高中物理第1章電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活1.5自感現(xiàn)象與日光燈學(xué)案滬科選修3_2

1、1.5自感現(xiàn)象與日光燈目標(biāo)定位1.能分析通電自感和斷電自感現(xiàn)象 .2.能寫出自感電動(dòng)勢的表達(dá)式，知道自感系 數(shù)的決定因素.3. 了解自感現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化.4. 了解日光燈的組成以及起輝器和鎮(zhèn)流器的工 作原理.新加探究.點(diǎn)點(diǎn)落或知識(shí)探究、日光燈電路按圖1所示電路連接日光燈電路,閉合開關(guān)，觀察日光燈的發(fā)光過程,簡單敘述其工作原理圖16答案(1)閉合開關(guān)，電源把電壓加在起輝器的兩極，起輝器內(nèi)就氣放電產(chǎn)生熱量從而使起輝器內(nèi)雙金屬片接觸，電路導(dǎo)通 .(2)電路接通后，起輝器中窗氣停止放電，溫度降低，雙金屬片分離，瞬間切斷的電流使鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時(shí)高壓，使燈管內(nèi)氣體導(dǎo)電而發(fā)光.(3)日光燈正常發(fā)光時(shí)，鎮(zhèn)流器起

2、降壓限流作用，保證日光燈正常工作要點(diǎn)總結(jié)1 .日光燈電路包括日光燈管、鎮(zhèn)流器、起輝器、開關(guān)、導(dǎo)線等 2 .起輝器的作用為自動(dòng)開關(guān).3 .鎮(zhèn)流器是一個(gè)帶鐵心的多匝線圈，在啟動(dòng)時(shí)提供瞬時(shí)高壓，點(diǎn)燃燈管之后起到降壓限流的作用.【例1】若將圖2甲中起輝器換為開關(guān) S,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()甲22(1 V乙A.只把&接通，日光燈就能正常發(fā)光B.把S、S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、S后，再斷開 S,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)光答案 C解析 一般日光燈啟動(dòng)的瞬間把電源、燈絲、

3、鎮(zhèn)流器接通后自動(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，又要使S瞬間閉合再斷開，AB錯(cuò)，CX正常工作時(shí)鎮(zhèn)流器起降壓限流作用，若把題圖乙中G閉合，則鎮(zhèn)流器失去作用，日光燈不能正常工作，D錯(cuò).二、自感現(xiàn)象1 .通電自感：如圖3,先閉合S,調(diào)節(jié)R,使A、A的亮度相同，再調(diào)節(jié)R使A、A正常發(fā)光， 再斷開S,再次閉合.根據(jù)楞次定律分析現(xiàn)象， 觀察兩只燈泡在電路接通的瞬間發(fā)光情況有什 么不同？ Ln# 圖3答案 現(xiàn)象：燈泡 A立即發(fā)光，燈泡 A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

4、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.2 .斷電自感：如圖4所示，先閉合開關(guān)使燈泡發(fā)光，然后斷開開關(guān) A圖4(1)開關(guān)斷開前后，流過燈泡的電流方向各怎樣？(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(huì)緩慢變暗直至熄滅，請分析上述兩種現(xiàn)象的原因是什么？答案(1) S閉合時(shí)，燈泡 A中電流向左，S斷開瞬間，燈泡 A中電流方向向右，所以開關(guān) S 斷開前后，流過燈泡的電流方向相反.(2)在電源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)電流比原線圈中的電流大.要想使燈泡閃亮一下再熄滅， 就

5、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)，燈泡只會(huì)延遲一段時(shí)間再熄滅要點(diǎn)總結(jié)1 .自感現(xiàn)象：由于通過導(dǎo)體本身的的電流發(fā)生變化時(shí),在線圈中引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象.2 .自感電動(dòng)勢：自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢3 .當(dāng)線圈中的電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢的方向與原電流方向相反；當(dāng)線圈中電流減小時(shí),自感電動(dòng)勢的方向與原電流方向相同.4 .自感電動(dòng)勢總是阻壁線圈中電流的變化，但不能阻止線圈中電流的變化對通電自感和斷電自感現(xiàn)象的分析（1）通電瞬間自感電動(dòng)勢阻礙電流的增加,與線圈串聯(lián)的燈泡在通電后會(huì)逐漸變亮，直到穩(wěn)定.通電瞬間自感線圈處相當(dāng)于斷電也流穩(wěn)定時(shí)自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)體 （2）斷

6、電時(shí)自感線圈處相當(dāng)于電源，若斷電前，自感線圈電流大小Il大于燈泡的電流Ia則燈會(huì)閃亮一下再熄滅；若斷電前自感線圈中的電流 Il小于或等于燈y中的電流 I A則燈泡不會(huì)閃 亮，而是逐漸熄滅.要注意斷電前后通過燈泡白電流方向是否變化。典型例題【例2】如圖5所示，電感線圈 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R阻值約等于R的兩倍，則（）圖5A.閉合開關(guān)S時(shí)，La、Lb同時(shí)達(dá)到最亮，且 Lb更亮一些B.閉合開關(guān)S時(shí)，La、Lb均慢慢亮起來，且 La更亮一些C.斷開開關(guān)S時(shí)，La慢慢熄滅，Lb馬上熄滅D.斷開開關(guān)S時(shí)，La慢慢熄滅，Lb閃亮后才

7、慢慢熄滅答案 D通過線圈的電流解析 由于燈泡La與線圈L串聯(lián)，燈?Lb與電阻R串聯(lián)，當(dāng)S閉合的瞬間,突然增大，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，阻礙電流的增加，所以Lb先亮，由于La所在的支路電阻阻值偏小，故穩(wěn)定日電流大，即 La更亮一些，A B錯(cuò)誤；當(dāng)S斷開的瞬間，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，兩燈組成的串聯(lián)電路中，電流從線圈中電流開始減小，即從Ia減小，故La慢慢熄滅，Lb閃亮后才慢慢熄滅，C錯(cuò)誤，D正確.總結(jié)提升-1 .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.2 .斷

8、電自感時(shí)，由于自感電動(dòng)勢的作用， 線圈中的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(huì)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(huì)閃亮一下，而是逐漸變暗【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 2 A,流過燈泡的電流 是1 A,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（）圖6答案 D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 1 A.開關(guān)S斷開瞬間，自感線圈 的支路由于自感現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生與線圈中原電流方向相同的感應(yīng)電動(dòng)勢，使線圈中的電流從原來的2A逐漸減小

9、，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2 A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.三、自感電動(dòng)勢的大小1 .自感電動(dòng)勢的大小跟線圈內(nèi)磁通量變化率和線圈本身的自感特性有關(guān)2 .自感電動(dòng)勢E的表達(dá)式：E= L>.其中L是自感系數(shù)，簡稱電感，單位：亨利，符號(hào)： H.1 A t -mH= 10H; 1 H= 10 H.3 .決定因素：與線圈的大小、形狀、匝數(shù)，以及是否有鐵心等因素有關(guān),與E、A I、A t等無關(guān).【例4】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

10、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 B一， A I, , ，一 AI，一，_,解析 電感一定時(shí)，電流變化越快， 不越大，由E= Lj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).達(dá)標(biāo)檢測當(dāng)堂驗(yàn)剿鞏固反爆1.（對自感現(xiàn)象的理解）關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說法正確的是 （）A.感應(yīng)電流一定和原來的電流方向相反B.對于同一線圈，當(dāng)電流變化越大時(shí)，線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢也越大C.對于同一線圈，當(dāng)電流變化

11、越快時(shí)，線圈的自感系數(shù)也越大D.對于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時(shí)，線圈中的自感電動(dòng)勢也越大答案 D解析 當(dāng)電流增大時(shí)，感應(yīng)電流的方向與原來的電流方向相反，當(dāng)電流減小時(shí)，感應(yīng)電流的方向與原來的電流方向相同，故選項(xiàng) A錯(cuò)誤；自感電動(dòng)勢的大小，與電流變化快慢有關(guān)，與 電流變化大小無關(guān)，故選項(xiàng) B錯(cuò)誤，D正確；自感系數(shù)只取決于線圈本身的因素，與電流變 化情況無關(guān)，故選項(xiàng) C錯(cuò)誤.2.（自感現(xiàn)象的分析）（多選）如圖7所示電路中，0、是兩只相同的電流表，電感線圈L的直流電阻與電阻 R阻值相等.下面判斷正確的是（）£Tyvvvvy_RI1-rc«i 圖7A.開關(guān)S接通的瞬間，電流表 因的讀

12、數(shù)大于公的讀數(shù)B.開關(guān)S接通的瞬間，電流表 四的讀數(shù)小于公的讀數(shù)C.開關(guān)S接通，電路穩(wěn)定后再斷開的瞬間，電流表舊的讀數(shù)大于 的讀數(shù)D.開關(guān)S接通，電路穩(wěn)定后再斷開的瞬間，電流表舊的讀數(shù)等于 的讀數(shù)答案 BD3 .（對日光燈電路的分析）（多選）關(guān)于日光燈電路，下列說法正確的是（）A.起輝器在電路中起自動(dòng)開關(guān)作用B.正常使用時(shí)鎮(zhèn)流器不起作用C.如果把日光燈燈管兩端的電極分別短路，日光燈仍能正常發(fā)光D.如果日光燈在正常發(fā)光時(shí)，把起輝器取走，日光燈仍能正常發(fā)光答案 AD.日光燈正常發(fā)光時(shí),解析 起輝器起到自動(dòng)開關(guān)作用，配合鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時(shí)高電壓啟動(dòng)燈管起輝器可以取走.而鎮(zhèn)流器在日光燈正常工作時(shí)起降壓限流作用，不能取出.燈管兩極短路后, 日光燈將不能正常發(fā)光，故 A、D項(xiàng)正確.4 .（自感現(xiàn)象的圖像問題）在如圖8所示的電路中，兩個(gè)相同的小燈泡 Li和L2分別串聯(lián)一個(gè)帶 鐵心的電感線圈L和一個(gè)滑動(dòng)變阻器 R閉合開關(guān)S后，調(diào)節(jié)R使Li和L2發(fā)光的亮度一樣,此時(shí)流過兩個(gè)燈泡的