2022-2023學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 6 自感學(xué)案 教科版選修3-2
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1、2022-2023學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 6 自感學(xué)案 教科版選修3-2 [目標(biāo)定位] 1.知道自感現(xiàn)象.觀察通電自感和斷電自感實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,了解自感現(xiàn)象中自感電動(dòng)勢(shì)的作用.2.理解自感系數(shù)和自感系數(shù)的決定因素.3.了解日光燈的構(gòu)造及工作原理. 一、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,叫做自感.在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì). 圖1 2.自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流的作用:電流增加時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加;電流減小時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小. 實(shí)驗(yàn)1:演示通電自感現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示,開關(guān)S接通時(shí),可以看到燈泡2立即發(fā)光,而燈
2、泡1是逐漸亮起來(lái)的. 實(shí)驗(yàn)2:演示斷電自感現(xiàn)象. 圖2 實(shí)驗(yàn)電路如圖2所示,線圈L的電阻比燈泡的電阻小,接通電路,燈泡正常發(fā)光后,迅速斷開開關(guān)S,可以看到燈泡閃亮一下再逐漸熄滅. 深度思考 在斷電自感現(xiàn)象中,電流減小時(shí),自感線圈中的電流大小一定小于原先所通過電流的大小,為什么燈泡有時(shí)閃亮一下再熄滅? 答案 斷電自感時(shí),自感線圈中的電流大小一定小于原先所通過電流的大小,但是可能會(huì)大于燈泡中的電流,所以燈泡會(huì)閃亮一下再熄滅. 例1 如圖3所示,電路中電源的內(nèi)阻不能忽略,R的阻值和L的自感系數(shù)都很大,A、B為兩個(gè)完全相同的燈泡,當(dāng)S閉合時(shí),下列說法正確的是( ) 圖3
3、 A.A比B先亮,然后A滅 B.B比A先亮,然后B逐漸變暗 C.A、B一起亮,然后A滅 D.A、B一起亮,然后B滅 解析 本題考查通電自感現(xiàn)象的分析,關(guān)鍵是要知道純電感線圈在電路穩(wěn)定前后的作用:S閉合時(shí),由于與A燈串聯(lián)的線圈L的自感系數(shù)很大,故在線圈上產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì),阻礙電流的增大,所以B比A先亮,故A、C、D錯(cuò);穩(wěn)定后,由于與B燈連接的電阻很大,流過B燈支路的電流很小,所以B燈逐漸變暗,故B正確. 答案 B 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(duì)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)
4、定時(shí)自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)體. 例2 如圖4(a)、(b)所示的電路中,電阻R和自感線圈L的電阻值都很小,且小于燈泡A的電阻,閉合開關(guān)S,使電路達(dá)到穩(wěn)定,燈泡A發(fā)光,則( ) 圖4 A.在電路(a)中,斷開S,A將漸漸變暗 B.在電路(a)中,斷開S,A將先變得更亮,然后漸漸變暗 C.在電路(b)中,斷開S,A將漸漸變暗 D.在電路(b)中,斷開S,A將先變得更亮,然后漸漸變暗 解析 在電路(a)中,燈A和線圈L串聯(lián),它們的電流相同,斷開S時(shí),線圈上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙原電流的減小,流過燈A的電流逐漸減小,從而燈A只能漸漸變暗. 在電路(b)中,電阻R和燈A串聯(lián),燈A的
5、電阻大于線圈L的電阻,電流則小于線圈L中的電流,斷開S時(shí),電源不再給燈泡供電,而線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小,通過R、A形成回路,燈A中電流突然變大,燈A將先變得更亮,然后漸漸變暗,故A、D正確. 答案 AD 針對(duì)訓(xùn)練 如圖5所示的電路中,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,線圈L的電阻不計(jì),電阻R的阻值大于燈泡D的阻值,在t=0時(shí)刻閉合開關(guān)S,經(jīng)過一段時(shí)間后,在t=t1時(shí)刻斷開S,下列表示A、B兩點(diǎn)間電壓UAB隨時(shí)間t變化的圖像中,正確的是( ) 圖5 答案 B 解析 在t=0時(shí)刻閉合開關(guān)S,由于線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙電流通過,電源輸出電流較小,路端電壓較高,經(jīng)過一段時(shí)間
6、電路穩(wěn)定,電源輸出電流較大,路端電壓較低.在t=t1時(shí)刻斷開S,線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),與燈泡構(gòu)成閉合回路,燈泡D中有反向電流通過,所以表示A、B兩點(diǎn)間電壓UAB隨時(shí)間t變化的圖像中正確的是B. (1)斷電時(shí),自感線圈處相當(dāng)于電源,其電流逐漸減小,不會(huì)發(fā)生突變. (2)斷電時(shí),燈泡會(huì)不會(huì)閃亮一下再熄滅取決于通過燈泡前后電流大小的關(guān)系.若斷電前自感線圈電流IL大于燈泡的電流ID則燈泡會(huì)閃亮一下再熄滅;若斷電前自感線圈中的電流IL小于或等于燈泡中的電流ID則不會(huì)出現(xiàn)閃亮,而是逐漸熄滅. (3)要注意斷電前后通過燈泡的電流方向是否變化. 二、自感系數(shù) 1.自感電動(dòng)勢(shì)的大小和自
7、感系數(shù) (1)自感電動(dòng)勢(shì)EL跟電流的變化率成正比.公式EL=L. 式中比例系數(shù)L叫做線圈的自感系數(shù),簡(jiǎn)稱自感或電感. (2)自感系數(shù): 單位:亨利,符號(hào):H.1mH=10-3_H,1μH=10-6_H. 2.自感系數(shù)的決定因素:與線圈的形狀、體積、匝數(shù),以及是否有鐵芯等因素有關(guān). 例3 關(guān)于線圈的自感系數(shù),下面說法正確的是( ) A.線圈的自感系數(shù)越大,自感電動(dòng)勢(shì)就一定越大 B.線圈中電流等于零時(shí),自感系數(shù)也等于零 C.線圈中電流變化越快,自感系數(shù)越大 D.線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素及有無(wú)鐵芯決定 解析 線圈的自感系數(shù)是由線圈本身的因素及有無(wú)鐵芯決定的,與有無(wú)電
8、流、電流變化情況都沒有關(guān)系,故B、C錯(cuò)誤,D正確;自感電動(dòng)勢(shì)的大小除了與自感系數(shù)有關(guān),還與電流的變化率有關(guān),故A錯(cuò)誤. 答案 D 對(duì)自感系數(shù)的理解: (1)自感系數(shù)的大小由線圈本身的特性及有無(wú)鐵芯決定,線圈越長(zhǎng),單位長(zhǎng)度的匝數(shù)越多,自感系數(shù)越大. (2)自感系數(shù)與E、ΔI、Δt等均無(wú)關(guān). 三、自感的典型應(yīng)用——日光燈 1.日光燈的電路如圖6所示. 圖6 2.工作原理:日光燈在接通電源時(shí),啟動(dòng)器首先導(dǎo)通,又立即斷開,在斷開的瞬間,由于自感現(xiàn)象,鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很高的自感電壓,而使燈管快速啟動(dòng). 3.鎮(zhèn)流器的作用:日光燈啟動(dòng)時(shí),鎮(zhèn)流器提供瞬時(shí)高壓,而使氣體電離;燈管
9、發(fā)光后,鎮(zhèn)流器又起著穩(wěn)壓限流的作用. 例4 如圖7甲為日光燈電路,圖乙為啟動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖.在日光燈正常工作的過程中( ) 圖7 A.鎮(zhèn)流器為日光燈的點(diǎn)亮提供瞬時(shí)高壓 B.鎮(zhèn)流器維持燈管兩端有高于電源的電壓,使燈管正常工作 C.燈管點(diǎn)亮發(fā)光后,啟動(dòng)器中兩個(gè)觸片是接觸的 D.燈管點(diǎn)亮發(fā)光后,鎮(zhèn)流器起分壓限流作用使燈管在較低的電壓下工作 解析 日光燈剛發(fā)光時(shí),鎮(zhèn)流器在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生瞬時(shí)高壓,故A正確;燈管點(diǎn)亮發(fā)光后,鎮(zhèn)流器起分壓限流作用使燈管在較低的電壓下工作,故B錯(cuò)誤,D正確.燈管正常發(fā)光后,啟動(dòng)器不再工作,啟動(dòng)器中兩個(gè)觸片是分離的.故C錯(cuò)誤;故選A、D. 答案 AD
10、1.(對(duì)通、斷電自感的理解)(多選)如圖8所示,帶鐵芯的電感線圈的電阻與電阻器R的阻值相同,A1、A2是兩個(gè)完全相同的電流表,則下列說法中正確的是( ) 圖8 A.閉合S瞬間,電流表A1示數(shù)小于A2示數(shù) B.閉合S瞬間,電流表A1示數(shù)等于A2示數(shù) C.斷開S瞬間,電流表A1示數(shù)大于A2示數(shù) D.斷開S瞬間,電流表A1示數(shù)等于A2示數(shù) 答案 AD 解析 開關(guān)S閉合瞬間,線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流增大,所以此時(shí)電流表A1中的電流小于電流表A2中的電流,A項(xiàng)正確;開關(guān)斷開瞬間,線圈L與A1、A2和R構(gòu)成回路,線圈L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙電流減小,所以A1、A2中電流也逐漸減小,
11、但始終相等,D項(xiàng)正確. 2.(對(duì)通、斷電自感的理解)如圖9所示的電路中A1和A2是兩個(gè)相同的小燈泡,L是一個(gè)自感系數(shù)很大的線圈,其阻值與R相同.在開關(guān)S接通和斷開時(shí),燈泡A1和A2亮暗的順序是( ) 圖9 A.閉合時(shí)A1先達(dá)最亮,斷開時(shí)A1后滅 B.閉合時(shí)A2先達(dá)最亮,斷開時(shí)A1后滅 C.閉合時(shí)A1先達(dá)最亮,斷開時(shí)A1先滅 D.閉合時(shí)A2先達(dá)最亮,斷開時(shí)A2先滅 答案 A 解析 當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),A1和A2同時(shí)亮,但由于自感現(xiàn)象的存在,線圈上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增大,使通過線圈的電流從零開始逐漸增大,所以開始時(shí)電流幾乎全部從A1通過,而該電流又將同時(shí)分兩路通過A2和R,
12、所以A1先達(dá)最亮,經(jīng)過一段時(shí)間電路穩(wěn)定后,A1和A2達(dá)到一樣亮;當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),電源電流立即為零,因此A2立即熄滅,而對(duì)A1,由于通過線圈的電流突然減小,線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小,使線圈L和A1組成的閉合電路中有感應(yīng)電流,所以A1后滅. 3.(對(duì)自感電動(dòng)勢(shì)的理解)關(guān)于線圈中自感電動(dòng)勢(shì)大小的說法中正確的是( ) A.電感一定時(shí),電流變化越大,自感電動(dòng)勢(shì)越大 B.電感一定時(shí),電流變化越快,自感電動(dòng)勢(shì)越大 C.通過線圈的電流為零的瞬間,自感電動(dòng)勢(shì)為零 D.通過線圈的電流為最大值的瞬間,自感電動(dòng)勢(shì)最大 答案 B 解析 電感一定時(shí),電流變化越快,越大,由E=L知,自感電動(dòng)勢(shì)越大
13、,A錯(cuò),B對(duì);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(shì)不一定為零,故C錯(cuò);當(dāng)通過線圈的電流最大時(shí),電流的變化率為零,自感電動(dòng)勢(shì)為零,故D錯(cuò). 4.(自感的典型應(yīng)用——日光燈)(多選)日光燈電路主要由鎮(zhèn)流器、啟動(dòng)器和燈管組成,下列說法正確的是( ) A.日光燈正常工作時(shí),啟動(dòng)器中兩個(gè)觸片是閉合的 B.鎮(zhèn)流器給日光燈開始點(diǎn)燃提供瞬時(shí)高壓 C.燈管正常發(fā)光后,鎮(zhèn)流器起降壓限流作用 D.日光燈正常工作時(shí),取下啟動(dòng)器,日光燈不能正常工作 答案 BC 題組一 對(duì)通、斷電自感現(xiàn)象的分析 1.如圖1是用于觀察自感現(xiàn)象的電路圖,設(shè)線圈的自感系數(shù)很大,線圈的直流電阻RL與燈泡的電
14、阻R滿足RL?R,則在開關(guān)S由閉合到斷開的瞬間,可以觀察到( ) 圖1 A.燈泡立即熄滅 B.燈泡逐漸熄滅 C.燈泡有明顯的閃亮現(xiàn)象 D.只有在RL?R時(shí),才會(huì)看到燈泡有明顯的閃亮現(xiàn)象 答案 C 解析 S閉合,電路穩(wěn)定時(shí),由于RL?R,那么IL?IR,S斷開的瞬時(shí),流過線圈的電流IL要減小,在L上產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)要阻礙電流的減小,而燈泡與線圈形成閉合回路,流過線圈的電流IL通過燈泡,由于IL?IR,因此燈開始有明顯的閃亮,C正確,A、B錯(cuò)誤.若RL?R,則IL?IR,這樣燈不會(huì)有明顯的閃亮,D錯(cuò). 2.如圖2所示,L為一純電感線圈(即電阻為零).A是一個(gè)燈泡,下列說法正確
15、的是( ) 圖2 A.開關(guān)S閉合瞬間,無(wú)電流通過燈泡 B.開關(guān)S閉合后,電路穩(wěn)定時(shí),無(wú)電流通過燈泡 C.開關(guān)S斷開瞬間,無(wú)電流通過燈泡 D.開關(guān)S閉合瞬間及穩(wěn)定時(shí),燈泡中均有從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 B 解析 開關(guān)S閉合瞬間,燈泡中的電流從a到b,線圈由于自感作用,通過它的電流將逐漸增加.開關(guān)S閉合后,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.開關(guān)S斷開瞬間,由于線圈的自感作用,線圈中原有向右的電流將逐漸減小,線圈和燈泡形成回路,故燈泡中有從b到a的瞬間電流. 3.如圖3所示,多匝電感線圈的電阻和電池內(nèi)阻
16、都忽略不計(jì),兩個(gè)定值電阻的阻值都是R,開關(guān)S原來(lái)打開,電流為I0,現(xiàn)合上開關(guān)將一電阻短路,于是線圈中有自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生,此電動(dòng)勢(shì)( ) 圖3 A.有阻礙電流的作用,最后電流由I0減小到零 B.有阻礙電流的作用,最后電流總小于I0 C.有阻礙電流增大的作用,因而電流I0保持不變 D.有阻礙電流增大的作用,但電流最后還是增大到2I0 答案 D 解析 當(dāng)S合上時(shí),電路的電阻減小,電路中電流要增大,故L要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙電路中的電流增大,但阻礙不是阻止;當(dāng)S閉合電流穩(wěn)定后,L的自感作用消失,電路的電流為I==2I0,D項(xiàng)正確. 4.如圖4所示,電感線圈L的自感系數(shù)足夠大,其電阻
17、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( ) 圖4 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 答案 D 解析 由于燈泡LA與線圈L和R1串聯(lián),燈泡LB與電阻R2串聯(lián),當(dāng)S閉合瞬間,通過線圈的電流突然增大,線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙電流的增大,所以LB比LA先亮,A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤;由于LA所在的支路電阻阻值較小,故穩(wěn)定時(shí)電流較大,即LA更亮一些,當(dāng)S斷開
18、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,電流從線圈中開始減小,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. 5.(多選)如圖5所示,E為電池,L是電阻可忽略不計(jì)、自感系數(shù)足夠大的線圈,D1、D2是兩個(gè)規(guī)格相同的燈泡,S是控制電路的開關(guān).對(duì)于這個(gè)電路,下列說法中正確的是( ) 圖5 A.剛閉合S的瞬間,通過D1、D2的電流大小相等 B.剛閉合S的瞬間,通過D1、D2的電流大小不相等 C.閉合S待電路達(dá)到穩(wěn)定后,D1熄滅,D2比S剛閉合時(shí)亮 D.閉合S待電路達(dá)到穩(wěn)定后,再將S斷開的瞬間,D2立即熄滅 答案 ACD 解析 剛閉合S的瞬間,由于線圈
19、的阻礙作用,通過D1、D2的電流大小相等,A正確,B錯(cuò)誤.閉合S待電路達(dá)到穩(wěn)定后,D1中無(wú)電流通過,D1熄滅,回路的電阻減小,電流增大,D2比S剛閉合時(shí)亮,C正確;閉合S待電路達(dá)到穩(wěn)定后,再將S斷開的瞬間,D2中無(wú)電流,立即熄滅,D正確.故選A、C、D. 6.如圖6所示的電路可用來(lái)測(cè)定自感系數(shù)較大的線圈的直流電阻,線圈兩端并聯(lián)一個(gè)電壓表,用來(lái)測(cè)量自感線圈兩端的直流電壓,在實(shí)驗(yàn)完畢后,將電路拆去時(shí)應(yīng)( ) 圖6 A.先斷開開關(guān)S1 B.先斷開開關(guān)S2 C.先拆去電流表 D.先拆去電阻R 答案 B 解析 當(dāng)開關(guān)S1、S2閉合穩(wěn)定后,線圈中的電流由a→b,電壓表右端為“+”極,左端
20、為“-”極,指針正向偏轉(zhuǎn),先斷開開關(guān)S1或先拆去電流表A或先拆去電阻R的瞬間,線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于瞬間電源,其a端相當(dāng)于電源的負(fù)極,b端相當(dāng)于電源的正極,此時(shí)電壓表上加了一個(gè)反向電壓,使指針反偏,若反偏電壓過大,會(huì)燒壞電壓表,故應(yīng)先斷開開關(guān)S2,故選B. 7.某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象,自己找來(lái)帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E,用導(dǎo)線將它們連接成如圖7所示的電路.檢查電路后,閉合開關(guān)S,小燈泡發(fā)光;再斷開開關(guān)S,小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象.雖經(jīng)多次重復(fù),仍未見老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象,他冥思苦想找不出原因.你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是( ) 圖7
21、 A.電源的內(nèi)阻較大 B.小燈泡電阻偏大 C.線圈電阻偏大 D.線圈的自感系數(shù)較大 答案 C 解析 根據(jù)實(shí)物連線圖畫出正確的電路圖,如圖所示, 當(dāng)閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定之后,小燈泡中有穩(wěn)定的電流IA,自感線圈中有穩(wěn)定的電流IL,當(dāng)開關(guān)S突然斷開時(shí),電流IA立即消失,但是,由于自感電動(dòng)勢(shì)的作用,流過線圈的電流IL不能突變,而是要繼續(xù)流動(dòng),于是,自感線圈和小燈泡構(gòu)成了回路,如果IL>IA,則能觀察到小燈泡閃亮一下再熄滅,線圈的自感系數(shù)越大,小燈泡延時(shí)閃亮的時(shí)間就越長(zhǎng).如果不滿足IL>IA的條件,小燈泡只是延時(shí)熄滅,不會(huì)觀察到閃亮一下再熄滅.可見燈泡未閃亮的根本原因是不滿足IL>IA的條
22、件,這是線圈電阻偏大造成的.故C正確. 題組二 自感現(xiàn)象中的圖像問題 8.在如圖8所示的電路中,開關(guān)S是閉合的,此時(shí)流過線圈L的電流為i1,流過燈泡A的電流為i2,且i1>i2.在t1時(shí)刻將S斷開,那么流過燈泡A的電流隨時(shí)間變化的圖像是下列圖中的哪一個(gè)( ) 圖8 答案 D 解析 開關(guān)S閉合時(shí),L與A并聯(lián),其電流分別為i1和i2,方向都是從左向右.在斷開S的瞬間,燈A中原來(lái)從左向右的電流i2立即消失,但燈A與線圈L組成閉合回路,由于L的自感作用,其中的電流i1不會(huì)立即消失,而是在回路中逐漸減弱,這段時(shí)間內(nèi)燈A中有從右向左的電流通過.這時(shí)通過A的電流是從i1開始減弱,故正
23、確選項(xiàng)為D. 9.在如圖9所示的電路中,兩個(gè)相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個(gè)帶鐵芯的電感線圈L和一個(gè)滑動(dòng)變阻器R.閉合開關(guān)S后,調(diào)整R,使L1和L2發(fā)光的亮度一樣,此時(shí)流過兩個(gè)燈泡的電流均為I.然后,斷開S.若t′時(shí)刻再閉合S,則在t′前后的一小段時(shí)間內(nèi),正確反映流過L1的電流i1、流過L2的電流i2隨時(shí)間t變化的圖像是( ) 圖9 答案 B 解析 與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)的L2,沒有自感,直接變亮,電流變化圖像如A中圖線,C、D錯(cuò)誤.與帶鐵芯的電感線圈串聯(lián)的L1,由于電感線圈的自感作用,電流逐漸變大,A錯(cuò)誤,B正確. 題組三 對(duì)自感系數(shù)及自感電動(dòng)勢(shì)的理解 10.關(guān)于自感現(xiàn)象
24、,下列說法正確的是( ) A.感應(yīng)電流一定和原電流方向相反 B.線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)較大時(shí),其自感系數(shù)一定較大 C.對(duì)于同一線圈,當(dāng)電流變化較快時(shí),線圈中的自感系數(shù)較大 D.對(duì)于同一線圈,當(dāng)電流變化較快時(shí),線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)也較大 答案 D 解析 自感現(xiàn)象中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向遵從楞次定律,當(dāng)原電流減小時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)和自感電流與原電流方向相同;當(dāng)原電流增大時(shí),自感電流與原電流方向相反,所以A錯(cuò)誤;自感電動(dòng)勢(shì)的大小EL=L,所以自感電動(dòng)勢(shì)大不一定是由自感系數(shù)大引起的,有可能是電流的變化率很大引起的,所以B錯(cuò)誤;線圈自感系數(shù)的大小,由線圈本身決定,與線圈中有無(wú)電流以及電流變化的快慢無(wú)關(guān)
25、,所以C錯(cuò)誤;由EL=L知,對(duì)于同一線圈,自感系數(shù)L確定,當(dāng)電流變化較快時(shí),線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)也較大,所以D正確. 11.在制作精密電阻時(shí),為了消除使用過程中由于電流變化而引起的自感現(xiàn)象,采用雙線并繞的方法,如圖10所示.其原理是( ) 圖10 A.當(dāng)電路中的電流變化時(shí),兩股導(dǎo)線產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)相互抵消 B.當(dāng)電路中的電流變化時(shí),兩股導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電流相互抵消 C.當(dāng)電路中的電流變化時(shí),兩股導(dǎo)線中感應(yīng)電流的磁通量相互抵消 D.以上說法都不對(duì) 答案 C 解析 由于采用雙線并繞的方法,當(dāng)電流通過時(shí),兩股導(dǎo)線中的電流方向是相反的,不管電流怎樣變化,任何時(shí)刻兩股電流總是等大反
26、向的,所產(chǎn)生的磁通量也是等大反向的.故總磁通量等于零,在該線圈中不會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,因此消除了自感,選項(xiàng)C正確. 題組四 自感的典型應(yīng)用——日光燈 12.家用日光燈電路如圖11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,下列說法正確的是( ) 圖11 A.鎮(zhèn)流器的作用是交流電變?yōu)橹绷麟? B.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 答案 B 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,管壁內(nèi)的熒光粉發(fā)出近乎白色的可見光.故C、D錯(cuò)誤.故選B.
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