2017_2018学年高中物理第一章电磁感应第6节自感现象及其应用学案粤教版选修3_2

第六节自感现象及其应用

[先填空]

1．自感现象：当线圈中的电流发生变化时，线圈本身产生感应电动势，阻碍原来电流变化的现象．

2．通电自感和断电自感

在自感现象中产生的感应电动势．

4．自感系数

(1)定义：描述通电线圈自身特性的物理量，又称自感或电感．

(2)物理意义：表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量．

(3)大小的决定因素：与线圈的大小、形状、圈数以及有无铁芯等因素有关．

(4)单位：国际单位是亨利，简称亨，符号是H，常用的还有毫亨(mH)和微亨(μH)，1 H

＝103 mH＝106μH.

[再判断]

1．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象．(√)

2．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反．(×)

3．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关．(√)

[后思考]

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．试说明产生电火花的原因是什么？

【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很大，在电弓与电网线的空隙产生电火花．

[合作探讨]

如图1­6­1所示，A1、A2是规格完全一样的灯泡，①S闭合时，发现A1比A2亮得晚；②S断开时，两灯泡都亮一会再熄灭．

图1­6­1

探讨1：为什么会出现上述①中的现象？

【提示】开关闭合时，电流从0开始增加，线圈L中的磁通量发生变化形成感应电流，阻碍线圈中电流的增加，推迟了电流达到正常值的时间，故A1比A2亮得晚．探讨2：断开时为什么出现②中的现象？

【提示】S断开时，电流开始减小，线圈中磁通量也发生变化，同样推迟电流的减小时间，此时L相当于电源，回路中的A1、A2都亮一会再熄灭．

探讨3：①②两种现象中，流过A1、A2的电流方向一样吗？

【提示】不一样，A1中电流方向不变，A2中电流方向相反．

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灯泡亮度的变化分析

1．(多选)如图1­6­2所示，灯L A 、L B 完全相同，带铁芯的线圈L 的电阻可忽略．则( )

图1­6­2

A ．S 闭合的瞬间，L A 、L

B 同时发光，接着L A 熄灭，L B 更亮 B ．S 闭合的瞬间，L A 不亮，L B 立即亮

C ．S 闭合的瞬间，L A 、L B 都不立即亮

D ．稳定后断开S 的瞬间，L B 立即熄灭，L A 先亮一下再熄灭

【解析】 S 接通的瞬间，L 支路中电流从无到有发生变化，因此，L 中产生的自感电动势阻碍电流增大．所以，S 接通的瞬间L 中的电流非常小，即干路中的电流几乎全部流过L A ，故L A 、L B 会同时亮．又由于L 中电流很快稳定，感应电动势很快消失，对

L A 起到“短路”作用，因此，L A 便熄灭．这时电路的总电阻比刚接通时小，由恒定电流知识可知L B 会比以前更亮，故选项A 正确．断开S 的瞬间，线圈L 产生自感电动势，在L 、L A 回路中产生自感电流，所以L A 先亮一下再熄灭；L B 在S 断开的瞬间处于断路状态，电流立即变为零，所以L B 立即熄灭．

【答案】 AD

2．(多选)如图1­6­3所示，电路甲、乙中电阻R 和自感线圈L 的电阻都很小．接通开关S ，使电路达到稳定，灯泡A 发光，则( ) 【导学号：97192035】

甲 乙

图1­6­3

A ．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】甲图中，灯泡A与线圈L在同一支路，通过它们的电流相同，I A＝I L；断开开关S时，A、L、R组成回路；由于自感作用，回路中电流由I L逐渐减小，灯泡A不会闪亮，将逐渐变暗，故A正确；乙图中，电路稳定时，通过上支路的电流I L>I A(因L的电阻很小)；断开开关S时，由于L的自感作用，回路中的自感电流在I L的基础上减小，电流反向，通过灯泡A的瞬间，灯泡A中电流变大，然后逐渐变小，所以灯泡A闪亮一下，然后逐渐变暗，故D正确．

【答案】AD

自感电动势的作用

(1)在通电自感现象中，线圈L相当于阻值逐渐减小的“电阻”；在断电自感现象中，线圈L相当于电动势逐渐减小的“电源”．

(2)在断电自感中要判断某一个小灯泡是否会闪亮一下再熄灭，一是看是否能组成临时回路；二是看此时通过小灯泡的电流比断开前大还是小．

[先填空]

1．主要组成

灯管、镇流器和启动器．

2．灯管

(1)工作原理：管中气体导电时发出紫外线，荧光粉受其照射时发出可见光．可见光的颜色由荧光粉的种类决定．

(2)气体导电的特点：灯管两端的电压达到一定值时，气体才能导电；而要在灯管中维持一定大小的电流，所需的电压却很低．

3．镇流器的作用

日光灯启动时，提供高压；日光灯启动后，降压限流．

4．启动器

启动器的作用：通断电路．

[再判断]

1．日光灯使用的是稳恒电流．(×)

2．日光灯正常发光后，启动器就不起什么作用了．(√)

3．镇流器只起升压作用．(×)

[后思考]

日光灯灯管两端的电极是相通的吗？

【提示】不是．灯管两端有电极，中间有水银蒸气．

[合作探讨]

在如图1­6­4所示的日光灯原理图中：

图1­6­4

探讨1：开关刚合上时，220 V电压加在什么元件上？

【提示】启动器

探讨2：镇流器在日光灯点燃瞬间的作用是什么？

【提示】提供瞬时高压

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日光灯工作的三个阶段

1．开关闭合后，启动器动触片与静触片接触，使灯丝和镇流器线圈中有电流流过，使灯丝预热．

2．电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开．在电路突然断开的瞬间，由于通过镇流器的电流急剧减小，会产生很大的自感电动势，方向与原来的电压方向相同，自感电动势与电源电压一起加在灯管两端，形成一个瞬时高电压，使灯管中的气体击穿，于是日光灯开始发光．

3．日光灯正常发光后，由于交变电流通过镇流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它总是阻碍电流变化，镇流器起降压限流的作用，保证日光灯正常发光．

3．如选项图所示，S为启动器，L为镇流器，其中日光灯的接线图正确的是( )