高中物理第一章電磁感應(yīng)1.6自感講義教科版選修

6自感第一章

電磁感應(yīng)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]

1.能夠通過電磁感應(yīng)的有關(guān)規(guī)律分析通電自感和斷電自感現(xiàn)象.2.了解自感電動(dòng)勢的表達(dá)式EL＝L，知道自感系數(shù)的決定因素.3.了解日光燈結(jié)構(gòu)及工作原理.內(nèi)容索引自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實(shí)基礎(chǔ)重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測檢測評價(jià)達(dá)標(biāo)過關(guān)自主預(yù)習(xí)一、自感現(xiàn)象由于導(dǎo)體線圈本身的

發(fā)生變化而引起的

現(xiàn)象叫做自感，在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫做

.二、自感系數(shù)1.自感電動(dòng)勢：EL＝

，其中L是自感系數(shù)，簡稱自感或電感.單位：

，簡稱亨，符號：H.2.自感系數(shù)與線圈的

、大小、匝數(shù)，以及是否有

等因素有關(guān).電流電磁感應(yīng)自感電動(dòng)勢亨利形狀鐵芯三、日光燈1.日光燈的構(gòu)造：普通日光燈由燈管、

、啟動(dòng)器、導(dǎo)線和開關(guān)組成.2.鎮(zhèn)流器的作用：啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生

使燈管發(fā)光，正常工作時(shí)，起著

作用.鎮(zhèn)流器瞬時(shí)高電壓降壓限流[即學(xué)即用]1.判斷下列說法的正誤.(1)自感現(xiàn)象中，感應(yīng)電流一定與原電流方向相反.(

)(2)線圈的自感系數(shù)與電流大小無關(guān)，與電流的變化率有關(guān).(

)(3)日光燈點(diǎn)亮后，啟動(dòng)器就沒有作用了.(

)(4)在日光燈正常工作中，鎮(zhèn)流器只會消耗能量，沒有作用.(

)××√×答案2.如圖1所示，電路中電源內(nèi)阻不能忽略，L的自感系數(shù)很大，其直流電阻忽略不計(jì)，A、B為兩個(gè)完全相同的燈泡，當(dāng)S閉合時(shí)，A燈

亮，B燈

亮.當(dāng)S斷開時(shí)，A燈

熄滅，B燈

熄滅.(填“立即”或“慢慢”)圖1答案慢慢立即慢慢慢慢重點(diǎn)探究[導(dǎo)學(xué)探究]

如圖2所示，先閉合S，調(diào)節(jié)R2使A1、A2的亮度相同，再調(diào)節(jié)R1，使A1、A2都正常發(fā)光，然后斷開S.再次閉合S，觀察兩只燈泡在電路接通的瞬間發(fā)光情況有什么不同？根據(jù)楞次定律分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因.一、通電自感現(xiàn)象答案圖2答案現(xiàn)象：燈泡A2立即發(fā)光，燈泡A1逐漸亮起來.原因：電路接通時(shí)，電流由零開始增加，穿過線圈L的磁通量逐漸增加，為了阻礙磁通量的增加，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通量與原來電流產(chǎn)生的磁通量方向相反，則線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的方向與原來的電流方向相反，阻礙了L中電流的增加，即推遲了電流達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間.[知識深化]通電自感現(xiàn)象中，當(dāng)線圈中的電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢的方向與原電流的方向相反，阻礙電流的增大，但不能阻止電流的變化.例1

(多選)在如圖3所示的甲、乙電路中，電阻R和燈泡電阻的阻值相等，自感線圈L的電阻值可認(rèn)為是0，在接通開關(guān)S時(shí)，則

圖3A.在電路甲中，A將漸漸變亮B.在電路甲中，A將先變亮，

然后漸漸變暗C.在電路乙中，A將漸漸變亮D.在電路乙中，A將先由亮漸

漸變暗，然后熄滅√答案解析√解析在電路甲中，當(dāng)接通開關(guān)S時(shí)，通過與燈泡相連的自感線圈的電流突然增大，由于線圈的自感現(xiàn)象，開始時(shí)，自感線圈產(chǎn)生一個(gè)很大的自感電動(dòng)勢來阻礙電流的流入，流入燈泡的電流很小；后來由于電流的不斷流入，通過自感線圈的電流變化逐漸變慢，所以自感線圈的阻礙作用逐漸減??；當(dāng)流過線圈的電流最大時(shí)，自感線圈不再有阻礙作用，所以通過燈泡的電流只能慢慢增大，故選項(xiàng)A正確.在電路乙中，當(dāng)接通開關(guān)S時(shí)，通過自感線圈的電流突然增大，由于線圈的自感現(xiàn)象，開始時(shí)，自感線圈就產(chǎn)生一個(gè)很大的自感電動(dòng)勢來阻礙電流的流入，流入線圈的電流很小(可認(rèn)為是0)，電路中的電流可以認(rèn)為都是從燈泡通過的，以后自感線圈的阻礙作用逐漸減小，通過自感線圈的電流逐漸增大，而通過燈泡的電流逐漸減小，直到流過線圈的電流最大時(shí)，自感線圈不再有阻礙作用，又因?yàn)樽愿芯€圈L的電阻值可認(rèn)為是0，所以燈泡被短路，故選項(xiàng)D正確.分析通電自感需抓住三點(diǎn)：(1)通電瞬間自感線圈處相當(dāng)于斷路；(2)電流增大過程中自感線圈對電流有阻礙作用，使線圈中的電流從0逐漸增大到穩(wěn)定值；(3)電流穩(wěn)定時(shí)自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)體(若直流電阻為0，相當(dāng)于導(dǎo)線).總結(jié)提升[導(dǎo)學(xué)探究]

如圖4所示，先閉合開關(guān)使燈泡發(fā)光，然后斷開開關(guān).二、斷電自感現(xiàn)象圖4(1)開關(guān)斷開前后，流過燈泡的電流方向相同嗎？答案不相同.S閉合時(shí)，燈泡A中的電流方向向左，S斷開瞬間，燈泡A中的電流方向向右，所以開關(guān)S斷開前后，流過燈泡的電流方向相反.答案(2)在斷開過程中，有時(shí)燈泡閃亮一下再熄滅，有時(shí)燈泡只會緩慢變暗直至熄滅，請分析上述兩種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什么？答案在開關(guān)斷開后燈泡又閃亮一下的原因是燈泡斷電后自感線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流比開關(guān)斷開前流過燈泡的電流大.要想使燈泡閃亮一下再熄滅，就必須使自感線圈的電阻小于與之并聯(lián)的燈泡電阻.而當(dāng)線圈電阻大于或等于燈泡電阻時(shí)，燈泡就會緩慢變暗直至熄滅.答案[知識深化]1.當(dāng)線圈中的電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢的方向與原電流方向相同；2.斷電自感中，由于自感電動(dòng)勢的作用，線圈中電流從原值逐漸減小.若斷開開關(guān)瞬間通過燈泡的電流大于斷開開關(guān)前的電流，燈泡會閃亮一下；若斷開開關(guān)瞬間通過燈泡的電流小于或等于斷開開關(guān)前的電流，燈泡不會閃亮一下，而是逐漸變暗直至熄滅.3.自感電動(dòng)勢總是阻礙線圈中電流的變化，但不能阻止線圈中電流的變化.例2

(多選)如圖5甲、乙所示的電路中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，且小于燈泡A的電阻，閉合開關(guān)S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則

A.在電路甲中，斷開S，A將漸漸變暗B.在電路甲中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗C.在電路乙中，斷開S，A將漸漸變暗D.在電路乙中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗圖5答案解析√√解析在電路甲中，燈A和線圈L串聯(lián)，它們的電流相同，斷開S時(shí)，線圈上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，阻礙原電流的減小，流過燈A的電流逐漸減小，燈A漸漸變暗.在電路乙中，電阻R和燈A串聯(lián)，燈A的電阻大于線圈L的電阻，電流則小于線圈L中的電流，斷開S時(shí)，電源不再給燈泡供電，而線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙電流的減小，通過R、A形成回路，燈A中電流突然變大，燈A將先變得更亮，然后漸漸變暗，故A、D正確.例3如圖6所示的電路中，S閉合且穩(wěn)定后流過電感線圈的電流是2A，流過燈泡的電流是1A，現(xiàn)將S突然斷開，S斷開前后，能正確反映流過燈泡的電流i隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖像是

三、自感現(xiàn)象中的圖像問題圖6答案√解析解析開關(guān)S斷開前，通過燈泡D的電流是穩(wěn)定的，其值為1A.開關(guān)S斷開瞬間，自感線圈的支路由于自感現(xiàn)象會產(chǎn)生與線圈中原電流方向相同的自感電動(dòng)勢，使線圈中的電流從原來的2A逐漸減小，方向不變，且同燈泡D構(gòu)成回路，通過燈泡D的電流和線圈L中的電流相等，也應(yīng)該是從2A逐漸減小到零，但是方向與原來通過燈泡D的電流方向相反，D對.1.斷電時(shí)，若自感線圈能組成閉合回路，自感線圈處電流由原值逐漸減小，不能發(fā)生突變，而且電流方向也不變；若自感線圈不能組成閉合回路，自感線圈處電流立即變?yōu)?.2.斷電前后，無線圈的支路要注意電流方向是否變化.技巧點(diǎn)撥2.工作原理：日光燈在接通電源時(shí)，啟動(dòng)器首先導(dǎo)通，又立即斷開，在斷開的瞬間，由于自感現(xiàn)象，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢，而使燈管快速啟動(dòng).3.鎮(zhèn)流器的作用：日光燈啟動(dòng)時(shí)，鎮(zhèn)流器提供瞬時(shí)高電壓，而使氣體放電；燈管發(fā)光后，鎮(zhèn)流器又起著降壓限流的作用.1.日光燈的電路如圖7所示.四、自感的典型應(yīng)用——日光燈圖7例4若將圖8甲中啟動(dòng)器換為開關(guān)S1，并給鎮(zhèn)流器并聯(lián)一個(gè)開關(guān)S2，如圖乙所示，則下列敘述正確的是

圖8答案解析√A.只把S3接通，日光燈就能正常發(fā)光B.把S3、S1接通后，S2不接通，日光

燈就能正常發(fā)光C.S2不接通，接通S3、S1后，再斷開S1，日光燈就能正常發(fā)光D.當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通S2，

日光燈仍能正常發(fā)光解析一般日光燈啟動(dòng)的瞬間把電源、燈絲、鎮(zhèn)流器接通，然后自動(dòng)斷開，靠鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時(shí)高壓，使燈管內(nèi)氣體導(dǎo)電，所以啟動(dòng)時(shí)既要使題圖乙中S3閉合，又需使S1瞬間閉合再斷開，A、B錯(cuò)，C對.正常工作時(shí)鎮(zhèn)流器起降壓限流作用，若把題圖乙中S2閉合，則鎮(zhèn)流器失去作用，日光燈不能正常工作，D錯(cuò).達(dá)標(biāo)檢測1.(對自感電動(dòng)勢的理解)關(guān)于線圈中自感電動(dòng)勢的大小，下列說法中正確的是

A.電感一定時(shí)，電流變化越大，自感電動(dòng)勢越大B.電感一定時(shí)，電流變化越快，自感電動(dòng)勢越大C.通過線圈的電流為零的瞬間，自感電動(dòng)勢為零D.通過線圈的電流為最大值的瞬間，自感電動(dòng)勢最大答案√1234解析解析電感一定時(shí)，電流變化越快，

越大，由EL＝L知，自感電動(dòng)勢越大，A錯(cuò)，B對；線圈中電流為零時(shí)，電流的變化率不一定為零，自感電動(dòng)勢不一定為零，故C錯(cuò)；當(dāng)通過線圈的電流最大時(shí)，若電流的變化率為零，自感電動(dòng)勢為零，故D錯(cuò).12342.(自感現(xiàn)象的分析)(多選)如圖9所示，帶鐵芯的電感線圈的電阻與電阻器R的阻值相同，A1、A2是兩個(gè)完全相同的電流表，則下列說法中正確的是

A.閉合S瞬間，電流表A1示數(shù)小于A2示數(shù)B.閉合S瞬間，電流表A1示數(shù)等于A2示數(shù)C.斷開S瞬間，電流表A1示數(shù)大于A2示數(shù)D.斷開S瞬間，電流表A1示數(shù)等于A2示數(shù)√答案圖91234解析√解析開關(guān)S閉合瞬間，線圈L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙電流增大，所以此時(shí)電流表A1中的電流小于電流表A2中的電流，A項(xiàng)正確；開關(guān)S斷開瞬間，線圈L與A1、A2和R構(gòu)成回路，線圈L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，阻礙電流減小，所以A1、A2中電流也逐漸減小，但始終相等，D項(xiàng)正確.12343.(自感現(xiàn)象的圖像問題)(多選)如圖10所示，用電流傳感器研究自感現(xiàn)象.電源內(nèi)阻不可忽略，線圈的自感系數(shù)較大，其直流電阻小于電阻R的阻值.t＝0時(shí)刻閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，t1時(shí)刻斷開S，電流傳感器連接計(jì)算機(jī)分別描繪了整個(gè)過程線圈中的電流IL和電阻中的電流IR隨時(shí)間t變化的圖像.下列圖像中可能正確的是

答案√圖101234√4.(日光燈工作原理)家用日光燈電路如圖11所示，S為啟動(dòng)器，A為燈管，L為鎮(zhèn)流器，關(guān)于日光燈的工作原理，下列說法正確的是

A.鎮(zhèn)流器的作用是將交流電變?yōu)橹绷麟夿.在日光燈正常發(fā)光時(shí)，啟動(dòng)器中的兩個(gè)觸片是

分開的C.日光燈發(fā)出的光是電流加熱燈絲發(fā)出的D.日光燈發(fā)出的光是汞原子受到激發(fā)后直接輻射的