2017-2018學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 第6節(jié) 自感教學(xué)案 教科版選修-2

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第6節(jié) 自_感1。由于導(dǎo)體線圈本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫自感電動勢,它的作用是阻礙線圈自身電流的變化。2自感電動勢ell，其中l(wèi)為自感系數(shù)，它與線圈的形狀、體積、匝數(shù)，以及是否有鐵芯等因素有關(guān)。3鎮(zhèn)流器是一個有鐵芯的自感系數(shù)很大的線圈，能產(chǎn)生瞬時高壓，點亮日光燈，日光燈點亮后鎮(zhèn)流器又起著降壓限流的作用，以保證日光燈的正常工作。一、自感現(xiàn)象1實驗探究通電時的自感斷電時的自感電路圖現(xiàn)象d2立即正常發(fā)光，d1逐漸變亮燈泡d過一會才逐漸熄滅實驗分析接通瞬間，線圈l中電流增大,磁通量增大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢阻礙了原電流的增大，導(dǎo)致燈泡d1逐漸變亮電路斷開時，線圈l中電

2、流減小，磁通量減小,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢阻礙原電流的減小，導(dǎo)致燈泡d逐漸熄滅2自感現(xiàn)象(1)定義：由于導(dǎo)體線圈本身的電流發(fā)生變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(2）自感電動勢:在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。二、自感系數(shù)1自感電動勢大小公式ell。2自感系數(shù)（1)物理意義：表征線圈產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)的大小。（2）決定因素：自感系數(shù)是由線圈本身性質(zhì)決定的，跟線圈的形狀、體積、匝數(shù)等因素有關(guān)。另外有無鐵芯對線圈的自感系數(shù)影響很大。(3)單位：亨（h)、毫亨（mh)、微亨（h）1 h103 mh106 h。三、自感的典型應(yīng)用日光燈1構(gòu)造如圖16。1所示，由燈管、鎮(zhèn)流器和啟動器組成。圖1.6.12燈管（1）工作原理：在

3、高壓激發(fā)下,燈管內(nèi)兩燈絲間的氣體導(dǎo)電，發(fā)出紫外線，管壁上的熒光粉在紫外線的照射下發(fā)出可見光。（2）氣體導(dǎo)電的特點:只有當(dāng)燈管兩端的電壓達(dá)到一定值時，氣體才能電離導(dǎo)電；而要在燈管中維持一定大小的電流，所需的電壓卻低得多。3啟動器的構(gòu)造及作用（1）構(gòu)造：雙金屬片(u形動觸片和靜觸片)。(2)作用：在開關(guān)閉合后，使電路短暫接通再將電路斷開。4鎮(zhèn)流器的作用(1）啟動時產(chǎn)生瞬時高壓使燈管發(fā)光.(2）正常發(fā)光時，起著降壓、限流的作用，保證日光燈的正常工作。1自主思考判一判(1）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)。（)(2)線圈自感電動勢的大小與自感系數(shù)l有關(guān)，反過來，l與自感電動勢也有關(guān)。（

4、）（3)線圈中電流最大的瞬間可能沒有自感電動勢。（)（4）自感現(xiàn)象中，感應(yīng)電流一定與原電流方向相反。()（5)一個線圈中的電流均勻增大,自感電動勢也均勻增大。(）(6)鎮(zhèn)流器在點亮日光燈時產(chǎn)生瞬時高電壓，點亮后就不起作用了。()2合作探究議一議(1）自感現(xiàn)象是否屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是否遵守楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律？提示：自感現(xiàn)象屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵守楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律。（2)如何判斷自感電動勢的方向？提示：自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化，當(dāng)原來電流增大時,自感電動勢所對應(yīng)的電流方向與原來電流方向相反;當(dāng)原來電流減小時,自感電動勢所對應(yīng)的電流方向與原來電流方向相同。它們也

5、遵循“增反減同”的規(guī)律.（3)斷電自感的實驗裝置如圖1.62所示，在斷電自感電路中，線圈l的電阻較?。╮li0i2ci1i2i0 di1i0i2解析：選d當(dāng)滑動片從a端迅速滑向b端時，總電阻減小，總電流增大，l產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流增大，自感電流方向與原電流方向相反，故i1比p穩(wěn)定在c點的電流i0??；當(dāng)p從b端迅速滑向a端時,總電流在減小,l產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流減小，自感電流方向與原電流方向相同，故i2大于p穩(wěn)定在c點時的電流i0。故d正確.9. （多選)如圖7所示,e為電池，l是電阻可忽略不計、自感系數(shù)足夠大的線圈，d1、d2是兩個規(guī)格相同且額定電壓足夠大的燈泡，s是控制電路的開關(guān)。對

6、于這個電路，下列說法正確的是（)圖7a剛閉合開關(guān)s的瞬間,通過d1、d2的電流大小相等b剛閉合開關(guān)s的瞬間，通過d1、d2的電流大小不相等c閉合開關(guān)s，電路達(dá)到穩(wěn)定時，d1熄滅,d2比原來更亮d閉合開關(guān)s,電路達(dá)到穩(wěn)定時，再將s斷開的瞬間，d2立即熄滅,d1閃亮一下后熄滅解析:選acd由于線圈的電阻可忽略不計，且自感系數(shù)足夠大，在開關(guān)閉合的瞬間線圈的阻礙作用很大，線圈中的電流為零，所以通過d1、d2的電流大小相等，選項a正確，b錯誤。閉合開關(guān)s,電路達(dá)到穩(wěn)定時線圈短路，d1中電流為零，回路中的總電阻減小，總電流增大,d2比原來更亮，選項c正確。閉合開關(guān)s，電路達(dá)到穩(wěn)定時，再將s斷開的瞬間,d2

7、立即熄滅,線圈和d1形成閉合回路，d1閃亮一下后熄滅，選項d正確.10。 (多選）某同學(xué)設(shè)計的家庭電路保護(hù)裝置如圖8所示，鐵芯左側(cè)線圈l1由火線和零線并行繞成。當(dāng)右側(cè)線圈l2中產(chǎn)生電流時，電流經(jīng)放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)k,從而切斷家庭電路。僅考慮l1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場，下列說法正確的有（)圖8a家庭電路正常工作時，l2中的磁通量為零b家庭電路中使用的電器增多時，l2中的磁通量不變c家庭電路發(fā)生短路時，開關(guān)k將被電磁鐵吸起d地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時，開關(guān)k將被電磁鐵吸起解析：選abd當(dāng)家庭電路正常工作時，火線和零線中的電流大小始終相等，方向始終相反，由于采用雙線繞成,火線和零線在鐵

8、芯內(nèi)部產(chǎn)生的磁場大小相等，方向相反,所以l2中的磁通量為零，選項a正確；當(dāng)電路中的電器增多時,火線和零線中的電流都增大了，但大小始終相等，方向始終相反,故l2中的磁通量還是零，即l2中的磁通量不變，選項b正確；當(dāng)電路發(fā)生短路時,電流不經(jīng)用電器，火線和零線中電流很大,但大小始終相等,方向始終相反，l2中的磁通量還是零，l2不產(chǎn)生感應(yīng)電流，開關(guān)k不會被電磁鐵吸起,選項c錯誤；當(dāng)?shù)孛嫔系娜私佑|火線發(fā)生觸電時，電流經(jīng)人體流向地面，不經(jīng)過零線，所以火線和零線中的電流大小不相等,l2中的磁通量發(fā)生變化，l2中產(chǎn)生感應(yīng)電流，開關(guān)k被電磁鐵吸起，選項d正確。11。兩平行金屬直導(dǎo)軌水平置于勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌所在平

9、面與磁場垂直,導(dǎo)軌右端接兩個規(guī)格相同的小燈泡及一直流電阻可以不計的自感線圈。如圖9所示，當(dāng)金屬棒ab正在直導(dǎo)軌上向右運(yùn)動時，發(fā)現(xiàn)燈泡l1比燈泡l2更亮一些。試分析金屬棒的運(yùn)動情況.（導(dǎo)軌及金屬棒電阻不計）圖9解析:l2與l1和自感線圈并聯(lián)，兩支路電壓相等，而l1較亮,說明l1上的電壓大于l2支路電壓,可以判定線圈中存在自感電動勢，且方向與回路電流方向相同,所以回路中電流正在減小，即ab正在做減速運(yùn)動。答案：見解析12如圖10所示，圖甲為某同學(xué)研究自感現(xiàn)象的實驗電路圖，用電流傳感器顯示各時刻通過線圈l的電流。電路中電燈的電阻r16。0 ,定值電阻r2.0 ,a、b間的電壓u6.0 v。開關(guān)s原來閉合,電路處于穩(wěn)定狀態(tài),在t11。0103 s時刻斷開開關(guān)s,該時刻前后電流傳感器顯示的電流i隨時間t變化的圖線如圖乙所示。（1）求出線圈l的電阻rl；(2）在圖甲中,斷開開關(guān)后通過電燈的電流方向如何？（3）在t21.6103 s時刻線圈l中的感應(yīng)電動勢的大小是多少?圖10解析：(1）由題圖可知，開關(guān)s閉合電路穩(wěn)定時流過線圈l的電流i01.5 a。由歐姆定律得i0，解得rlr2.0 。（2)斷開開關(guān)后，線圈l、電阻r和電燈構(gòu)成一閉合回路,由自感現(xiàn)象規(guī)律可知，電燈中的電流方向向左.（3）由題圖可知，t21.6103 s時刻線圈l中的電流i0。3 a.此時線圈l相當(dāng)于電源,由