物理教科版選修3-4課件第1章6

第一章

電磁感應(yīng)6自感學(xué)習目標

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.了解自感電動勢的表達式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)容索引知識探究題型探究達標檢測知識探究1一、通電自感現(xiàn)象導(dǎo)學(xué)探究通電自感：如圖1所示，開關(guān)S閉合的時候兩個燈泡的發(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．原因：電路接通時，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)電動勢方向與原來的電流方向相反，阻礙了L中電流的增加，即推遲了電流達到實際值的時間．答案圖1知識梳理自感及自感電動勢的特點(1)自感：當一個線圈中的電流

時，它產(chǎn)生的

的磁場不僅在鄰近的電路中激發(fā)出感應(yīng)電動勢，同樣也在

激發(fā)出感應(yīng)電動勢．這種現(xiàn)象稱為自感．由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做

．(2)當線圈中的電流增大時，自感電動勢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勢相反增大即學(xué)即用判斷下列說法的正誤．(1)在實際電路中，自感現(xiàn)象有害而無益．()(2)只要電路中有線圈，自感現(xiàn)象就會存在．()(3)線圈中的電流越大，自感現(xiàn)象越明顯．()(4)線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，先閉合開關(guān)使燈泡發(fā)光，然后斷開開關(guān)．S閉合時，燈泡A中電流方向向左，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．(1)分別求出B⊥S(圖示位置)和B∥S(線框繞OO′轉(zhuǎn)90°)時，穿過閉合導(dǎo)線框架平面的磁通量.圖2答案(2)在斷開過程中，有時燈泡閃亮一下再熄滅，有時燈泡只會緩慢變暗直至熄滅，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，就必須使自感線圈的電阻小于與之并聯(lián)的燈泡電阻．而當線圈電阻大于等于燈泡電阻時，燈泡就會緩慢變暗直至熄滅．圖2對斷電自感現(xiàn)象的認識(1)當線圈中的電流減小時，自感電動勢的方向與原電流方向

；(2)斷電自感中，若斷開開關(guān)瞬間通過燈泡的電流

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

斷開開關(guān)前的電流，燈泡不會閃亮一下，而是逐漸變暗．(3)自感電動勢總是

線圈中電流的變化，但不能

線圈中電流的變化．知識梳理阻止相同大于小于等于阻礙即學(xué)即用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)發(fā)生斷電自感時，因為斷開電源之后電路中還有電流，所以不符合能量守恒定律．()(3)線圈的電阻很小，對恒定電流的阻礙作用很?。?)×√×三、自感系數(shù)導(dǎo)學(xué)探究如圖3所示，李輝在斷開正在工作的電動機開關(guān)時，會產(chǎn)生電火花，這是為什么？答案電動機中的線圈匝數(shù)很多，當電路開關(guān)斷開時會產(chǎn)生很大的自感電動勢，使得開關(guān)中的金屬片之間產(chǎn)生電火花．圖3自感電動勢及自感系數(shù)(1)自感電動勢：EL＝

，其中L是自感系數(shù)，簡稱自感或電感．單位：

，符號：

.(2)自感系數(shù)與線圈的

、

、

，以及是否有鐵芯等因素有關(guān)．知識梳理H享利大小形狀圈數(shù)判斷下列說法的正誤．(1)線圈中電流變化越快，自感系數(shù)越大．()(2)線圈的自感系數(shù)越大，自感電動勢就一定越大．()(3)一個線圈中的電流均勻增大，自感電動勢也均勻增大．()(4)線圈自感系數(shù)由線圈本身性質(zhì)及有無鐵芯決定．()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，請說明啟動器和鎮(zhèn)流器的作用．答案圖4啟動器的作用：當開關(guān)閉合時，電源電壓全部加在啟動器的兩極之間，使啟動器玻璃泡中的氖氣放電發(fā)出輝光，輝光的熱量使動觸片變形與靜觸片接觸，把電路接通，氖氣放電停止，很快動觸片降溫形變恢復(fù)與靜觸片分離，電路斷開，即啟動器可以自動完成通電、斷電的動作．鎮(zhèn)流器：當動、靜觸片脫離時，電路突然斷開，鎮(zhèn)流器中的電流急劇減小，產(chǎn)生很高的自感電動勢，這個自感電動勢與電源電壓加在一起，形成一個瞬時高電壓，加在燈管兩端，使燈管中的氣體放電，日光燈被點亮，日光燈點亮后的工作電壓需低于220V，此時鎮(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，涂在管壁上的熒光粉在

照射下發(fā)出可見光.2.啟動器：在開關(guān)閉合后，氖氣放電發(fā)出輝光，輝光熱量使動觸片___________，與靜觸片

，之后，輝光放電消失，動觸片降溫恢復(fù)原狀與靜觸片

，電路

.3.鎮(zhèn)流器：啟動時產(chǎn)生

使燈管發(fā)光，正常發(fā)光時，起著

的作用.知識梳理降壓限流導(dǎo)電紫外線膨脹變形接觸分離斷開瞬時高電壓判斷下列說法的正誤.(1)沒有啟動器，在安啟動器的位置可以用一根導(dǎo)線，通過瞬時接通、斷開的分工，使日光燈點亮.()(2)日光燈點亮后，啟動器就沒有作用了.()(3)在日光燈正常工作中，鎮(zhèn)流器只會消耗電能，沒有作用.()(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，電感線圈L的自感系數(shù)足夠大，其直流電阻忽略不計，LA、LB是兩個相同的燈泡，且在下列實驗中不會燒毀，電阻R2阻值約等于R1的兩倍，則A.閉合開關(guān)S時，LA、LB同時達到最亮，且LB更亮一些B.閉合開關(guān)S時，LA、LB均慢慢亮起來，且LA更亮一些C.斷開開關(guān)S時，LA慢慢熄滅，LB馬上熄滅D.斷開開關(guān)S時，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與線圈L串聯(lián)，燈泡LB與電阻R2串聯(lián)，當S閉合的瞬間，通過線圈的電流突然增大，線圈產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的增加，所以LB先亮，A、B錯誤.由于LA所在的支路電阻阻值偏小，故穩(wěn)定時電流大，即LA更亮一些，當S斷開的瞬間，線圈產(chǎn)生自感電動勢，兩燈組成的串聯(lián)電路中，電流從IA開始減小，故LA慢慢熄滅，LB閃亮后才慢慢熄滅，C錯誤，D正確.技巧點撥自感線圈對電流的變化有阻礙作用，具體表現(xiàn)為：(1)通電瞬間自感線圈處相當于斷路.(2)斷電時，自感線圈相當于電源，其電流由原值逐漸減小，不會發(fā)生突變(必須有閉合回路).(3)電流穩(wěn)定時自感線圈相當于導(dǎo)體，若其直流電阻忽略不計，則相當于導(dǎo)線.針對訓(xùn)練(多選)如圖6所示，L為一純電感線圈(即電阻為零)，LA是一燈泡，下列說法正確的是

A.開關(guān)S閉合瞬間，無電流通過燈泡B.開關(guān)S閉合后，電路穩(wěn)定時，無電流通過燈泡C.開關(guān)S斷開瞬間，無電流通過燈泡D.開關(guān)S閉合瞬間，燈泡中有從a到b的電流，而在

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

如圖7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隨時間t變化關(guān)系的圖像是答案解析圖7√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感應(yīng)電動勢，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中的電流相同，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.技巧點撥1.斷電時，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.2.斷電前后，無線圈的支路要注意電流方向是否變化.三、對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，啟動器中的兩個觸片是分開的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)后直接輻射的圖8答案解析√鎮(zhèn)流器在啟動時產(chǎn)生瞬時高壓，在正常工作時起降壓限流作用，故A錯誤；電路接通后，啟動器中的氖氣停止放電(啟動器分壓少、輝光放電無法進行，不工作)，U型動觸片冷卻收縮，兩個觸片分離，B正確.燈絲受熱時發(fā)射出來的大量電子，在燈管兩端高電壓作用下，以極大的速度由低電勢端向高電勢端運動.在加速運動的過程中，碰撞管內(nèi)氖氣分子，使之迅速電離.在紫外線的激發(fā)下，管壁上的熒光粉發(fā)出近乎白色的可見光.故C、D錯誤.故選B.達標檢測31.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，當電流變化越大時，線圈產(chǎn)生的自感電動勢也越大C.對于同一線圈，當電流變化越快時，線圈的自感系數(shù)也越大D.對于同一線圈，當電流變化越快時，線圈中的自感電動勢也越大√答案解析1234當電流增大時，感應(yīng)電流的方向與原來的電流方向相反，當電流減小時，感應(yīng)電流的方向與原來的電流方向相同，故選項A錯誤；自感電動勢的大小，與電流變化快慢有關(guān)，與電流變化大小無關(guān)，故選項B錯誤，D正確；自感系數(shù)只取決于線圈本身的因素及有無鐵芯，與電流變化情況無關(guān)，故選項C錯誤.12342.在如圖9所示的電路中，L為電阻很小的線圈，G1和G2為零刻度在表盤中央的兩相同的電流表.當開關(guān)S閉合時，電流表G1、G2的指針都偏向右方，那么當斷開開關(guān)S時，將出現(xiàn)的現(xiàn)象是A.G1和G2指針都立即回到零點B.G1指針立即回到零點，而G2指針緩慢地回到零點C.G1指針緩慢地回到零點，而G2指針先立即偏向左方，

然后緩慢地回到零點D.G2指針緩慢地回到零點，而G1指針先立即偏向左方，

然后緩慢地回到零點圖9√答案解析1234根據(jù)題意，電流方向自右向左時，電流表指針向右偏，那么，電流方向自左向右時，電流表指針應(yīng)向左偏.當開關(guān)S斷開的瞬間，G1中原電流立即消失，而對于G2所在支路，由于線圈L的自