歡迎進(jìn)入物理課堂 第五節(jié)自感現(xiàn)象第六節(jié)日光燈原理 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第五節(jié) 第六節(jié) 課前自主學(xué)案 目標(biāo)概覽 目標(biāo)概覽 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道什么是互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象 2 知道互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象的利與弊 以及對(duì)它們的利用和防止 3 了解自感系數(shù)和自感電動(dòng)勢(shì)公式 知道自感系數(shù)的意義和決定因素及單位 4 知道普通日光燈的組成和電路圖 5 知道啟動(dòng)器和鎮(zhèn)流器的構(gòu)造和工作原理 重點(diǎn)難點(diǎn) 1 自感現(xiàn)象的應(yīng)用 2 對(duì)自感現(xiàn)象及自感系數(shù) 自感電動(dòng)勢(shì)的理解 3 日光燈的工作原理 課前自主學(xué)案 一 自感1 自感現(xiàn)象 由于導(dǎo)體本身的 而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 2 自感電動(dòng)勢(shì) 在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì) 自感電動(dòng)勢(shì)的大小取決于 3 自感系數(shù)L 1 大小 線(xiàn)圈的長(zhǎng)度越長(zhǎng) 線(xiàn)圈的面積 單位長(zhǎng)度上的匝數(shù) 線(xiàn)圈的自感系數(shù)越大 線(xiàn)圈有鐵芯比無(wú)鐵芯時(shí)自感系數(shù) 2 單位 符號(hào)H 1H 103mH 106 H 電流發(fā)生變化 電流變化的快慢和自感系數(shù) 越大 越多 大 亨利 二 日光燈圖16 5 11 日光燈電路 如圖16 5 1 主要由燈管 組成 日光燈管點(diǎn)燃時(shí) 電壓比220V電壓高 工作時(shí)電壓 220V 鎮(zhèn)流器 啟動(dòng)器 小于 2 啟動(dòng)器 1 構(gòu)造 靜觸片 用 制成的U形動(dòng)觸片 還有一個(gè)電容器作為附件與小氖泡并聯(lián) 2 作用 使電路短暫接通再將 3 鎮(zhèn)流器的作用在啟動(dòng)器短暫接通電路再將電路斷開(kāi)的瞬間 鎮(zhèn)流器中的電流急劇 產(chǎn)生很高的 這個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原來(lái)電源的電壓方向 它們合在一起 形成一個(gè) 加在燈管兩端 使燈管中的氣體放電 于是燈管成為電流的通路 開(kāi)始發(fā)光 日光燈正常發(fā)光時(shí) 鎮(zhèn)流器起著 的作用 保證日光燈的正常工作 雙金屬片 電路斷開(kāi) 減小 自感電動(dòng)勢(shì) 相同 瞬時(shí)高壓 降壓限流 核心要點(diǎn)突破 一 對(duì)自感現(xiàn)象的進(jìn)一步理解1 自感電動(dòng)勢(shì) 1 產(chǎn)生的原因 通過(guò)線(xiàn)圈的電流發(fā)生變化 導(dǎo)致穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量發(fā)生變化 因而在原線(xiàn)圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 2 作用 阻礙原電流的變化 而不是阻止 電流仍在變化 只是使原電流的變化時(shí)間變長(zhǎng) 3 方向 當(dāng)原電流增大時(shí) 自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向相反 當(dāng)原電流減小時(shí) 自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向相同 2 自感現(xiàn)象的分析思路 1 明確電流情況 按照直流電路的分析方法 判斷由于開(kāi)關(guān)閉合 變阻器調(diào)節(jié)等導(dǎo)致線(xiàn)圈中的電流增大還是減小 2 分析線(xiàn)圈對(duì)電流的阻礙 線(xiàn)圈中電流增強(qiáng)時(shí) 如通電 由于自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向相反 阻礙增加 電流逐漸增大 線(xiàn)圈中電流減小時(shí) 如斷電 由于自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向相同 阻礙減小 線(xiàn)圈中電流方向不變 電流逐漸減小 3 分析最后的穩(wěn)定狀態(tài) 常出現(xiàn)在電路中有線(xiàn)圈和燈泡串聯(lián) 線(xiàn)圈和燈泡并聯(lián)兩種形式 現(xiàn)分別分析如下 二 日光燈的工作原理1 日光燈的啟動(dòng)日光燈的工作電路圖如圖16 5 1所示 當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后 電源電壓加在啟動(dòng)器兩極之間 由于兩極間距離較近 使氖氣放電而發(fā)出輝光 輝光產(chǎn)生的熱量使U形動(dòng)觸片膨脹伸長(zhǎng)跟靜觸片接觸而將電路接通 燈管燈絲因有電流通過(guò)發(fā)熱對(duì)燈管中的汞蒸氣預(yù)熱 與此同時(shí) 啟動(dòng)器中的氖氣停止放電 U形動(dòng)觸片冷卻收縮而與靜觸片分開(kāi) 電路斷開(kāi) 這一瞬間電流的變化 使鎮(zhèn)流器中線(xiàn)圈因電流急劇減少而產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì) 這個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)與原電壓加在一起 使燈管兩端產(chǎn)生瞬間高壓 使汞蒸氣變成離子而導(dǎo)電 日光燈管被點(diǎn)燃而發(fā)光 2 日光燈的工作日光燈管點(diǎn)燃后 電阻小 要求電流小 且日光燈管是用交流電源 大小與方向都隨時(shí)間變化的電流 供電 此時(shí)鎮(zhèn)流器產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) 阻礙電流的變化 從而鎮(zhèn)流器在燈管正常發(fā)光時(shí)起到降壓限流的作用 保證日光燈管的正常工作 日光燈由于靠離子導(dǎo)電 電阻很小 故電流的熱效應(yīng)小 這樣日光燈能節(jié)省電能 課堂互動(dòng)講練 關(guān)于線(xiàn)圈的自感系數(shù) 下面說(shuō)法正確的是 A 線(xiàn)圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)越大 線(xiàn)圈的自感系數(shù)一定越大B 線(xiàn)圈中電流變化越快 自感系數(shù)越大C 線(xiàn)圈中的電流為零 自感系數(shù)也為零D 線(xiàn)圈的自感系數(shù)是由線(xiàn)圈本身的幾何尺寸及鐵芯情況決定的 解析 自感系數(shù)是線(xiàn)圈本身的固有屬性 只決定于線(xiàn)圈的長(zhǎng)短 粗細(xì) 匝數(shù) 有無(wú)鐵芯等自身因素 而與電流變化快慢等外部因素?zé)o關(guān) 所以選D 答案 D 點(diǎn)評(píng) 注意自感系數(shù)與自感電動(dòng)勢(shì)的區(qū)別與聯(lián)系 變式訓(xùn)練1在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 下列說(shuō)法正確的是 A 感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原來(lái)磁場(chǎng)的變化B 自感電動(dòng)勢(shì)的方向總是與原電流方向相反C 穿過(guò)閉合電路的磁通量越大 電路中的感應(yīng)電流也越大D 穿過(guò)回路的磁通量變化越快 電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也越大答案 AD 在圖16 5 2所示的電路中 線(xiàn)圈L的自感系數(shù)很大 且其電阻可以忽略不計(jì) D1和D2是兩個(gè)完全相同的小燈泡 在開(kāi)關(guān)S閉合和斷開(kāi)的過(guò)程中 燈絲不會(huì)斷 D1和D2的亮度變化情況是 圖16 5 2 A S閉合 D1很亮且亮度不變 D2亮度逐漸增加 最后兩燈一樣亮 S斷開(kāi)后 D2立即熄滅 D1漸亮B S閉合 D1不亮 D2很亮 S斷開(kāi) D1和D2都立即不亮C S閉合 D1 D2同時(shí)亮 而后D1熄滅 D2亮度不變 S斷開(kāi) D2立即熄滅 D1亮一下后才滅D S閉合 D1 D2同時(shí)亮 而后D1逐漸熄滅 D2則逐漸變得更亮 S斷開(kāi) D2立即熄滅 D1亮一下后才滅 解析 當(dāng)S閉合 L的自感系數(shù)很大 對(duì)電流的阻礙作用較大 電源輸出電流的通道是D1和D2串聯(lián)后與電源相連 故D1和D2同時(shí)亮 隨著通過(guò)L的電流增大 L的直流電阻不計(jì) L的分流作用增大 D1中的電流逐漸減小為零 由于總電阻變小 總電流變大 D2中的電流增大 燈變得更亮 當(dāng)S斷開(kāi) D2中無(wú)電流 立即熄滅 而電感L將要維持它的電流不變 因L與D1組成回路 D1將亮一下后再滅 故選項(xiàng)D正確 答案 D 變式訓(xùn)練2圖16 5 3如圖16 5 3所示 電路中L為一電感線(xiàn)圈 ab支路和cd支路電阻相等 則 A 合上開(kāi)關(guān)S時(shí) 電流表A1的示數(shù)小于電流表A2的示數(shù)B 合上開(kāi)關(guān)S時(shí) 電流表A1的示數(shù)等于電流表A2的示數(shù) C 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí) 電流表A1的示數(shù)大于電流表A2的示數(shù)D 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí) 電流表A1的示數(shù)等于電流表A2的示數(shù)解析 選AD 電路接通時(shí) ab支路有電感線(xiàn)圈L 由于電流要增加 產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙其電流的增加 因此其電流增加緩慢 電流表A1的示數(shù)小于電流表A2的示數(shù) 斷電瞬間 電感線(xiàn)圈L電流減弱 產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減弱 可以維持一段時(shí)間的電流 通過(guò)電阻R和電流表A2構(gòu)成回路 這時(shí)電流表A1 A2示數(shù)相同 如圖16 5 4所示的電路中 兩個(gè)相同的電流表 零刻點(diǎn)在刻度盤(pán)的中央 當(dāng)電流從 接線(xiàn)柱流入時(shí) 指針向右擺 當(dāng)電流從 接線(xiàn)柱流入時(shí) 指針向左擺 在電路接通且穩(wěn)定時(shí)再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)的瞬間 下列說(shuō)法正確的是 圖16 5 4 A G1指針向右擺 G2指針向左擺B G1指針向左擺 G2指針向右擺C 兩指針都向右擺D兩指針都向左擺 解析 電路接通且穩(wěn)定時(shí) 兩支路均有自左向右的電流 當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間 無(wú)自感線(xiàn)圈的支路則沒(méi)有自感電流產(chǎn)生 有自感線(xiàn)圈的支路產(chǎn)生阻礙原電流變化的自感電流 且這一自感電流將通過(guò)能與它形成回路的各支路 此題中開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間 電路電流減小 故L將產(chǎn)生自左至右的自感電流以阻礙原電流變化 且此時(shí)開(kāi)關(guān)斷開(kāi) L所在支路只能與R所在支路串聯(lián)形成回路 則自感電流自右至左流經(jīng)R所在支路 故選A 答案 A 點(diǎn)評(píng) 在通電自感中 線(xiàn)圈中的電流方向由電源決定 在斷電自感中 線(xiàn)圈中的電流方向與原電流方向相同 變式訓(xùn)練3圖16 5 5如圖16 5 5所示的電路中 電源的電動(dòng)勢(shì)為E 內(nèi)阻為r 電感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(kāi)關(guān)S 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后 在t t1時(shí)刻斷開(kāi)S 下列表示A B兩點(diǎn)間電壓UAB隨時(shí)間t變化的圖象中 正確的是 圖16 5 6解析 選B 由于自感現(xiàn)象 t 0時(shí)刻UAB較大 隨時(shí)間推移UAB減小 斷開(kāi)S L中的電流方向不變 大小減小 經(jīng)過(guò)L R D形成回路 故UAB方向改變 逐漸減小至0 故B正確 如圖16 5 7所示 日光燈主要由燈管 鎮(zhèn)流器和啟動(dòng)器組成 下列說(shuō)法正確的是 圖16 5 7 A 鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的瞬時(shí)高壓來(lái)源于啟動(dòng)器兩觸片接通再斷開(kāi)的瞬間B 燈管點(diǎn)燃后 啟動(dòng)器中兩個(gè)觸片分離C 燈管點(diǎn)燃后 燈管兩端的電壓等于電源電壓220VD 在日光燈正常工作時(shí) 鎮(zhèn)流器和啟動(dòng)器都不再起作用 自主解答 在啟動(dòng)器斷開(kāi)的瞬間 通過(guò)鎮(zhèn)流器的電流急劇減小 鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生瞬時(shí)高壓 A正確 當(dāng)燈管內(nèi)氣體放電開(kāi)始發(fā)光后 動(dòng)靜觸片間電壓不足以使氖氣放電產(chǎn)生熱量使雙金屬片受熱膨脹而接觸 因此動(dòng)靜觸片是分離的 B正確 燈管正常發(fā)光時(shí) 線(xiàn)圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) 總是阻礙電流變化 鎮(zhèn)流器起降壓限流作用 燈管兩端的電壓小于220V C錯(cuò)誤 正常發(fā)光時(shí) 啟動(dòng)器不再起作用 但鎮(zhèn)流器仍有降壓限流作用 D錯(cuò)誤 答案 AB 點(diǎn)評(píng) 對(duì)于日光燈電路 關(guān)鍵是理解掌握啟動(dòng)器 鎮(zhèn)流器的工作原理 及燈管發(fā)光的條件 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全