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1、自感现象与日光灯【学习内容】电磁感应规律的综合应用、自感现象、日光灯原理【重点和难点】电磁感应规律的综合应用、自感现象【内容简介】一、电磁感应规律的综合应用（1）电磁感应与运动学的结合1、如图所示，金属框架与水平面成30角，匀强磁场的磁感应强度B = 0.4T，方向垂直框架平面向上，框架宽度L = 0.5m，金属棒重为0.1N，可以在框架上无摩擦地滑动，棒与框架的总电阻为2，运动时可认为不变。问：要棒以2m/s的速度沿斜面向上滑行，应在棒上加多大沿框架平面方向的外力？当棒运动到某一位置时，外力突然消失，棒将如何运动？棒匀速运动时的速度多大？棒达到最大速度时，电路的电功率多大？重力的功率多大？【
2、解析】 (1) 外力F外= mgsinF安 F安=BIL I=E=BLV 将 、式带入式可得: F外= 0.09 N (2)金属杆向上滑动的过程中，受到安培力与重力而减速，由于速度减少，安培力也减小，所以金属棒做加速度逐渐减小的变减速直线运动(3)金属棒达到最大速度时: mgsin=F安， F安，= BI，L I，=E，= BLVm, 将、式带入式可得: Vm= 2.5 m/s.(4) 金属棒达到最大速度时,电路的电功率为P= I，E， 将、式带入式,可得P = 0.125 W, 重力的功率为PG = mgVcos= 0.125 W（2）电磁感应与能量的结合 2、如图所示，两根正对的平行金属直
3、轨道MN、MN位于同一水平面上，两轨道之间的距离=0.50m。轨道的MM端之间接一阻值R=0.40的定值电阻，NN端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、NP平滑连接，两半圆轨道的半径均为R0=0.50m。直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64 T的匀强磁场中，磁场区域的宽度d=0.80m，且其右边界与NN重合。现有一质量m=0.20kg、电阻r=0.10的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处。在与杆垂直的水平恒力F=2.0N的作用下ab杆开始运动，当运动至磁场的左边界时撤去F，结果导体杆ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP。已知导体杆ab在运动过程中与轨道接
4、触良好，且始终与轨道垂直，导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数=0.10，轨道的电阻可忽略不计，取g=10m/s2，求：（1）导体杆刚进入磁场时，通过导体杆上的电流大小和方向；（2）导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量；（3）导体杆穿过磁场的过程中整个电路中产生的焦耳热。【解析】（1）设导体杆在F的作用下运动至磁场的左边界时的速度为v1，根据动能定理则有：（F-mg）s=mv12 导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势E=Blv1，此时通过导体杆上的电流大小I=E/（R+r）= 3.84A根据右手定则可知，电流方向为由b向a（2）设导体杆在磁场中运动的时间为t，产生的感应电动势的平均值为E平均
5、，则由法拉第电磁感应定律有 E平均=/t=Bd/t 通过电阻R的感应电流的平均值 I平均=E平均/（R+r）通过电阻R的电荷量 q=I平均t=0.512C（3）设导体杆离开磁场时的速度大小为v2，运动到圆轨道最高点的速度为v3，因导体杆恰好能通过半圆形轨道的最高点，根据牛顿第二定律对导体杆在轨道最高点时有mg=mv32/R0对于导体杆从NN运动至PP的过程，根据机械能守恒定律有mv22=mv32+mg2R0解得v2=5.0m/s导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能E=mv12-mv22=1.1J此过程中电路中产生的焦耳热为Q=E-mgd=0.94J二、自感现象（1）自感现象由于通电导体本身的电流
6、变化而产生的电磁感应现象叫自感现象，在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。自感电动势的作用总是阻碍导体中电流的变化（增反减同）。自感电动势的作用是阻碍电流变化，即电流增大时，自感电动势阻碍电流增大；当电流减小时，阻碍电流减小，因此自感电动势总是起着延缓电流变化的作用自感现象同样遵循楞次定律。自感电动势的大小决定于线圈本身的构造和穿过线圈磁通量变化的快慢。（2）自感系数（L）L的物理意义：在线圈中电流强度的变化率相同的情况下，L越大，则自感电动势越大，自感现象越明显，说明L是表示线圈自感能力的物理量L的大小决定因素：线圈长度、横截面积、单位长度上的匝数、有无铁芯L的单位：享利（H） 1享=1
7、伏秒/安三、日光灯原理1日光灯的组成：镇流器、灯管、启动器2日光灯的发光：当灯管中气体导电，发出紫外线，照射管壁的荧光粉，然后发光。灯管中气体要导电，需要较高的瞬时电压，这个瞬时电压需要镇流器和动器的配合完成。3日光灯的点燃过程： 闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发出辉光，产生的热量使U型动触片膨胀伸长，跟静触片接触使电路接通。灯丝和镇流器中有电流通过。 电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U型片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。 在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，方向与电源电动势方向相同，这个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管中的气体开始放电，于是日光灯成为电流的通路开始发光.
