1.6 自感現(xiàn)象及其應用

1、第六節(jié)自感現(xiàn)象及其應用第六節(jié)自感現(xiàn)象及其應用 、線圈產(chǎn)生感應電動勢的條件是什么？、線圈產(chǎn)生感應電動勢的條件是什么？ 、楞次定律的另一種表述告訴了我們什么？、楞次定律的另一種表述告訴了我們什么？ 思考探究：思考探究： 線圈的磁通量發(fā)生變化。線圈的磁通量發(fā)生變化。 【演示實驗演示實驗1】通電通電自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象。 現(xiàn)象：在閉合開關(guān)現(xiàn)象：在閉合開關(guān)S的瞬間，燈的瞬間，燈2立刻正常光而立刻正常光而 燈燈1卻是逐漸從暗到明，要比燈卻是逐漸從暗到明，要比燈1遲一段時間正常遲一段時間正常 發(fā)光發(fā)光 分析：分析： 由于線圈由于線圈L L自身的磁通量增加，而產(chǎn)生了感應自身的磁通量增加，而產(chǎn)生了感應 電動勢，這個

2、感應電動勢的作用是阻礙磁通量的增加，電動勢，這個感應電動勢的作用是阻礙磁通量的增加， 即原來所加電壓相反，（反電動勢）阻礙線圈中電流即原來所加電壓相反，（反電動勢）阻礙線圈中電流 的增加，故通過與線圈串聯(lián)的燈泡的電流不能立即增的增加，故通過與線圈串聯(lián)的燈泡的電流不能立即增 大到最大值，它的亮度只能慢慢增加大到最大值，它的亮度只能慢慢增加 (一一)、自感現(xiàn)象：自感現(xiàn)象： 【演示實驗演示實驗2】斷電斷電自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象。 現(xiàn)象現(xiàn)象:開關(guān)斷開時，燈泡不是立即熄開關(guān)斷開時，燈泡不是立即熄 滅，而是先閃亮一下，然后熄滅。滅，而是先閃亮一下，然后熄滅。 I I I I 分析：當開關(guān)分析：當開關(guān)S斷開時，流

3、經(jīng)線圈的電流會逐漸減小，斷開時，流經(jīng)線圈的電流會逐漸減小， 進而導致線圈的磁通量發(fā)生變化，由楞次定律可知線圈進而導致線圈的磁通量發(fā)生變化，由楞次定律可知線圈 會產(chǎn)生一個與其原電流方向一致的感應電動勢，此時線會產(chǎn)生一個與其原電流方向一致的感應電動勢，此時線 圈相當于一個電源并且與燈泡構(gòu)成一個閉合的回路，為圈相當于一個電源并且與燈泡構(gòu)成一個閉合的回路，為 燈泡提供電流。閉合開關(guān)前若流經(jīng)線圈的電流大于燈泡燈泡提供電流。閉合開關(guān)前若流經(jīng)線圈的電流大于燈泡 的電流，則的電流，則在斷開開關(guān)的瞬間，通過燈泡的電流會瞬間在斷開開關(guān)的瞬間，通過燈泡的電流會瞬間 增大，燈泡會閃亮一下再逐漸熄滅。反之，通過燈泡的增

4、大，燈泡會閃亮一下再逐漸熄滅。反之，通過燈泡的 電流減小，燈泡逐漸熄滅，燈泡不會閃亮一下。電流減小，燈泡逐漸熄滅，燈泡不會閃亮一下。 歸納總結(jié)：歸納總結(jié)：當導體中的電流發(fā)生變化時，導體當導體中的電流發(fā)生變化時，導體 本身就產(chǎn)生感應電動勢，這個電動勢總是阻礙本身就產(chǎn)生感應電動勢，這個電動勢總是阻礙 導體中原來電流的變化。導體中原來電流的變化。這種由于導體本身的這種由于導體本身的 電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象，電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象，叫做叫做自自 感現(xiàn)象。感現(xiàn)象。這種現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢，叫做這種現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢，叫做 自感電動勢自感電動勢。 一、自感現(xiàn)象一、自感現(xiàn)象 二、二

5、、自感系數(shù)自感系數(shù)L 1、自感電動勢的大小、自感電動勢的大?。?自感電動勢的大小跟其它感應電動勢的大小一自感電動勢的大小跟其它感應電動勢的大小一 樣，跟穿過線圈的磁通量的變化快慢有關(guān)。樣，跟穿過線圈的磁通量的變化快慢有關(guān)。 2、自感系數(shù)：、自感系數(shù)：L稱為線圈的自感系數(shù)，簡稱稱為線圈的自感系數(shù)，簡稱 自感或電感。自感或電感。L的大小跟線圈的形狀、長短、的大小跟線圈的形狀、長短、 匝數(shù)、有無鐵芯有關(guān)。匝數(shù)、有無鐵芯有關(guān)。 單位：亨利單位：亨利(H) 1H=103mH=106H 還跟線圈本身的特性有關(guān)還跟線圈本身的特性有關(guān) 變化變化, 線圈將產(chǎn)生線圈將產(chǎn)生_ 感應電動勢感應電動勢 阻礙電流變化阻礙

6、電流變化 自感系數(shù)：自感系數(shù)：表示線圈阻礙表示線圈阻礙電流變化電流變化的能力的能力 注意：注意：“阻礙阻礙”不是不是“阻止阻止” 電流原來怎么變化還是怎么變化，只是變化變慢電流原來怎么變化還是怎么變化，只是變化變慢 了，即對電流的變化起延遲作用了，即對電流的變化起延遲作用. . 2關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下列說法中正確的是關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下列說法中正確的是 () A線圈中電流變化量越大，線圈的自感系數(shù)越大線圈中電流變化量越大，線圈的自感系數(shù)越大 B線圈中電流變化得越快，線圈的自感系數(shù)越大線圈中電流變化得越快，線圈的自感系數(shù)越大 C若線圈中通入恒定電流，線圈自感系數(shù)為零若線圈中通入恒定電流，線圈

7、自感系數(shù)為零 D不管電流如何變化，線圈的自感系數(shù)不變不管電流如何變化，線圈的自感系數(shù)不變 解析：解析：線圈的自感系數(shù)是由線圈本身的特性決定的，與線圈的自感系數(shù)是由線圈本身的特性決定的，與 線圈是否通電及電流的變化情況無關(guān)，正確答案為線圈是否通電及電流的變化情況無關(guān)，正確答案為D。 答案：答案：D 1.接通瞬間，線圈相當于斷路，接通瞬間，線圈相當于斷路， 流經(jīng)線圈的電流為流經(jīng)線圈的電流為0，而后而后,電流電流 逐漸增大至穩(wěn)定，自感電動勢逐逐漸增大至穩(wěn)定，自感電動勢逐 漸減小至漸減小至0。 2.電流穩(wěn)定時，線圈相當于導電流穩(wěn)定時，線圈相當于導 線線,此時線圈的自感電動勢為此時線圈的自感電動勢為0。

8、 1 I 3.斷開瞬間，線圈的電流等于閉合時穩(wěn)定的電流，而斷開瞬間，線圈的電流等于閉合時穩(wěn)定的電流，而 后電流逐漸減小至后電流逐漸減小至0，自感電動勢也逐漸減小至，自感電動勢也逐漸減小至0. 三、發(fā)生自感現(xiàn)象時回路線圈所具有的性質(zhì)三、發(fā)生自感現(xiàn)象時回路線圈所具有的性質(zhì) 1 0I 1 I 15 3 5 AA 11 3IIA方向從右到左 1 I 三、發(fā)生自感現(xiàn)象時回路線圈所具有的性質(zhì)三、發(fā)生自感現(xiàn)象時回路線圈所具有的性質(zhì) 4.閉合開關(guān)前若流經(jīng)線圈的電流閉合開關(guān)前若流經(jīng)線圈的電流 大于燈泡大于燈泡2的電流，則的電流，則在斷開開在斷開開 關(guān)的瞬間，通過燈泡關(guān)的瞬間，通過燈泡2的電流會的電流會 瞬間增大

9、，燈泡會閃亮一下再逐瞬間增大，燈泡會閃亮一下再逐 漸熄滅。反之，通過燈泡的電流漸熄滅。反之，通過燈泡的電流 減小，燈泡逐漸熄滅，燈泡不會減小，燈泡逐漸熄滅，燈泡不會 閃亮一下。閃亮一下。 1如圖如圖162所示電路中有所示電路中有L1和和L2兩個兩個 完全相同的燈泡，線圈完全相同的燈泡，線圈L的電阻忽略不計，的電阻忽略不計， 下列說法中正確的是下列說法中正確的是() A閉合閉合S時，時，L2先亮，先亮，L1后亮，最后一樣亮后亮，最后一樣亮 B斷開斷開S時，時，L2立刻熄滅，立刻熄滅，L1過一會兒熄滅過一會兒熄滅 CL1中的電流始終從中的電流始終從a到到b DL2中的電流始終從中的電流始終從c到到

10、d 圖圖162 解析：解析：閉合閉合S時，時，L2中立即有從中立即有從d到到c的電流，先亮，線圈由的電流，先亮，線圈由 于自感作用，線圈中產(chǎn)生與原電流相反的自感電動勢，對于自感作用，線圈中產(chǎn)生與原電流相反的自感電動勢，對 原電流大小起到阻礙作用，通過線圈的電流逐漸增加，所原電流大小起到阻礙作用，通過線圈的電流逐漸增加，所 以以L1逐漸變亮，電路穩(wěn)定后自感作用消失，線圈逐漸變亮，電路穩(wěn)定后自感作用消失，線圈L相當于導相當于導 線，所以線，所以L1、L2一樣亮；斷開一樣亮；斷開S時，時，L2中由電源提供的電流中由電源提供的電流 瞬間消失，但是瞬間消失，但是L中的電流由于自感的阻礙作用將逐漸減小，中

11、的電流由于自感的阻礙作用將逐漸減小， 方向不變，該電流與方向不變，該電流與L1形成回路，因此形成回路，因此L1、L2將過一會兒將過一會兒 同時熄滅。同時熄滅。L1中的電流始終由中的電流始終由b到到a，L2中的電流先由中的電流先由d到到c， 后由后由c到到d。故正確答案為。故正確答案為A。 答案：答案：A 例例1如圖如圖163所示電路，所示電路，L1和和L2 是兩個相同的燈泡，是兩個相同的燈泡，L是一個自感系數(shù)相當是一個自感系數(shù)相當 大的線圈，其直流電阻與大的線圈，其直流電阻與R相同。由于存在相同。由于存在 自感現(xiàn)象，在開關(guān)自感現(xiàn)象，在開關(guān)S接通和斷開時，燈泡接通和斷開時，燈泡L1 和和L2先后

12、亮暗的次序是先后亮暗的次序是() A接通時接通時L1先達最亮，斷開時先達最亮，斷開時L1后滅后滅 B接通時接通時L2先達最亮，斷開時先達最亮，斷開時L2后滅后滅 C接通時接通時L1先達最亮，斷開時先達最亮，斷開時L1先滅先滅 D接通時接通時L2先達最亮，斷開時先達最亮，斷開時L2先滅先滅 圖圖163 解析解析電流發(fā)生變化時，自感電動勢將阻礙電流的變電流發(fā)生變化時，自感電動勢將阻礙電流的變 化，根據(jù)電流的變化來分析電路中燈的明暗情況。當化，根據(jù)電流的變化來分析電路中燈的明暗情況。當S接通接通 時，時，L1和和L2應該同時亮，但由于自感現(xiàn)象的存在，流過線圈應該同時亮，但由于自感現(xiàn)象的存在，流過線圈

13、 的電流由零變大時，線圈上將產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的的電流由零變大時，線圈上將產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的 增加，所以開始的瞬間電流幾乎全部從增加，所以開始的瞬間電流幾乎全部從L1通過，而該電流又通過，而該電流又 將同時分別通過將同時分別通過L2和和R，所以，所以L1先達最亮，經(jīng)過一段時間穩(wěn)先達最亮，經(jīng)過一段時間穩(wěn) 定后，定后，L1和和L2達到一樣亮。當開關(guān)達到一樣亮。當開關(guān)S斷開時，電源電流立即斷開時，電源電流立即 為零，因此為零，因此L2立即熄滅，而對于立即熄滅，而對于L1，由于通過線圈的電流突，由于通過線圈的電流突 然減弱，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，使線圈然減弱，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，使線圈

14、L和和L1組成的閉合組成的閉合 回路中有感應電流，所以回路中有感應電流，所以L1后滅。后滅。 答案答案A 三、三、自感現(xiàn)象的防止及應用：自感現(xiàn)象的防止及應用： 日光燈的構(gòu)造日光燈的構(gòu)造 1、日光燈原理（、日光燈原理（應用應用） 鎮(zhèn)流器的作用鎮(zhèn)流器的作用是自感系數(shù)很大的帶是自感系數(shù)很大的帶 鐵心的線圈，啟動時，產(chǎn)生高電壓，幫助點鐵心的線圈，啟動時，產(chǎn)生高電壓，幫助點 燃；燃； 正常工作時的線圈起降壓限制電流作用，正常工作時的線圈起降壓限制電流作用， 保護燈管。保護燈管。 注意：注意：燈管兩端的燈管兩端的 電壓與鎮(zhèn)流器的電電壓與鎮(zhèn)流器的電 壓之和壓之和不不等于電源等于電源 電壓。電壓。 啟動器的作

15、用啟動器的作用 自動開關(guān)可用普通開關(guān)或短絕緣導線代替。自動開關(guān)可用普通開關(guān)或短絕緣導線代替。 正常工作時不起作用，可以去掉。正常工作時不起作用，可以去掉。 例例2如圖如圖165所示是日光燈的結(jié)所示是日光燈的結(jié) 構(gòu)示意圖，若按圖示的電路連接，關(guān)于日構(gòu)示意圖，若按圖示的電路連接，關(guān)于日 光燈發(fā)光的情況，下列敘述中正確的是光燈發(fā)光的情況，下列敘述中正確的是() AS1接通，接通，S2、S3斷開，日光燈就能正斷開，日光燈就能正 常發(fā)光常發(fā)光 BS1、S2接通，接通，S3斷開，日光燈就能正常發(fā)光斷開，日光燈就能正常發(fā)光 CS3斷開，接通斷開，接通S1、S2后，再斷開后，再斷開S2，日光燈就能正常，日光燈

16、就能正常 發(fā)光發(fā)光 D當日光燈正常發(fā)光后，再接通當日光燈正常發(fā)光后，再接通S3，日光燈仍能正常發(fā)光，日光燈仍能正常發(fā)光 圖圖165 思路點撥思路點撥正確理解日光燈在啟動時和正常工作時正確理解日光燈在啟動時和正常工作時 啟動器和鎮(zhèn)流器的作用是解題的關(guān)鍵。啟動器和鎮(zhèn)流器的作用是解題的關(guān)鍵。 解析解析當當S1接通，接通，S2、S3斷開時，電源電壓斷開時，電源電壓200V直直 接加在燈管兩端，達不到燈管啟動的高壓值，日光燈不能接加在燈管兩端，達不到燈管啟動的高壓值，日光燈不能 發(fā)光，選項發(fā)光，選項A錯誤。錯誤。 當當S1、S2接通、接通、S3斷開時，燈絲兩端被短路，電壓為零，斷開時，燈絲兩端被短路，電

17、壓為零， 日光燈不能發(fā)光，選項日光燈不能發(fā)光，選項B錯誤。錯誤。 只有當只有當S1、S2接通，燈絲被預熱，發(fā)出電子，再斷開接通，燈絲被預熱，發(fā)出電子，再斷開S2， 鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生很大的自感電動勢，和原電壓一起加在燈管兩鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生很大的自感電動勢，和原電壓一起加在燈管兩 端，使氣體電離，日光燈才能正常發(fā)光，選項端，使氣體電離，日光燈才能正常發(fā)光，選項C正確。正確。 當日光燈正常發(fā)光后，再接通當日光燈正常發(fā)光后，再接通S3，電感線圈被短路，起，電感線圈被短路，起 不到限流降壓作用。日光燈就不能正常發(fā)光，不到限流降壓作用。日光燈就不能正常發(fā)光，D錯誤。錯誤。 答案答案C 2(雙選雙選)在如圖在如圖166所示的四個日光燈的連線圖中，所示的四個日光燈的連線圖中，S1 為啟動器，為啟動器，S2為開關(guān)，為開關(guān)，L為鎮(zhèn)流器。能使日光燈正常發(fā)光為鎮(zhèn)流器。能使日光燈正常發(fā)光 的是的是() 圖圖166 解析：解析：日光燈工作時，電流通過鎮(zhèn)流器、燈絲和啟動器構(gòu)日光燈工作時，電流通過鎮(zhèn)流器、燈絲和啟動器構(gòu) 成回路，使啟動器發(fā)出輝光，相當于啟動器短路接通，同成回路，使啟動器發(fā)出輝光，相當于啟動器短路接通，同 時電流加熱燈絲，燈絲發(fā)射電子，鎮(zhèn)流器起控制電流的作時電流加熱燈絲，燈絲發(fā)射電