆时针方向；由左手定则可知，线框受磁场力方向向上。开始时刻，磁场力小于重力，加速度向下，线框速度增大，磁场力也随之增大。若磁场力增大到与重力相等时，线框将匀速下落。因为Hh，当线框上边进入磁场，下边未出磁场之前，线框中没有磁通量变化，无感应电流，亦不受磁场力作用，线框以加速度g 向下加速运动，当线框下边穿出磁场，线框中磁通量减少，产生顺时针感应电流，线框上边受到向上磁场力作用。但合力方向向上，向下，为零均有可能。故正确答案为CD。答案：CD【变式训练一】1.如图1-3-2所示，有一矩形线圈在竖直平面内从静止开始下落，在线圈的下边垂直磁感线方向进入匀强磁场，而上边还未进入匀强磁场的过程中，线圈不可能做的运动是（ ）图1-3-2A.匀速下降B.加速下降C.减速下降D.匀减速下降答案：D例2.如图1-3-3所示，水平放置的金属导轨上连有电阻R，并处在垂直于轨道平面的匀强磁场中。今从静止起用力拉金属棒ab（与轨道垂直），用以下两种方式拉金属棒.若拉力恒定，经时间t1后ab的速度为，加速度为a1，最终速度可达2；若拉力的功率恒定，经时间t2后ab的速度也是，加速度为a2，最终速度可达2。求a1和a2满足的关系。图1-3-3解析：第一种模式拉动时，设恒力为F，由于最终速度为2，即匀速，有：F=BI1L，I1=，所以F=，当速度是时ab棒所受安培力为F1。同理可得：F1=，此时的加速度为a1，由牛顿第二定律得：FF1=ma1联立以上各式得a1=.第二种模式拉动时，设外力的恒定功率为P，最终的速度也是2，由能量关系可知：P=I12R=速度为时，ab棒所受的外力为F2，有：P=F2，此时的加速度为a2，ab棒所受的安培力仍为F1，根据牛顿第二定律：F2F1=ma2，联立有关方程可以解得：a2=，所以有a2=3a1。答案：a2=3a1【变式训练二】1.图1-3-4所示为地磁场磁感线的示意图，在北半球地磁场的竖直分量向下，飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变，由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为U1，右方机翼末端处的电势为U2，则（ ）图1-3-4A.若飞机从东往西飞，U2比U1高B.若飞机从西往东飞，U1比U2高C.若飞机从南往北飞，U1比U2高D.若飞机从北往南飞，U2比U1高解析：我国位于地球的北半球，北半球地磁场的竖直分量向下，向右手定则可判定，无论飞机向哪个方向平行地面飞行，均为飞行员左侧机翼电势高，即U1比U2高，故选B、C。答案：BC例3.一根铁芯上绕有一组线圈，a、c是线圈的两端，b为中心抽头。把a、b两端接在平行金属导轨上，在导轨上横置了一根金属棒PQ，导轨处在垂直于导轨平面指向纸内的匀强磁场中，如图1-3-5所示，当PQ棒沿导轨滑动时，a、b、c任两点间都有电势差出现，若要a、c两点电势都低于b点电势，则PQ棒的运动情况是（ ）图1-3-5A.向右加速运动B.向右减速运动C.向左加速运动D.向左减速运动解析：本题必须涉及两个电磁感应过程，因PQ的运动而切割磁感线，在PQ上发生电磁感应；PQ的感应电流流过线圈ab，此感应电流一定是变化的，因此变化的电流在ab线圈中会产生变化的磁场，变化的磁场引起bc线圈发生电磁感应。（1）在PQ做切割磁感线运动时，线圈ab是负载，题中要求UaUb，即线圈ab中的电流是从b流向a（外电路电流由电势流向低电势），从而得出PQ上的电流是从上而下的，根据右手定则知PQ棒只能向左运动。（2）题目中要求UaIA，而IL和IA是电路处于稳定状态时两支路的电流。电路稳定时，线圈L也只相当于一个电阻。因此，线圈的直流电阻RLRA才是实验现象中出现明显闪烁的根本条件。图1-7-1由于原来流过线圈的电流IL大于流过灯泡A的电流IA，断开开关S后，最初的一小段时间（t1-t0）内流过灯泡A的电充大于IA，故灯泡会闪烁。图1-7-1是L中电流的变化情况。t0时刻断开开关S，t0时刻后的电流也是灯泡中的电流。【名师解惑】1.自感现象（1）实验电路图1-7-2为通电自感实验，图1-7-3为断电自感实验。图1-7-2 图1-7-3（2）实验现象在图1-7-2中，闭合开关S，灯泡A2立刻正常发光，而跟线圈L串联的灯泡A1却是逐渐亮起来。在图1-7-3中，断开开关S，灯泡A并非立即熄灭，而是过一会才逐渐熄灭。（3）实验分析现象分析：上述两种实验电路中有一个共同点，那就是闭合开关或断开开关时，流过线圈的电流都发生变化。概念：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。 本质分析：由法拉第电磁感应定律知道，穿过线路的磁通量发生变化时，线路中就产生感应电动势。在自感现象中，由于流过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化而产生自感电动势。注意：在图1-7-2中，通过时产生的自感电动势阻碍线圈的电流增加，故A1逐渐亮起来；在图1-7-3中断电时产生的电动势阻碍线圈的电流减小，当S断开后，灯泡A和线圈L组成了新的闭合电路，自感电动势所提供的电流方向和线圈中原来的电流方向相同，但流过A的电流方向却和原来相反。小结：自感电动势的作用：总是阻碍导体中原电流变化，即总是起着推迟电流变化的作用。自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，当原来电流增大时，自感电动势与原来电流方向相反；当原来电流在减小时，自感电动势与原来电流方向相同。从能量角度分析在断电实验中，S断开前后，线圈L中有电流，则线圈中有磁场能。S断开后，线圈所储有的磁场能通过灯泡释放出来，流过线圈的电流在原来大小的基础上逐渐减小，由于ILRL，有IAIL，在断开开关的瞬间，通过灯泡的电流会瞬时增大，灯泡会更亮一下，若RARL，有IAIL，断开开关后，通过灯泡的电流减小，灯泡不会更亮一下。4.线圈对变化电流的阻碍作用与对稳定电流的阻碍作用有何不同（1）两种阻碍作用产生的原因不同线圈对稳定电流的阻碍作用，是由绕制线圈的导线的电阻决定的，对稳定电流阻碍作用的产生原因，是金属对定向运动电子的阻碍作用，具体可用金属导电理论理解。线圈对变化电流的阻碍作用，是由绕圈的自感现象引起的，当通过线圈中的电流变化时，穿过线圈的磁通量发生变化，产生自感电动势，根据楞次定律知，当线圈中的电流增加时，线圈中的自感电动势与电流方向相反，阻碍电流的增加，如图1-7-5甲所示，当线圈中的电流减小时，线圈中的自感电动势与电流方向相同，阻碍电流减小（图1-7-5乙）图1-7-5（2）两种阻碍作用产生的效果不同在通电线圈中，电流稳定值为E/RL，由此可知线圈的稳态电阻决定了电流的稳定值。由图丙知，L越大，电流由零增大到稳定值I0的时间越长。也就是说，线圈对变化电流的阻碍作用越大。电流变化的越慢，总之，稳态电阻决定了电流所能达到的稳定值，对变化电流的阻碍作用决定了要达到稳定值所需的时间。【讲练互动】例1.在制作精密电阻时，为消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采用如图1-7-6所示的双线绕法，其道理是（ ）图1-7-6A.当电路中的电流变化时，两股导线产生的自感电动势相互抵消B.当电路中的电流变化时，两股导线产生的感应电流相互抵消C.当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量相互抵消D.以上说法都不对解析：产生感应电动势的最根本原因是因为有磁通量，有了，才有感应电动势E，有了E才能产生感应电流I，从这个因果关系不难发现C项是正确的，对于D，电流的变化量是抵消不了的，输入电流与输出电流变化量是一样的。答案：【变式训练】1.关于线圈的自感系数，下面说法正确的是（ ）A.线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大B.线圈中电流等于零时，自感系数也等于零C.线圈中电流变化越快，自感系数越大D.线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定解析：自感系数是线圈本身的固有属性，只决定于线圈长短、粗细、匝数、有无铁芯等自身因素，而与电流变化快慢等外部因素无关。自感电动势的大小与线圈系数及电流变化率有关，而自感系数与线圈形状、长短、匝数、有无铁芯有关。线圈越长，横截面积越大，单位长度上的匝数越多，系数越大，另外，有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时线圈的自感系数要大得多。线圈的自感系数与线圈的形状、长短，匝数及有无铁芯有关，与线圈中的电流无关，B、C错，D对；由E自=L知，自感系数越大，自感电动势不一定越大，A错。答案：D例2.如图1-7-7所示，线圈L的电阻可忽略，开关S处于闭合状态，当将开关断开的瞬间，以下说法正确的是（ ）图1-7-7A.A立即熄灭B.A逐渐熄灭C.A先闪一下再逐渐熄灭D.难以判断解析：对自感现象要搞清通电自感和断电自感两种情况，这是自感现象分析的基本问题，如图1-7-6所示，原来电路闭合处于稳定状态，L与A并联，其电流分别为IA、IL，方向都是从左到右的。在断开S的瞬间，A中原来的从左到右的电流IA立即消失。但是A与L组成一闭合回路，由于线圈L的自感作用，在回路中产生了一自感电动势，给回路提供电源，使其中的IL不会立即消失，而是在回路中逐渐减弱维持短暂的时间，这个时间内灯A中有从右到左的电流通过。这时通过A的电流从IL开始减弱，如果RLRA（RL为线圈L的直流电阻），原来的电流IAIL，则在灯熄灭之前要闪一下；如果RLRA，原来的电流IAIL，则灯是逐渐熄灭不是闪亮一下，本题线圈L的电阻可忽略，故RLRA，正确答案应选C。答案：C【变式训练二】1.如图1-7-所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法正确的是（ ）图1-7-A.合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B.合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮C.断开开关S切断电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿才熄灭D.断开开关S切断电路时，A1和A2都要过一会儿熄灭