6自感,第一章電磁感應(yīng),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ELL ，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,自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測(cè) 檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān),自主預(yù)習(xí),一、自感現(xiàn)象 由于導(dǎo)體線圈本身的 發(fā)生變化而引起的 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 . 二、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： ，簡(jiǎn)稱亨，符號(hào)：H. 2.自感系數(shù)與線圈的 、大小、匝數(shù)，以及是否有 等因素有關(guān).,電流,電磁感應(yīng),自感電動(dòng)勢(shì),亨利,形狀,鐵芯,三、日光燈 1.日光燈的構(gòu)造：普通日光燈由燈管、 、啟動(dòng)器、導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)組成. 2.鎮(zhèn)流器的作用：?jiǎn)?dòng)時(shí)產(chǎn)生 使燈管發(fā)光，正常工作時(shí)，起著 作用.,鎮(zhèn)流器,瞬時(shí)高電壓,降壓限流,即學(xué)即用 1.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)線圈的自感系數(shù)與電流大小無(wú)關(guān)，與電流的變化率有關(guān).() (3)日光燈點(diǎn)亮后，啟動(dòng)器就沒(méi)有作用了.() (4)在日光燈正常工作中，鎮(zhèn)流器只會(huì)消耗能量，沒(méi)有作用.(),答案,2.如圖1所示，電路中電源內(nèi)阻不能忽略，L的自感系數(shù)很大，其直流電阻忽略不計(jì)，A、B為兩個(gè)完全相同的燈泡，當(dāng)S閉合時(shí)，A燈 亮，B燈 亮.當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，A燈 熄滅，B燈 熄滅.(填“立即”或“慢慢”),圖1,答案,慢慢,立即,慢慢,慢慢,重點(diǎn)探究,導(dǎo)學(xué)探究如圖2所示，先閉合S，調(diào)節(jié)R2使A1、A2的亮度相同，再調(diào)節(jié)R1，使A1、A2都正常發(fā)光，然后斷開(kāi)S.再次閉合S，觀察兩只燈泡在電路接通的瞬間發(fā)光情況有什么不同？根據(jù)楞次定律分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因.,一、通電自感現(xiàn)象,答案,圖2,答案現(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(kāi)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)的方向與原來(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)到穩(wěn)定值的時(shí)間.,知識(shí)深化 通電自感現(xiàn)象中，當(dāng)線圈中的電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流的方向相反，阻礙電流的增大，但不能阻止電流的變化.,例1(多選)在如圖3所示的甲、乙電路中，電阻R和燈泡電阻的阻值相等，自感線圈L的電阻值可認(rèn)為是0，在接通開(kāi)關(guān)S時(shí)，則,圖3,A.在電路甲中，A將漸漸變亮 B.在電路甲中，A將先變亮， 然后漸漸變暗 C.在電路乙中，A將漸漸變亮 D.在電路乙中，A將先由亮漸 漸變暗，然后熄滅,答案,解析,解析在電路甲中，當(dāng)接通開(kāi)關(guān)S時(shí)，通過(guò)與燈泡相連的自感線圈的電流突然增大，由于線圈的自感現(xiàn)象，開(kāi)始時(shí)，自感線圈產(chǎn)生一個(gè)很大的自感電動(dòng)勢(shì)來(lái)阻礙電流的流入，流入燈泡的電流很小；后來(lái)由于電流的不斷流入，通過(guò)自感線圈的電流變化逐漸變慢，所以自感線圈的阻礙作用逐漸減?。划?dāng)流過(guò)線圈的電流最大時(shí)，自感線圈不再有阻礙作用，所以通過(guò)燈泡的電流只能慢慢增大，故選項(xiàng)A正確.,在電路乙中，當(dāng)接通開(kāi)關(guān)S時(shí)，通過(guò)自感線圈的電流突然增大，由于線圈的自感現(xiàn)象，開(kāi)始時(shí)，自感線圈就產(chǎn)生一個(gè)很大的自感電動(dòng)勢(shì)來(lái)阻礙電流的流入，流入線圈的電流很小(可認(rèn)為是0)，電路中的電流可以認(rèn)為都是從燈泡通過(guò)的，以后自感線圈的阻礙作用逐漸減小，通過(guò)自感線圈的電流逐漸增大，而通過(guò)燈泡的電流逐漸減小，直到流過(guò)線圈的電流最大時(shí)，自感線圈不再有阻礙作用，又因?yàn)樽愿芯€圈L的電阻值可認(rèn)為是0，所以燈泡被短路，故選項(xiàng)D正確.,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(guò)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)定時(shí)自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)體(若直流電阻為0，相當(dāng)于導(dǎo)線).,導(dǎo)學(xué)探究如圖4所示，先閉合開(kāi)關(guān)使燈泡發(fā)光，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān).,二、斷電自感現(xiàn)象,圖4,(1)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)前后，流過(guò)燈泡的電流方向相同嗎？,答案不相同.S閉合時(shí)，燈泡A中的電流方向向左，S斷開(kāi)瞬間，燈泡A中的電流方向向右，所以開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)前后，流過(guò)燈泡的電流方向相反.,答案,(2)在斷開(kāi)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)象產(chǎn)生的原因是什么？,答案在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)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)電流比開(kāi)關(guān)斷開(kāi)前流過(guò)燈泡的電流大.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)線圈電阻大于或等于燈泡電阻時(shí)，燈泡就會(huì)緩慢變暗直至熄滅.,答案,知識(shí)深化 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相同； 2.斷電自感中，由于自感電動(dòng)勢(shì)的作用，線圈中電流從原值逐漸減小.若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間通過(guò)燈泡的電流大于斷開(kāi)開(kāi)關(guān)前的電流，燈泡會(huì)閃亮一下；若斷開(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間通過(guò)燈泡的電流小于或等于斷開(kāi)開(kāi)關(guān)前的電流，燈泡不會(huì)閃亮一下，而是逐漸變暗直至熄滅. 3.自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙線圈中電流的變化，但不能阻止線圈中電流的變化.,例2(多選)如圖5甲、乙所示的電路中，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(kāi)關(guān)S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則 A.在電路甲中，斷開(kāi)S，A將漸漸變暗 B.在電路甲中，斷開(kāi)S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗 C.在電路乙中，斷開(kāi)S，A將漸漸變暗 D.在電路乙中，斷開(kāi)S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗,圖5,答案,解析,解析在電路甲中，燈A和線圈L串聯(lián)，它們的電流相同，斷開(kāi)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(guò)燈A的電流逐漸減小，燈A漸漸變暗.在電路乙中，電阻R和燈A串聯(lián)，燈A的電阻大于線圈L的電阻，電流則小于線圈L中的電流，斷開(kāi)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(guò)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.,例3如圖6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2 A，流過(guò)燈泡的電流是1 A，現(xiàn)將S突然斷開(kāi)，S斷開(kāi)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,三、自感現(xiàn)象中的圖像問(wèn)題,圖6,答案,解析,解析開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)前，通過(guò)燈泡D的電流是穩(wěn)定的，其值為1 A.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)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自感電動(dòng)勢(shì)，使線圈中的電流從原來(lái)的2 A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中的電流相等，也應(yīng)該是從2 A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).,1.斷電時(shí)，若自感線圈能組成閉合回路，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；若自感線圈不能組成閉合回路，自感線圈處電流立即變?yōu)?. 2.斷電前后，無(wú)線圈的支路要注意電流方向是否變化.,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(kāi)，在斷開(kāi)的瞬間，由于自感現(xiàn)象，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)，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)高電壓，而使氣體放電；燈管發(fā)光后，鎮(zhèn)流器又起著降壓限流的作用.,1.日光燈的電路如圖7所示.,四、自感的典型應(yīng)用日光燈,圖7,例4若將圖8甲中啟動(dòng)器換為開(kāi)關(guān)S1，并給鎮(zhèn)流器并聯(lián)一個(gè)開(kāi)關(guān)S2，如圖乙所示，則下列敘述正確的是,圖8,答案,解析,A.只把S3接通，日光燈就能正常發(fā)光 B.把S3、S1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、S1后，再斷開(kāi) S1，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,解析一般日光燈啟動(dòng)的瞬間把電源、燈絲、鎮(zhèn)流器接通，然后自動(dòng)斷開(kāi)，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，又需使S1瞬間閉合再斷開(kāi)，A、B錯(cuò)，C對(duì). 正常工作時(shí)鎮(zhèn)流器起降壓限流作用，若把題圖乙中S2閉合，則鎮(zhèn)流器失去作用，日光燈不能正常工作，D錯(cuò).,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(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)的大小，下列說(shuō)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(guò)線圈的電流為零的瞬間，自感電動(dòng)勢(shì)為零 D.通過(guò)線圈的電流為最大值的瞬間，自感電動(dòng)勢(shì)最大,答案,1,2,3,4,解析,解析電感一定時(shí)，電流變化越快， 越大，由ELL 知，自感電動(dòng)勢(shì)越大，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(guò)線圈的電流最大時(shí)，若電流的變化率為零，自感電動(dòng)勢(shì)為零，故D錯(cuò).,1,2,3,4,2.(自感現(xiàn)象的分析)(多選)如圖9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(shuō)法中正確的是 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(kāi)S瞬間，電流表A1示數(shù)大于A2示數(shù) D.斷開(kāi)S瞬間，電流表A1示數(shù)等于A2示數(shù),答案,圖9,1,2,3,4,解析,解析開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，線圈L中產(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(kāi)關(guān)S斷開(kāi)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，但始終相等，D項(xiàng)正確.,1,2,3,4,3.(自感現(xiàn)象的圖像問(wèn)題)(多選)如圖10所示，用電流傳感器研究自感現(xiàn)象.電源內(nèi)阻不可忽略，線圈的自感系數(shù)較大，其直流電阻小于電阻R的阻值. t0時(shí)刻閉合開(kāi)關(guān)S，電路穩(wěn)定后，t1時(shí)刻斷開(kāi)S， 電流傳感器連接計(jì)算機(jī)分別描繪了整個(gè)過(guò)程線圈 中的電流IL和電阻中的電流IR隨時(shí)間t變化的圖像. 下列圖像中可能正確的是,答案,圖10,1,2,3,4,4.(日光燈工作原理)家用日光燈電路如圖11所示，S為啟動(dòng)器，A為燈管，L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)流器的作用是將交流電變?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(kāi)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,解析,1,2,3,4,圖11,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形動(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)氣體(通常是氬氣)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.,1,2,3,4,