第一章

電磁感應(yīng)6自感學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.能夠通過(guò)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(shì)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)容索引知識(shí)探究題型探究達(dá)標(biāo)檢測(cè)知識(shí)探究1一、通電自感現(xiàn)象導(dǎo)學(xué)探究通電自感：如圖1所示，開(kāi)關(guān)S閉合的時(shí)候兩個(gè)燈泡的發(fā)光情況有什么不同？根據(jù)楞次定律結(jié)合電路圖分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因．現(xiàn)象：燈泡A2立即發(fā)光，燈泡A1逐漸亮起來(lái)．原因：電路接通時(shí)，電流由零開(kāi)始增加，穿過(guò)線(xiàn)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(lái)電流產(chǎn)生的磁通量方向相反，則線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向與原來(lái)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)到實(shí)際值的時(shí)間．答案圖1知識(shí)梳理自感及自感電動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)(1)自感：當(dāng)一個(gè)線(xiàn)圈中的電流

時(shí)，它產(chǎn)生的

的磁場(chǎng)不僅在鄰近的電路中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同樣也在

激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．這種現(xiàn)象稱(chēng)為自感．由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做

．(2)當(dāng)線(xiàn)圈中的電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向

，阻礙電流的

，但不能阻止電流的變化．變化變化它本身自感電動(dòng)勢(shì)相反增大即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)在實(shí)際電路中，自感現(xiàn)象有害而無(wú)益．()(2)只要電路中有線(xiàn)圈，自感現(xiàn)象就會(huì)存在．()(3)線(xiàn)圈中的電流越大，自感現(xiàn)象越明顯．()(4)線(xiàn)圈中的電流變化越快，自感現(xiàn)象越明顯．()√×××二、斷電自感現(xiàn)象導(dǎo)學(xué)探究斷電自感：如圖2所示，先閉合開(kāi)關(guān)使燈泡發(fā)光，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)．S閉合時(shí)，燈泡A中電流方向向左，S斷開(kāi)瞬間，燈泡A中電流方向向右，所以開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)前后，流過(guò)燈泡的電流方向相反．(1)分別求出B⊥S(圖示位置)和B∥S(線(xiàn)框繞OO′轉(zhuǎn)90°)時(shí)，穿過(guò)閉合導(dǎo)線(xiàn)框架平面的磁通量.圖2答案(2)在斷開(kāi)過(guò)程中，有時(shí)燈泡閃亮一下再熄滅，有時(shí)燈泡只會(huì)緩慢變暗直至熄滅，請(qǐng)分析上述兩種現(xiàn)象的原因是什么？答案在電源斷開(kāi)后燈泡又閃亮一下的原因是燈泡斷電后自感線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流比原燈泡中的電流大．要想使燈泡閃亮一下再熄滅，就必須使自感線(xiàn)圈的電阻小于與之并聯(lián)的燈泡電阻．而當(dāng)線(xiàn)圈電阻大于等于燈泡電阻時(shí)，燈泡就會(huì)緩慢變暗直至熄滅．圖2對(duì)斷電自感現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)(1)當(dāng)線(xiàn)圈中的電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向

；(2)斷電自感中，若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間通過(guò)燈泡的電流

斷開(kāi)開(kāi)關(guān)前的電流，燈泡會(huì)閃亮一下；若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間通過(guò)燈泡的電流

斷開(kāi)開(kāi)關(guān)前的電流，燈泡不會(huì)閃亮一下，而是逐漸變暗．(3)自感電動(dòng)勢(shì)總是

線(xiàn)圈中電流的變化，但不能

線(xiàn)圈中電流的變化．知識(shí)梳理阻止相同大于小于等于阻礙即學(xué)即用判斷下列說(shuō)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)發(fā)生斷電自感時(shí)，因?yàn)閿嚅_(kāi)電源之后電路中還有電流，所以不符合能量守恒定律．()(3)線(xiàn)圈的電阻很小，對(duì)恒定電流的阻礙作用很小．()×√×三、自感系數(shù)導(dǎo)學(xué)探究如圖3所示，李輝在斷開(kāi)正在工作的電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電火花，這是為什么？答案電動(dòng)機(jī)中的線(xiàn)圈匝數(shù)很多，當(dāng)電路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，使得開(kāi)關(guān)中的金屬片之間產(chǎn)生電火花．圖3自感電動(dòng)勢(shì)及自感系數(shù)(1)自感電動(dòng)勢(shì)：EL＝

，其中L是自感系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)自感或電感．單位：

，符號(hào)：

.(2)自感系數(shù)與線(xiàn)圈的

、

、

，以及是否有鐵芯等因素有關(guān)．知識(shí)梳理H享利大小形狀圈數(shù)判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)線(xiàn)圈中電流變化越快，自感系數(shù)越大．()(2)線(xiàn)圈的自感系數(shù)越大，自感電動(dòng)勢(shì)就一定越大．()(3)一個(gè)線(xiàn)圈中的電流均勻增大，自感電動(dòng)勢(shì)也均勻增大．()(4)線(xiàn)圈自感系數(shù)由線(xiàn)圈本身性質(zhì)及有無(wú)鐵芯決定．()即學(xué)即用×××√四、日光燈導(dǎo)學(xué)探究如圖4所示為日光燈的構(gòu)造，請(qǐng)說(shuō)明啟動(dòng)器和鎮(zhèn)流器的作用．答案圖4啟動(dòng)器的作用：當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電源電壓全部加在啟動(dòng)器的兩極之間，使啟動(dòng)器玻璃泡中的氖氣放電發(fā)出輝光，輝光的熱量使動(dòng)觸片變形與靜觸片接觸，把電路接通，氖氣放電停止，很快動(dòng)觸片降溫形變恢復(fù)與靜觸片分離，電路斷開(kāi)，即啟動(dòng)器可以自動(dòng)完成通電、斷電的動(dòng)作．鎮(zhèn)流器：當(dāng)動(dòng)、靜觸片脫離時(shí)，電路突然斷開(kāi)，鎮(zhèn)流器中的電流急劇減小，產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)與電源電壓加在一起，形成一個(gè)瞬時(shí)高電壓，加在燈管兩端，使燈管中的氣體放電，日光燈被點(diǎn)亮，日光燈點(diǎn)亮后的工作電壓需低于220V，此時(shí)鎮(zhèn)流器又起到降壓限流的作用．1.燈管：在高壓激發(fā)下，兩燈絲間的氣體

，發(fā)出紫外線(xiàn)，涂在管壁上的熒光粉在

照射下發(fā)出可見(jiàn)光.2.啟動(dòng)器：在開(kāi)關(guān)閉合后，氖氣放電發(fā)出輝光，輝光熱量使動(dòng)觸片___________，與靜觸片

，之后，輝光放電消失，動(dòng)觸片降溫恢復(fù)原狀與靜觸片

，電路

.3.鎮(zhèn)流器：?jiǎn)?dòng)時(shí)產(chǎn)生

使燈管發(fā)光，正常發(fā)光時(shí)，起著

的作用.知識(shí)梳理降壓限流導(dǎo)電紫外線(xiàn)膨脹變形接觸分離斷開(kāi)瞬時(shí)高電壓判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)沒(méi)有啟動(dòng)器，在安啟動(dòng)器的位置可以用一根導(dǎo)線(xiàn)，通過(guò)瞬時(shí)接通、斷開(kāi)的分工，使日光燈點(diǎn)亮.()(2)日光燈點(diǎn)亮后，啟動(dòng)器就沒(méi)有作用了.()(3)在日光燈正常工作中，鎮(zhèn)流器只會(huì)消耗電能，沒(méi)有作用.()(4)日光燈正常工作的電壓高于220V.()即學(xué)即用××√√2題型探究一、自感現(xiàn)象的分析例1

如圖5所示，電感線(xiàn)圈L的自感系數(shù)足夠大，其直流電阻忽略不計(jì)，LA、LB是兩個(gè)相同的燈泡，且在下列實(shí)驗(yàn)中不會(huì)燒毀，電阻R2阻值約等于R1的兩倍，則A.閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA、LB同時(shí)達(dá)到最亮，且LB更亮一些B.閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA、LB均慢慢亮起來(lái)，且LA更亮一些C.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA慢慢熄滅，LB馬上熄滅D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA慢慢熄滅，LB閃亮后才慢慢熄滅圖5答案解析√由于燈泡LA與線(xiàn)圈L串聯(lián)，燈泡LB與電阻R2串聯(lián)，當(dāng)S閉合的瞬間，通過(guò)線(xiàn)圈的電流突然增大，線(xiàn)圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的增加，所以L(fǎng)B先亮，A、B錯(cuò)誤.由于LA所在的支路電阻阻值偏小，故穩(wěn)定時(shí)電流大，即LA更亮一些，當(dāng)S斷開(kāi)的瞬間，線(xiàn)圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，兩燈組成的串聯(lián)電路中，電流從IA開(kāi)始減小，故LA慢慢熄滅，LB閃亮后才慢慢熄滅，C錯(cuò)誤，D正確.技巧點(diǎn)撥自感線(xiàn)圈對(duì)電流的變化有阻礙作用，具體表現(xiàn)為：(1)通電瞬間自感線(xiàn)圈處相當(dāng)于斷路.(2)斷電時(shí)，自感線(xiàn)圈相當(dāng)于電源，其電流由原值逐漸減小，不會(huì)發(fā)生突變(必須有閉合回路).(3)電流穩(wěn)定時(shí)自感線(xiàn)圈相當(dāng)于導(dǎo)體，若其直流電阻忽略不計(jì)，則相當(dāng)于導(dǎo)線(xiàn).針對(duì)訓(xùn)練(多選)如圖6所示，L為一純電感線(xiàn)圈(即電阻為零)，LA是一燈泡，下列說(shuō)法正確的是

A.開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，無(wú)電流通過(guò)燈泡B.開(kāi)關(guān)S閉合后，電路穩(wěn)定時(shí)，無(wú)電流通過(guò)燈泡C.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，無(wú)電流通過(guò)燈泡D.開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，燈泡中有從a到b的電流，而在

開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，燈泡中有從b到a的電流答案解析圖6√√開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，燈泡中的電流從a到b，A錯(cuò)誤；線(xiàn)圈由于自感作用，通過(guò)它的電流逐漸增加，開(kāi)關(guān)S接通后，電路穩(wěn)定時(shí)，純電感線(xiàn)圈對(duì)電流無(wú)阻礙作用，將燈泡短路，燈泡中無(wú)電流通過(guò)，B正確；開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)的瞬間，由于線(xiàn)圈的自感作用，線(xiàn)圈中原有向右的電流將逐漸減小，線(xiàn)圈與燈泡形成回路，故燈泡中有從b到a的瞬間電流，C錯(cuò)誤，D正確.二、自感現(xiàn)象的圖像問(wèn)題例2

如圖7所示的電路中，S閉合且穩(wěn)定后流過(guò)電感線(xiàn)圈的電流是2A，流過(guò)燈泡的電流是1A，現(xiàn)將S突然斷開(kāi)，S斷開(kāi)前后，能正確反映流過(guò)燈泡的電流i隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖像是答案解析圖7√開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)前，通過(guò)燈泡D的電流是穩(wěn)定的，其值為1A.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，自感線(xiàn)圈的支路由于自感現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生與線(xiàn)圈中原電流方向相同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使線(xiàn)圈中的電流從原來(lái)的2A逐漸減小，方向不變，且同燈泡D構(gòu)成回路，通過(guò)燈泡D的電流和線(xiàn)圈L中的電流相同，也應(yīng)該是從2A逐漸減小到零，但是方向與原來(lái)通過(guò)燈泡D的電流方向相反，D對(duì).技巧點(diǎn)撥1.斷電時(shí)，自感線(xiàn)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.2.斷電前后，無(wú)線(xiàn)圈的支路要注意電流方向是否變化.三、對(duì)日光燈工作原理的理解例3

家用日光燈電路如圖8所示，S為啟動(dòng)器，A為燈管，C為鎮(zhèn)流器，關(guān)于日光燈的工作原理，下列說(shuō)法正確的是A.鎮(zhèn)流器的作用是交流電變?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(kāi)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)后直接輻射的圖8答案解析√鎮(zhèn)流器在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生瞬時(shí)高壓，在正常工作時(shí)起降壓限流作用，故A錯(cuò)誤；電路接通后，啟動(dòng)器中的氖氣停止放電(啟動(dòng)器分壓少、輝光放電無(wú)法進(jìn)行，不工作)，U型動(dòng)觸片冷卻收縮，兩個(gè)觸片分離，B正確.燈絲受熱時(shí)發(fā)射出來(lái)的大量電子，在燈管兩端高電壓作用下，以極大的速度由低電勢(shì)端向高電勢(shì)端運(yùn)動(dòng).在加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，碰撞管內(nèi)氖氣分子，使之迅速電離.在紫外線(xiàn)的激發(fā)下，管壁上的熒光粉發(fā)出近乎白色的可見(jiàn)光.故C、D錯(cuò)誤.故選B.達(dá)標(biāo)檢測(cè)31.關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是A.感應(yīng)電流一定和原來(lái)的電流方向相反B.對(duì)于同一線(xiàn)圈，當(dāng)電流變化越大時(shí)，線(xiàn)圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)也越大C.對(duì)于同一線(xiàn)圈，當(dāng)電流變化越快時(shí)，線(xiàn)圈的自感系數(shù)也越大D.對(duì)于同一線(xiàn)圈，當(dāng)電流變化越快時(shí)，線(xiàn)圈中的自感電動(dòng)勢(shì)也越大√答案解析1234當(dāng)電流增大時(shí)，感應(yīng)電流的方向與原來(lái)的電流方向相反，當(dāng)電流減小時(shí)，感應(yīng)電流的方向與原來(lái)的電流方向相同，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；自感電動(dòng)勢(shì)的大小，與電流變化快慢有關(guān)，與電流變化大小無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確；自感系數(shù)只取決于線(xiàn)圈本身的因素及有無(wú)鐵芯，與電流變化情況無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤.12342.在如圖9所示的電路中，L為電阻很小的線(xiàn)圈，G1和G2為零刻度在表盤(pán)中央的兩相同的電流表.當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電流表G1、G2的指針都偏向右方，那么當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，將出現(xiàn)的現(xiàn)象是A.G1和G2指針都立即回到零點(diǎn)B.G1指針立即回到零點(diǎn)，而G2指針緩慢地回到零點(diǎn)C.G1指針緩慢地回到零點(diǎn)，而G2指針先立即偏向左方，

然后緩慢地回到零點(diǎn)D.G2指針緩慢地回到零點(diǎn)，而G1指針先立即偏向左方，

然后緩慢地回到零點(diǎn)圖9√答案解析1234根據(jù)題意，電流方向自右向左時(shí)，電流表指針向右偏，那么，電流方向自左向右時(shí)，電流表指針應(yīng)向左偏.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)的瞬間，G1中原電流立即消失，而對(duì)于G2所在支路，由于線(xiàn)圈L的自