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1、16 6 自感自感目标定位 1.知道自感现象.观察通电自感和断电自感实验现象，了解自感现象中自感电动势的作用.2.理解自感系数和自感系数的决定因素.3.了解日光灯的构造及工作原理.一、自感现象一、自感现象1.定义：由于导体线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象，叫做自感.在自感现象中产生的电动势叫做自感电动势.图 12.自感电动势对电流的作用：电流增加时，自感电动势阻碍电流的增加；电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小.实验 1：演示通电自感现象实验电路如图 1 所示，开关 S 接通时，可以看到灯泡 2 立即发光，而灯泡 1 是逐渐亮起来的.实验 2：演示断电自感现象.图 2实验电路如图 2
2、 所示，线圈L的电阻比灯泡的电阻小，接通电路，灯泡正常发光后，迅速断开开关 S，可以看到灯泡闪亮一下再逐渐熄灭.2深度思考在断电自感现象中，电流减小时，自感线圈中的电流大小一定小于原先所通过电流的大小，为什么灯泡有时闪亮一下再熄灭？答案 断电自感时，自感线圈中的电流大小一定小于原先所通过电流的大小，但是可能会大于灯泡中的电流，所以灯泡会闪亮一下再熄灭.例 1 如图 3 所示，电路中电源的内阻不能忽略，R的阻值和L的自感系数都很大，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( )图 3AA 比 B 先亮，然后 A 灭BB 比 A 先亮，然后 B 逐渐变暗CA、B 一起亮，然后
3、A 灭DA、B 一起亮，然后 B 灭解析 本题考查通电自感现象的分析，关键是要知道纯电感线圈在电路稳定前后的作用：S闭合时，由于与 A 灯串联的线圈L的自感系数很大，故在线圈上产生很大的自感电动势，阻碍电流的增大，所以 B 比 A 先亮，故 A、C、D 错；稳定后，由于与 B 灯连接的电阻很大，流过 B 灯支路的电流很小，所以 B 灯逐渐变暗，故 B 正确答案 B分析通电自感需抓住三点：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使线圈中的电流从 0 逐渐增大到稳定值；3电流稳定时自感线圈相当于导体.例 2 如图 4(a)、(b)所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电
4、阻值都很小，且小于灯泡 A的电阻，闭合开关 S，使电路达到稳定，灯泡 A 发光，则( )3图 4A.在电路(a)中，断开 S，A 将渐渐变暗B.在电路(a)中，断开 S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗C.在电路(b)中，断开 S，A 将渐渐变暗D.在电路(b)中，断开 S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗解析 在电路(a)中，灯 A 和线圈L串联，它们的电流相同，断开 S 时，线圈上产生自感电动势，阻碍原电流的减小，流过灯 A 的电流逐渐减小，从而灯 A 只能渐渐变暗.在电路(b)中，电阻R和灯 A 串联，灯 A 的电阻大于线圈L的电阻，电流则小于线圈L中的电流，断开 S 时，电源不再给灯泡供电
5、，而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，通过R、A 形成回路，灯 A 中电流突然变大，灯 A 将先变得更亮，然后渐渐变暗，故 A、D 正确.答案 AD针对训练 如图 5 所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，线圈L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡 D 的阻值，在t0 时刻闭合开关 S，经过一段时间后，在tt1时刻断开S，下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是( )图 5答案 B解析 在t0 时刻闭合开关 S，由于线圈L产生自感电动势，阻碍电流通过，电源输出电流较小，路端电压较高，经过一段时间电路稳定，电源输出电流较大，路端电压较低.在tt1时刻断开 S，线圈L产生自感电
6、动势，与灯泡构成闭合回路，灯泡 D 中有反向电流通过，所以表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中正确的是 B.1断电时，自感线圈处相当于电源，其电流逐渐减小，不会发生突变.42断电时，灯泡会不会闪亮一下再熄灭取决于通过灯泡前后电流大小的关系.若断电前自感线圈电流IL大于灯泡的电流ID则灯泡会闪亮一下再熄灭；若断电前自感线圈中的电流IL小于或等于灯泡中的电流ID则不会出现闪亮，而是逐渐熄灭.3要注意断电前后通过灯泡的电流方向是否变化.二、自感系数二、自感系数1.自感电动势的大小和自感系数(1)自感电动势EL跟电流的变化率成正比.公式ELL.I tI t式中比例系数L叫做线圈的自感系数，简
7、称自感或电感.(2)自感系数：单位：亨利，符号：H.1mH103_H，1H106_H.2.自感系数的决定因素：与线圈的形状、体积、匝数，以及是否有铁芯等因素有关.例 3 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因素及有无铁芯决定解析 线圈的自感系数是由线圈本身的因素及有无铁芯决定的，与有无电流、电流变化情况都没有关系，故 B、C 错误，D 正确；自感电动势的大小除了与自感系数有关，还与电流的变化率有关，故 A 错误.答案 D对自感系数的理解：1
8、自感系数的大小由线圈本身的特性及有无铁芯决定，线圈越长，单位长度的匝数越多，自感系数越大.2自感系数与E、I、t等均无关.5三、自感的典型应用三、自感的典型应用日光灯日光灯1.日光灯的电路如图 6 所示.图 62.工作原理：日光灯在接通电源时，启动器首先导通，又立即断开，在断开的瞬间，由于自感现象，镇流器产生很高的自感电压，而使灯管快速启动.3.镇流器的作用：日光灯启动时，镇流器提供瞬时高压，而使气体电离；灯管发光后，镇流器又起着稳压限流的作用.例 4 如图 7 甲为日光灯电路，图乙为启动器结构图.在日光灯正常工作的过程中( )图 7A.镇流器为日光灯的点亮提供瞬时高压B.镇流器维持灯管两端有
9、高于电源的电压，使灯管正常工作C.灯管点亮发光后，启动器中两个触片是接触的D.灯管点亮发光后，镇流器起分压限流作用使灯管在较低的电压下工作解析 日光灯刚发光时，镇流器在启动时产生瞬时高压，故 A 正确；灯管点亮发光后，镇流器起分压限流作用使灯管在较低的电压下工作，故 B 错误，D 正确.灯管正常发光后，启动器不再工作，启动器中两个触片是分离的.故 C 错误；故选 A、D.答案 AD1.(对通、断电自感的理解)(多选)如图 8 所示，带铁芯的电感线圈的电阻与电阻器R的阻值6相同，A1、A2是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是( )图 8A.闭合 S 瞬间，电流表 A1示数小于 A2示数B
10、.闭合 S 瞬间，电流表 A1示数等于 A2示数C.断开 S 瞬间，电流表 A1示数大于 A2示数D.断开 S 瞬间，电流表 A1示数等于 A2示数答案 AD解析 开关 S 闭合瞬间，线圈L产生自感电动势阻碍电流增大，所以此时电流表 A1中的电流小于电流表 A2中的电流，A 项正确；开关断开瞬间，线圈L与 A1、A2和R构成回路，线圈L中产生自感电动势，阻碍电流减小，所以 A1、A2中电流也逐渐减小，但始终相等，D 项正确.2.(对通、断电自感的理解)如图 9 所示的电路中 A1和 A2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，其阻值与R相同.在开关 S 接通和断开时，灯泡 A1和 A2
11、亮暗的顺序是( )图 9A.闭合时 A1先达最亮，断开时 A1后灭B.闭合时 A2先达最亮，断开时 A1后灭C.闭合时 A1先达最亮，断开时 A1先灭D.闭合时 A2先达最亮，断开时 A2先灭答案 A解析 当开关 S 闭合时，A1和 A2同时亮，但由于自感现象的存在，线圈上产生自感电动势阻碍电流的增大，使通过线圈的电流从零开始逐渐增大，所以开始时电流几乎全部从 A1通过，而该电流又将同时分两路通过 A2和R，所以 A1先达最亮，经过一段时间电路稳定后，A1和 A2达到一样亮；当开关 S 断开时，电源电流立即为零，因此 A2立即熄灭，而对 A1，由于通过线圈的电流突然减小，线圈中产生自感电动势阻
12、碍电流的减小，使线圈L和 A1组成的闭合电路中有感应电流，所以 A1后灭.3.(对自感电动势的理解)关于线圈中自感电动势大小的说法中正确的是( )A.电感一定时，电流变化越大，自感电动势越大7B.电感一定时，电流变化越快，自感电动势越大C.通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零D.通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大答案 B解析 电感一定时，电流变化越快，越大，由EL知，自感电动势越大，A 错，B 对；I tI t线圈中电流为零时，电流的变化率不一定为零，自感电动势不一定为零，故 C 错；当通过线圈的电流最大时，电流的变化率为零，自感电动势为零，故 D 错.4.(自感的典型应用日光灯
13、)(多选)日光灯电路主要由镇流器、启动器和灯管组成，下列说法正确的是( )A.日光灯正常工作时，启动器中两个触片是闭合的B.镇流器给日光灯开始点燃提供瞬时高压C.灯管正常发光后，镇流器起降压限流作用D.日光灯正常工作时，取下启动器，日光灯不能正常工作答案 BC题组一 对通、断电自感现象的分析1.如图 1 是用于观察自感现象的电路图，设线圈的自感系数很大，线圈的直流电阻RL与灯泡的电阻R满足RLR，则在开关 S 由闭合到断开的瞬间，可以观察到( )图 1A.灯泡立即熄灭B.灯泡逐渐熄灭C.灯泡有明显的闪亮现象D.只有在RLR时，才会看到灯泡有明显的闪亮现象答案 C解析 S 闭合，电路稳定时，由于
14、RLR，那么ILIR，S 断开的瞬时，流过线圈的电流IL要减小，在L上产生的自感电动势要阻碍电流的减小，而灯泡与线圈形成闭合回路，流过线圈的电流IL通过灯泡，由于ILIR，因此灯开始有明显的闪亮，C 正确，A、B 错误.若RLR，则ILIR，这样灯不会有明显的闪亮，D 错.2.如图 2 所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零).A 是一个灯泡，下列说法正确的是( )8图 2A.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，无电流通过灯泡C.开关 S 断开瞬间，无电流通过灯泡D.开关 S 闭合瞬间及稳定时，灯泡中均有从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
15、答案 B解析 开关 S 闭合瞬间，灯泡中的电流从a到b，线圈由于自感作用，通过它的电流将逐渐增加.开关 S 闭合后，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.开关 S 断开瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，线圈和灯泡形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流.3.如图 3 所示，多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽略不计，两个定值电阻的阻值都是R，开关 S 原来打开，电流为I0，现合上开关将一电阻短路，于是线圈中有自感电动势产生，此电动势( )图 3A.有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零B.有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0C.有阻碍电流增大
16、的作用，因而电流I0保持不变D.有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到 2I0答案 D解析 当 S 合上时，电路的电阻减小，电路中电流要增大，故L要产生自感电动势，阻碍电路中的电流增大，但阻碍不是阻止；当 S 闭合电流稳定后，L的自感作用消失，电路的电流为I 2I0，D 项正确.E R4.如图 4 所示，电感线圈L的自感系数足够大，其电阻忽略不计，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( )9图 4A.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闪亮后才慢慢熄灭答案 D解析 由于灯泡 LA与线圈L和R1串联，灯泡 LB与电阻R2串联，当 S 闭合瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，所以 LB比
