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1、5自感 第一章电磁感应 学习目标 知识探究 典例精析 达标检测 一 通电自感现象 答案 通电自感 如图1所示 开关S闭合的时候两个灯泡的发光情况有什么不同 根据楞次定律结合电路图分析现象产生的原因 知识探究 导学探究 图1 答案现象 灯泡A2立即正常发光 灯泡A1逐渐亮起来 原因 电路接通时 电流由零开始增加 穿过线圈L的磁通量逐渐增加 为了阻碍磁通量的增加 感应电流产生的磁通量与原来电流产生的磁通量方向相反 则线圈中感应电动势方向与原来的电流方向相反 线圈中感应电动势阻碍了L中电流的增加 即推迟了电流达到正常值的时间 自感及自感电动势的特点 1 自感 由于导体线圈本身的电流发生而引起的电磁感
2、应现象 称为自感 由于自感而产生的感应电动势叫做 2 当线圈中的电流增大时 自感电动势的方向与原电流方向 阻碍电流的 但不能阻止电流的变化 知识梳理 变化 自感电动势 相反 增大 答案 如图2所示 电路中电源的内阻不能忽略 A B为两个完全相同的灯泡 当S闭合时 下列说法正确的是 即学即用 B 解析S闭合时 由于与A灯泡串联的线圈L产生自感电动势 阻碍电流的增大 所以B比A先亮 故A C D错 B正确 解析答案 图2 A A比B先亮 然后A灭B B比A先亮C A B一起亮 然后A灭D A B一起亮 然后B灭 二 断电自感现象 断电自感 如图3所示 先闭合开关使灯泡发光 然后断开开关 答案S闭合
3、时 灯泡A中电流方向向左 S断开瞬间 灯泡A中电流方向向右 所以开关S断开前后 流过灯泡的电流方向相反 导学探究 答案 1 开关断开前后 流过灯泡的电流方向相同吗 图3 2 在断开过程中 有时灯泡闪亮一下再熄灭 有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭 请分析上述两种现象的原因是什么 答案在开关断开后灯泡又闪亮一下的原因是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比灯泡中的原电流大 要想使灯泡闪亮一下再熄灭 就必须使自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡 而当线圈电阻大于灯泡电阻时 灯泡只会缓慢变暗直至熄灭 答案 图3 对断电自感现象的认识 1 当线圈中的电流减小时 自感电动势的方向与原电流方向 2 断电自感中 若断开
4、开关瞬间通过灯泡的电流断开开关前的电流 灯泡会闪亮一下 若断开开关瞬间通过灯泡的电流断开开关前的电流 灯泡不会闪亮一下 而是逐渐变暗 3 自感电动势总是线圈中电流的变化 但不能阻止线圈中电流的变化 知识梳理 相同 答案 大于 小于等于 阻碍 多选 如图4所示甲 乙电路 自感线圈L的电阻都很小 闭合开关S 使电路达到稳定 灯泡A发光 则 解析答案 即学即用 图4 A 在电路甲中 断开S A将逐渐变暗B 在电路甲中 断开S A将先变得更亮 然后渐渐变暗C 在电路乙中 断开S A将逐渐变暗D 在电路乙中 断开S A将先变得更亮 然后渐渐变暗 解析题图甲中 A与电感线圈L在同一个支路中 流过的电流相同
5、 断开开关S时 线圈L中的自感电动势要维持原电流不变 所以开关断开的瞬间 A的电流不变 以后电流渐渐变小 因此 A渐渐变暗 题图乙中 A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小 因为电感线圈的电阻很小 断开开关S时 电感线圈的自感电动势要阻碍电流的变小 此瞬间电感线圈中的电流不变 电感线圈相当于一个电源给A供电 因此 反向流过A的电流瞬间要变大 然后渐渐变小 所以A将先闪亮一下 然后渐渐变暗 答案AD 三 自感电动势 如图5所示 李辉在断开正在工作的电动机开关时 会产生电火花 这是为什么 导学探究 答案 图5 答案电动机中的线圈匝数很多 当电路开关断开时会产生很大的自感电动势 使得开关中的金
6、属片之间产生电火花 自感电动势及自感系数 1 自感电动势 EL 其中L是自感系数 简称自感或电感 单位 符号 2 自感系数与线圈的 以及是否有铁芯等因素有关 知识梳理 享利 答案 H 形状 体积 匝数 关于线圈的自感系数 下面说法正确的是 A 线圈的自感系数越大 自感电动势就一定越大B 线圈中电流等于零时 自感系数也等于零C 线圈中电流变化越快 自感系数越大D 线圈的自感系数由线圈本身的性质及有无铁芯决定 解析答案 即学即用 解析自感系数是由线圈的形状 体积 匝数 有无铁芯等因素决定的 故B C错 D对 自感电动势不仅与自感系数有关 还与电流变化快慢有关 故A错 D 返回 例1如图6所示 电感
7、线圈L的自感系数足够大 其直流电阻忽略不计 LA LB是两个相同的灯泡 且在下列实验中不会烧毁 电阻R2阻值约等于R1的两倍 则 一 自感现象的分析 典例精析 归纳总结 解析答案 图6 A 闭合开关S时 LA LB同时达到最亮 且LB更亮一些B 闭合开关S时 LA LB均慢慢亮起来 且LA更亮一些C 断开开关S时 LA慢慢熄灭 LB马上熄灭D 断开开关S时 LA慢慢熄灭 LB闪亮后才慢慢熄灭 解析由于灯泡LA与线圈L串联 灯泡LB与电阻R2串联 当S闭合的瞬间 通过线圈的电流突然增大 线圈产生自感电动势 阻碍电流的增加 所以LB先亮 A B错误 由于LA所在的支路电阻阻值偏小 故稳定时电流大
8、即LA更亮一些 当S断开的瞬间 线圈产生自感电动势 两灯组成的串联电路中 电流从线圈中电流开始减小 即从IA减小 故LA慢慢熄灭 LB闪亮后才慢慢熄灭 C错误 D正确 答案D 归纳总结 归纳总结 1 通电瞬间自感线圈处相当于断路 2 电流增大过程中自感线圈对电流有阻碍作用 3 电流稳定时自感线圈相当于导体 若其直流电阻忽略不计 则相当于导线 4 断电时 自感线圈相当于电源 其电流由原值逐渐减小 不会发生突变 必须有闭合回路 针对训练 多选 如图7所示 L为一纯电感线圈 即电阻为零 LA是一灯泡 下列说法正确的是 图7 A 开关S闭合瞬间 无电流通过灯泡B 开关S闭合后 电路稳定时 无电流通过灯
9、泡C 开关S断开瞬间 无电流通过灯泡D 开关S闭合瞬间 灯泡中有从a到b的电流 而在开关S断开瞬间 灯泡中有从b到a的电流 解析答案 解析开关S闭合瞬间 灯泡中的电流从a到b A错误 线圈由于自感作用 通过它的电流逐渐增加 开关S接通后 电路稳定时 纯电感线圈对电流无阻碍作用 将灯泡短路 灯泡中无电流通过 B正确 开关S断开的瞬间 由于线圈的自感作用 线圈中原有从a到b的电流将逐渐减小 线圈与灯泡形成回路 故灯泡中有从b到a的瞬间电流 C错误 D正确 答案BD 例2如图8所示的电路中 S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2A 流过灯泡的电流是1A 现将S突然断开 S断开前后 能正确反映流过灯泡的
10、电流i随时间t变化关系的图像是 二 自感现象的图像问题 图8 解析答案 拓展深化 解析开关S断开前 通过灯泡D的电流是稳定的 其值为1A 开关S断开瞬间 自感线圈的支路由于自感作用会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势 使线圈中的电流从原来的2A逐渐减小 方向不变 且同灯泡D构成回路 通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同 也应该是从2A逐渐减小到零 但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反 D对 答案D 拓展深化 拓展深化 上题中断电时灯泡有无闪亮现象发生 答案有 答案 例3如图9所示是日光灯的结构示意图 若按图示的电路连接 关于日光灯发光的情况 下列叙述中正确的是 三 对日光灯工作原理的理解
11、 解析答案 图9 A S1接通 S2 S3断开 日光灯就能正常发光B S1 S2接通 S3断开 日光灯就能正常发光C S3断开 接通S1 S2后 再断开S2 日光灯就能正常发光D 当日光灯正常发光后 再接通S3 日光灯仍能正常发光 返回 解析当S1接通 S2 S3断开时 电源电压220V直接加在灯管两端 达不到灯管启动的高压值 日光灯不能发光 选项A错误 当S1 S2接通 S3断开时 灯丝两端被短路 电压为零 不能使气体电离导电 日光灯不能发光 选项B错误 当日光灯正常发光后 再接通S3 则镇流器被短路 灯管两端电压过高 会损坏灯管 选项D错误 只有当S1 S2接通 灯丝被预热 发出电子 再断
12、开S2 镇流器中产生很大的自感电动势 和原电压一起加在灯管两端 使气体电离 日光灯正常发光 选项C正确 答案C 返回 1 多选 如图10所示电路中 是两只相同的电流表 电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等 下面判断正确的是 达标检测 1 2 3 4 图10 A 开关S闭合的瞬间 电流表的读数大于的读数B 开关S闭合的瞬间 电流表的读数小于的读数C 开关S闭合 电路稳定后再断开的瞬间 电流表的读数大于的读数D 开关S闭合 电路稳定后再断开的瞬间 电流表的读数等于的读数 BD 答案 答案 2 如图所示 S为启动器 L为镇流器 其中日光灯的接线图正确的是 1 2 3 4 A 3 某同学为了验证断电自
13、感现象 自己找来带铁芯的线圈L 小灯泡A 开关S和电池组E 用导线将它们连接成如图11所示的电路 检查电路后 闭合开关S 小灯泡发光 再断开开关S 小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象 虽经多次重复 仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象 他冥思苦想找不出原因 你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 1 2 3 4 图11 解析答案 A 电源的内阻较大B 小灯泡电阻偏大C 线圈电阻偏大D 线圈的自感系数较大 解析从实物连接图中可以看出 线圈L与小灯泡A并联 断开开关S时 小灯泡A中原来的电流立即消失 线圈L与小灯泡组成闭合回路 由于自感 线圈中的电流逐渐变小 使小灯泡中的电流反向且与线圈中电流大小相同
14、 小灯泡未闪亮说明断开S前 流过线圈的电流与小灯泡的电流相同或较小 原因可能是线圈电阻偏大 故选项C正确 答案C 1 2 3 4 4 在如图12所示的电路中 两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R 闭合开关S后 调节R 使L1和L2发光的亮度一样 此时流过两个灯泡的电流均为I 然后 断开S 若t 时刻再闭合S 则在t 前后的一小段时间内 能正确反映流过L1的电流i1 流过L2的电流i2随时间t变化的图像是 1 2 3 4 返回 图12 解析答案 解析与滑动变阻器R串联的L2 没有自感 直接变亮 电流变化图像如A中图线 C D错误 与带铁芯的电感线圈串联的L1 由于自感 电流逐渐变大 A错误 B正确 答案B 1 2 3 4 返回
