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1、6.自感学 习 目 标知 识 脉 络1.知道什么是自感现象并理解自感电动势的作用2知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道其单位及影响因素(重点)3知道日光灯管的结构和工作原理4会判断通电自感和断电自感中灯泡亮度的变化(重点、难点)自 感 现 象 和 自 感 系 数1实验探究：通电自感和断电自感电路现象自感电动势的作用通电自感接通电源的瞬间，灯泡D1慢慢变亮 阻碍电流的增加断电自感断开开关的瞬间，灯泡D延迟熄灭有时灯泡D会闪亮一下，然后逐渐变暗阻碍电流的减小2自感现象(1)自感：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(2)自感电动势：在自感现象中产生的电动势(3)作用：自感电动
2、势总阻碍导体中原电流的变化3自感系数(1)自感电动势表达式：ELL，其中L为线圈的自感系数，简称自感或电感(2)自感系数(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化()(2)自感电动势的方向一定与原电流的方向相反()(3)通过线圈的电流增大的越来越快，则自感系数变大()1自感现象是否属于电磁感应现象，是否遵守楞次定律和法拉第电磁感应定律？【提示】自感现象属于电磁感应现象，同样遵守楞次定律和法拉第电磁感应定律2大城市的无轨电车在行驶的过程中，由于车身颠簸，有可能使车顶上的电弓瞬间脱离电网线，这时可以看到电火花闪现请说说电火花产生的原因是什么？【提示】电弓脱离电网线的瞬间电流减小，所产生的自感电动势
3、很大，在电弓与电网线的空隙产生电火花探讨：如图161所示，在演示断电自感实验时，有时灯泡D会闪亮一下，然后逐渐熄灭，你能说出是什么原因导致的吗？图161【提示】若线圈L的阻值RL小于灯泡阻值R0时，断电前稳定状态下电流ILID.断电后L与D构成回路，断电瞬间由于自感现象，IL将延迟减弱，则流过灯泡D的电流为IL大于原电流，所以会使灯泡闪亮一下后再逐渐熄灭1对自感电动势的理解(1)产生原因通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势(2)自感电动势的方向当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势方向与原电流方向相同(即：增反
4、减同)(3)自感电动势的作用阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用2对电感线圈阻碍作用的理解(1)若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变(2)若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的3自感现象的分析思路分析阻碍的结果：电流增大时，由于自感电动势的作用，线圈中电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小1(多选)如图162所示的电路
5、中，电源电动势为E，内阻r不能忽略R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系数较大的线圈开关S原来是断开的，从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是() 【导学号：46042051】图162AI1开始较大而后逐渐变小BI1开始很小而后逐渐变大CI2开始很小而后逐渐变大DI2开始较大而后逐渐变小【解析】闭合开关S时，由于L是一个自感系数较大的线圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以开始I2很小，随着电流达到稳定，自感作用减小，I2开始逐渐变大闭合开关S时，由于线圈阻碍作用很大，路端电压较大，随着自感作用减小，路端电压减小，所以R1上的电
6、压逐渐减小，电流逐渐减小，故A、C正确【答案】AC2如图163所示，线圈L的电阻和电源内阻都很小，可忽略不计，电路中两个电阻的阻值均为R，开始时开关S断开，此时电路中电流为I0.现将开关S闭合，线圈L中有自感电动势产生，下列说法中正确的是()图163A由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终由I0减小到零B由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终小于I0C由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流将保持I0不变D自感电动势有阻碍电流增大的作用，但电路中电流最终还要增大到2I0【解析】当开关S闭合时，通过线圈的电流增大，在线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍电流的增大，但“阻碍”不是
7、“阻止”，“阻碍”实质上是“延缓”，电路中的电流不会立刻变为2I0，但最终仍会增大到2I0.选项D正确【答案】D3(多选)图164甲、乙电路中，电阻R和自感线圈L的电阻都很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则下列说法中正确的是() 【导学号：46042052】甲乙图164A在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗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将渐渐变暗D在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗【解析】电阻R和自感线圈L的电阻都很小，图甲中，闭合S时，ILIR，断开S后，通过灯泡的电流在IL的基础上变小，所以乙图中灯泡会突然亮一下，然后渐渐变暗【
8、答案】AD通、断电自感中灯泡亮度变化问题与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图通电时电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮灯泡立即变亮(自感线圈电阻不可忽略)断电时电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变电路中稳态电流为I1、I2(1)若I2I1，灯泡逐渐变暗(2)若I2I1，灯泡闪亮后逐渐变暗，两种情况灯泡电流方向均改变自 感 的 典 型 应 用 日 光 灯1日光灯的构造及电路图日光灯由灯管、灯丝、镇流器和启动器组成，灯管中充有微量的惰性气体和稀薄的汞蒸气，镇流器、灯丝和启动器的电路是串联的电路图如图165所示图1652启动器的构造及作用启动器是一个充有氖气的小玻璃泡，里面有两个电极，一个是固定不动的静
9、触片，另一个是双金属片制成的U型动触片启动器的作用是在开关闭合后，使电路短暂接通再将电路断开，相当于一个自动开关3镇流器的作用在启动器短暂接通电路再将电路断开的瞬间，镇流器中的电流急剧减小，产生很高的自感电动势：这个自感电动势的方向与原来电源的电压方向相同，它们合在一起，形成一个瞬时高电压，加在灯管两端，使灯管中的气体放电，于是日光灯管成为电流的通路，开始发光日光灯正常发光时，镇流器在电路中起着降压限流作用，保证日光灯的正常工作(1)日光灯正常发光后，拿掉启动器，日光灯将熄灭()(2)日光灯正常工作时，镇流器起降压限流的作用()(3)日光灯启动时，镇流器产生瞬时高压，从而使灯管中的气体放电，开
10、始发光()有一次，小飞拿掉家里拉线开关的盒盖，关掉日光灯，看到了开关上有电火花产生，小飞感到迷惑请思考：开关上产生电火花的原因是什么？【提示】日光灯正常工作时，有电流通过镇流器的线圈，当断开开关时，镇流器中电流迅速减少，产生较大的自感电动势，故在断开开关时，两极间产生了一个瞬时高压，击穿空气，放电产生火花如图166所示是日光灯的电路图日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成关于启动器和镇流器思考下列问题：图166探讨1：日光灯正常发光后，启动器的作用如何？【提示】没有作用，此时取下启动器，日光灯仍能正常工作探讨2：日光灯正常发光后，镇流器的作用如何？【提示】此时镇流器起降压限流作用，否则灯管被烧坏
11、1对启动器工作原理的认识启动器主要由电容器和玻璃泡组成，电容器与玻璃泡并联玻璃泡内构造如图167所示玻璃泡内充有氖气，泡内装有两个金属片，一个是固定不动的静触片，另一个是由双金属片制成的U形动触片，动、静触片之间留有小缝隙，形成两个电极图167启动器的主要作用是在开关闭合后，利用氖管的辉光放电，通过动、静触片的接通和断开过程，使镇流器产生瞬时高电压2镇流器的作用(1)启动时：由于镇流器的自感作用，镇流器能够产生一个高出电源电压很多的瞬时电压，使日光灯内的气体导电而被点燃(2)启动后：因为日光灯的电阻变得很小，只允许通过不大的电流，否则就会将灯管烧毁，这时加在灯管两端的电压(约几十伏特)低于电源
12、电压，这也是通过镇流器的自感作用来实现的此时，镇流器的作用是“降压限流”3日光灯管的发光原理日光灯发光利用了自激放电中的辉光放电在日光灯管中充有稀薄气体，开关闭合后，灯丝预热发出电子与此同时，启动器中的氖气放电发出辉光，使动、静触片接触又分离，镇流器产生瞬时高电压，与电源电压一起加在灯管两端，在灯管两极间形成一个强电场电子在强电场作用下获得较大的动能，电子跟中性气体分子碰撞发生电离，电离后的气体开始导电，日光灯开始发光可见，日光灯发光需要两个条件：灯丝预热发出电子和瞬时高压4日光灯镇流器的作用有() 【导学号：46042053】A启动器动、静触片接触时，镇流器产生瞬时高压B正常工作时，镇流器降
13、压限流保证日灯光正常工作C正常工作时，使日光灯管两端的电压稳定在220 VD正常工作时，不准电流通过日光灯管【解析】当启动器的动、静触片分离电路断开时，镇流器能产生瞬时高压，和电源电压一起加在灯管两端，使灯管中的气体导电，日光灯开始发光；在日光灯正常发光时，由于交变电流通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，总是阻碍电流的变化，起着降压限流的作用，保证日光灯的正常工作【答案】B5人类生活中对能源的可持续利用可以通过节能方式体现，日光灯是最常用的节能照明工具，它的主要构成有灯管、镇流器、启动器启动器的构造如图168所示，为了便于日光灯工作，常在启动器两端并上一个纸质电容器C.现有一盏日光灯总是出
14、现灯管两端亮而中间不亮，经检查，灯管是好的，电源电压正常，镇流器无故障，其原因可能是()图168A启动器两脚A、B与启动器座接触不良B电容器C断路C电容器C被击穿而短路D镇流器自感系数L太大【解析】由题意知镇流器无故障，故D项错误；日光灯管两端亮而中间不亮，说明灯管两端的灯丝处于通电状态，即启动器接通，但不能自动断开，说明电容器C短路了，选C.【答案】C6若将图169甲中启动器换为开关S1，并给镇流器并联一个开关S2，如图乙所示，则下列叙述正确的是() 【导学号：46042054】图169A只把S3接通，日光灯就能正常发光B把S3、S1接通后，S2不接通，日光灯就能正常发光CS2不接通，接通S3、S1后，再断开S1，日光灯就能正常发光D当日光灯正常发光后，再接通S2，日光灯仍能正常发光【解析】一般日光灯启动时瞬间把电源、灯丝、镇流器接通，然后自动断开，靠镇流器产生瞬时高压，使灯管内气体导电，所以启动时既要使乙图中S3闭合，又需使S1瞬间闭合再断开，A、B错，C对；正常工作时镇流器起降压限流作用，若把乙图中S2闭合，则镇流器失去作用，日光灯不能正常工作，D错【答案】C第 页
