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(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)，電流由零開始增加，穿過(guò)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(lái)電流產(chǎn)生的磁通量方向相反，則線圈中感應(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)只要電路中有線圈，自感現(xiàn)象就會(huì)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(shí)，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(guò)燈泡的電流方向相反．(1)分別求出B⊥S(圖示位置)和B∥S(線框繞OO′轉(zhuǎn)90°)時(shí)，穿過(guò)閉合導(dǎo)線框架平面的磁通量.圖2答案(2)在斷開過(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(dāng)線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，若斷開開關(guān)瞬間通過(guò)燈泡的電流

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(guò)燈泡的電流

斷開開關(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

線圈中電流的變化，但不能

線圈中電流的變化．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_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(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，李輝在斷開正在工作的電動(dòng)機(jī)開關(guān)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電火花，這是為什么？答案電動(dòng)機(jī)中的線圈匝數(shù)很多，當(dāng)電路開關(guān)斷開時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，使得開關(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)稱自感或電感．單位：

，符號(hào)：

.(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(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(dòng)勢(shì)就一定越大．()(3)一個(gè)線圈中的電流均勻增大，自感電動(dòng)勢(shì)也均勻增大．()(4)線圈自感系數(shù)由線圈本身性質(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，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，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，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)電紫外線膨脹變形接觸分離斷開瞬時(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，通過(guò)瞬時(shí)接通、斷開的分工，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(lái)，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(dāng)S閉合的瞬間，通過(guò)線圈的電流突然增大，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的增加，所以LB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斷開的瞬間，線圈產(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)通電瞬間自感線圈處相當(dāng)于斷路.(2)斷電時(shí)，自感線圈相當(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.針對(duì)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(shuō)法正確的是

A.開關(guān)S閉合瞬間，無(wú)電流通過(guò)燈泡B.開關(guān)S閉合后，電路穩(wěn)定時(shí)，無(wú)電流通過(guò)燈泡C.開關(guān)S斷開瞬間，無(wú)電流通過(guò)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(cuò)誤；線圈由于自感作用，通過(guò)它的電流逐漸增加，開關(guān)S接通后，電路穩(wěn)定時(shí)，純電感線圈對(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(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)電感線圈的電流是2A，流過(guò)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(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√開關(guān)S斷開前，通過(guò)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(huì)產(chǎn)生與線圈中原電流方向相同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使線圈中的電流從原來(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)于同一線圈，當(dāng)電流變化越大時(shí)，線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)也越大C.對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時(shí)，線圈的自感系數(shù)也越大D.對(duì)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(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為電阻很小的線圈，G1和G2為零刻度在表盤中央的兩相同的電流表.當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表G1、G2的指針都偏向右方，那么當(dāng)斷開開關(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)開關(guān)S斷開的瞬間，G1中原電流立即消失，而對(duì)于G2所在支路，由于線圈L的自