1.5 自感现象与日光灯教案沪科版选修3-2
高二物理沪科版选修3-2 1.5 自感现象与日光灯 教案
1.5 自感现象与日光灯【教学目标】1、知识与技能（1）了解日光灯的工作原理（2）指导学生运用观察、实验、分析、综合的方法，认识自感现象及其特点。
（3）明确自感系数的意义及决定条件。
2、过程与方法（1）能用电磁感应原理，解释生产和生活中的某些自感现象。
（2）提高学生分析问题的能力和运用物理知识解决实际问题的能力。
3、情感态度和价值观培养、提高学生尊重科学，利用实验探索研究自然的科学素养【教学重点】自感现象产生的原因及特点。
【教学难点】运用自感知识解决实际问题。
【教学方法】讨论法、探究法、实验法、练习法【教学用具】变压器、线圈、电源、导线、灯泡、开关，自感演示器、多媒体课件【教学过程】一、情景回顾,引入新课提问：在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？楞次定律内容？师：在“探究感应电流的产生条件”的实验中，改变通过小线圈A的电流大小，我们会发现大线圈B就能产生感应电流。
对这个现象我们是如何解释的？生：小线圈的电流变化小线圈中电流激发的磁场变化穿过大线圈的磁通量发生变化闭合回路产生感应电流。
师：两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？二、新课教学(一)、自感现象现在，我们来继续关注上面电路：1)螺线管中有无磁场?磁场的强弱与电流有无关系?2)当电流变化时,线圈中的磁场是否变化?3)当电流变化时,通过线圈中的磁通量是否变化?4)当电流变化时,线圈的身体内是否产生电磁感应现象?师:线圈本身的电流发生变化,它自己激发的磁场也一定变化,结果在自己的”身体”内产生了感应电动势.引出:1.自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。
2.自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势。
下面我们通过实验来进一步研究一下这个问题.(通过对比观察现象,分组讨论. 统一演示,,分步解析)1、演示实验，提出问题演示普通电路和带线圈的自感电路,学生将看到的电路现象记录下来,并讨论现象产生的原因.【演示实验】演示通电自感现象。
物理3-2沪科版3.1自感现象与日光灯
课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练
1.5
2
课前自主学案
一、探究日光灯电路 按如图1－5－1所示连接日光灯电路．
图1－5－1
3
1．日光灯构造：主要由灯管、___________ 镇流器 、
_________ 起辉器 组成．
2．镇流器的作用：启动时产生____________ 瞬时高电压 ， 在正常工作时起到降压限流 ___________的作用．
开关S由断开到闭合瞬间，回路
中的电流要增大，因而在L上要产生自感电动势，
阻碍引起它的电流的变化，但阻碍不是阻止，
电流仍要增大，而达到稳定后其电流为 2I0 ，选 项D正确． 【答案】 D
40
变式训练 某线圈通有图1－5－11所示的电流， 则线圈中自感电动势改变方向的时刻有( )
图1－5－11
41
A．第1 s末 B．第2 s末 C．第3 s末 D．第4 s末 解析：选BD.当电流变化时，它所产生的磁场也跟 着变化，导致穿过线圈的磁通量也发生变化，选 0～1 s内电流产生的磁通量方向为正方向，则磁通 量随时间变化的关系图像如图所示，再由楞次定律 分别判断0～1 s、1～2 s、2～3 s、3～4 s、4～5 s内的自感电流和自感电动势的方向，发现在第2 s 末、第4 s末自感电动势改变方向，所以B、D正 确．
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【答案】
A 分析自感现象时要抓住两点：一是
【方法总结】
线圈在电路中的位置、结构；二是电路中原有电流 的变化规律，如电流方向、电流突然变化的情况 等．
36
自感电动势的理解
例3
如图 1－ 5－ 10 所示，多匝线圈 L 的电阻 和电池内阻不计，两个电阻的阻值都是 R，开 E 关 S 原来是断开的，电流 I0＝ ，今合上开关 2R S 将一电阻短路，于是线圈中有自感电动势产 生，此电动势( )
1.5自感现象与日光灯 学案(2020年沪科版高中物理选修3-2)
1.5自感现象与日光灯学案（2020年沪科版高中物理选修3-2）1.5自感现象与日光灯自感现象与日光灯学科素养与目标要求物理观念1.了解自感现象.2.了解自感电动势的表达式ELIt，知道自感系数的决定因素.3.了解自感现象中的能量转化.4.了解日光灯的组成以及起辉器和镇流器的工作原理.科学探究通过观察通电自感和断电自感时灯泡亮度的变化，认识自感现象.科学思维体会互感和自感现象产生的机理，能运用电磁感应规律分析解释，并能解释日光灯工作原理.一.日光灯电路按图1所示电路连接日光灯电路，闭合开关，观察日光灯的发光过程，简单叙述其工作原理.图1答案1闭合开关，电源把电压加在起辉器的两极，起辉器内氖气放电产生热量从而使起辉器内双金属片接触，电路导通.2电路接通后，起辉器中氖气停止放电，温度降低，双金属片分离，瞬间切断的电流使镇流器产生瞬时高压，使灯管内气体导电而发光.3日光灯正常发光时，镇流器起降压限流作用，保证日光灯正常工作.要点总结1.日光灯电路包括日光灯管.镇流器.起辉器.开关.导线等.2.起辉器的作用为自动开关.3.镇流器是一个带铁心的多匝线圈，在启动时提供瞬时高压，点燃灯管之后起到降压限流的作用.例1若将图2甲中起辉器换为开关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图2A.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C.S2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答案C解析一般日光灯启动的瞬间把电源.灯丝.镇流器接通后，起辉器自动断开，靠镇流器产生瞬时高压，使灯管内气体导电，所以启动时既要使题图乙中S3闭合，又要使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，若把题图乙中S2闭合，则镇流器失去作用，日光灯不能正常工作，D错.二.自感现象1.通电自感如图3，先闭合S，调节R1使A1.A2正常发光，再调节R2，使A1.A2的亮度相同，再断开S，再次闭合.根据楞次定律分析现象，观察两只灯泡在电路接通的瞬间发光情况有什么不同图3答案现象灯泡A2立即发光，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的方向与原来的电流方向相反，阻碍了L中电流的增加，即推迟了电流达到稳定值的时间.2.断电自感如图4所示，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关.图41开关断开前后，流过灯泡的电流方向各怎样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1S闭合时，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.2在电源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原线圈中的电流大.当自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡电阻时，灯泡会闪亮一下再熄灭，而当线圈电阻大于或等于灯泡电阻时，灯泡只会延迟一段时间再熄灭.要点总结1.自感现象由于导体本身的电流发生变化，在线圈中产生的电磁感应现象.2.自感电动势自感现象中产生的感应电动势.3.当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当线圈中电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同.4.自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化，但不能阻止线圈中电流的变化.对通电自感和断电自感现象的分析1通电瞬间自感电动势阻碍电流的增加，与线圈串联的灯泡在通电后会逐渐变亮，直到稳定.通电瞬间自感线圈处相当于断路，电流稳定时自感线圈相当于导体.2断电时自感线圈处相当于电源，若断电前，自感线圈电流大小IL大于灯泡的电流IA则灯会闪亮一下再熄灭；若断电前自感线圈中的电流IL小于或等于灯泡中的电流IA则灯泡不会闪亮，而是逐渐熄灭.要注意断电前后通过灯泡的电流方向是否变化.例2如图5所示，电感线圈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，则图5A.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，由于LA所在的支路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即LA更亮一些，A.B错误；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.学科素养通过例2，进一步加深对自感现象的理解，知道通电.断电瞬间，自感线圈中的电动势阻碍原电流的变化，但阻止不了原电流的变化，且原电流不能发生突变.运用电磁感应知识解释自感现象，这很好地体现了“科学思维”的学科素养.例3如图6所示的电路中，开关S闭合且稳定后，流过自感线圈的电流是2A，流过灯泡的电流是1A，现将开关S断开，开关S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图像是图6答案D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现象会产生与线圈中原电流方向相同的自感电动势，使线圈中的电流从原来的2A逐渐减小，方向不变，且与灯泡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.提示要注意断电前后，无线圈的支路电流方向是否变化.三.自感电动势的大小1.自感电动势的大小跟线圈内磁通量变化率和线圈本身的自感特性有关.2.自感电动势E的表达式ELIt.其中L是自感系数，简称电感，单位亨利，符号H.1mH103H；1H106H.3.电感L的决定因素与线圈的大小.形状.匝数，以及是否有铁心等因素有关，与E.I.t等无关.例4关于线圈中自感电动势的大小，下列说法中正确的是A.电感一定时，电流变化越大，自感电动势越大B.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，即It越大，由ELIt知，自感电动势越大，A错，B对；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，若电流的变化率为零，自感电动势为零，故D错.1.对自感现象的理解关于自感现象，下列说法正确的是A.感应电流一定和原来的电流方向相反B.对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大C.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大答案D解析当电流增大时，感应电流的方向与原来的电流方向相反，当电流减小时，感应电流的方向与原来的电流方向相同，故选项A错误；自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项B错误，D正确；自感系数只取决于线圈本身的因素，与电流变化情况无关，故选项C错误.2.对自感现象的分析多选如图7所示电路，自感线圈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，则图7A.S闭合瞬间，LA不亮，LB很亮B.S闭合瞬间，LA.LB同时亮，然后LA逐渐变暗到熄灭，LB变得更亮C.S断开瞬间，LA闪亮一下才熄灭，LB立即熄灭D.S断开瞬间，LA.LB立即熄灭答案BC3.对日光灯电路的分析关于日光灯的工作原理，下列说法正确的是A.起辉器触片接通时，产生瞬时高压B.日光灯正常工作时，镇流器降压限流以保证日光灯正常工作C.日光灯正常工作时，日光灯管的电压稳定在220VD.镇流器的作用是将交流电变为直流电答案B解析在日光灯电路中，镇流器的作用是在日光灯起动时，产生一个瞬时高压，与电源电压叠加在一起，加在灯管两端，激发水银蒸气导电，而不是把交流电变成直流电；日光灯正常工作后，镇流器起降压.限流的作用，日光灯起动时，起辉器的两个触片先接触后断开，镇流器产生瞬时高压，所以B正确.4.自感现象的图像问题在如图8所示的电路中，L是一个自感系数很大.直流电阻不计的线圈，D1.D2和D3是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源.在t0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S.规定以电路稳定时流过D1.D2的电流方向为正方向，分别用I1.I2表示流过D1和D2的电流，则下列图像中能定性描述电流I随时间t变化关系的是图8答案C解析当闭合开关时，因为线圈与D1串联，所以流过D1的电流I1会慢慢增大，流过D2的电流I2为稳定值，且电路稳定时I2I1.当开关断开时，因为线圈阻碍电流I1的减小，所以通过D1的电流不会立即消失，会从原来的大小慢慢减小，由于L.D1.D2和D3构成回路，通过D1的电流也流过D2，所以I2变成反向立即增大，之后逐渐减小，故C正确，A.B.D错误.。
高中物理 第1章 电磁感应与现代生活 1.5 自感现象与日光灯学案 沪科版选修32
1.5 自感现象与日光灯[目标定位] 1.能分析通电自感和断电自感现象.2.能写出自感电动势的表达式，知道自感系数的决定因素.3.了解自感现象中的能量转化.4.了解日光灯的组成以及起辉器和镇流器的工作原理.一、日光灯电路按图1所示电路连接日光灯电路，闭合开关，观察日光灯的发光过程，简单叙述其工作原理.图1答案(1)闭合开关，电源把电压加在起辉器的两极，起辉器内氖气放电产生热量从而使起辉器内双金属片接触，电路导通.(2)电路接通后，起辉器中氖气停止放电，温度降低，双金属片分离，瞬间切断的电流使镇流器产生瞬时高压，使灯管内气体导电而发光.(3)日光灯正常发光时，镇流器起降压限流作用，保证日光灯正常工作.[要点总结]1.日光灯电路包括日光灯管、镇流器、起辉器、开关、导线等.2.起辉器的作用为自动开关.3.镇流器是一个带铁心的多匝线圈，在启动时提供瞬时高压，点燃灯管之后起到降压限流的作用.例1若将图2甲中起辉器换为开关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( )图2A.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C.S2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答案 C解析一般日光灯启动的瞬间把电源、灯丝、镇流器接通后自动断开，靠镇流器产生瞬时高压，使灯管内气体导电，所以启动时既要使题图乙中S3闭合，又要使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，若把题图乙中S2闭合，则镇流器失去作用，日光灯不能正常工作，D错.二、自感现象1.通电自感：如图3，先闭合S，调节R2，使A1、A2的亮度相同，再调节R1使A1、A2正常发光，再断开S，再次闭合.根据楞次定律分析现象，观察两只灯泡在电路接通的瞬间发光情况有什么不同？图3答案现象：灯泡A2立即发光，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的方向与原来的电流方向相反，阻碍了L中电流的增加，即推迟了电流达到稳定值的时间.2.断电自感：如图4所示，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关.图4(1)开关断开前后，流过灯泡的电流方向各怎样？(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(1)S闭合时，灯泡A中电流向左，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.(2)在电源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原线圈中的电流大.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电阻.而当线圈电阻大于或等于灯泡电阻时，灯泡只会延迟一段时间再熄灭.[要点总结]1.自感现象：由于通过导体本身的的电流发生变化时，在线圈中引起的电磁感应现象.2.自感电动势：自感现象中产生的感应电动势.3.当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当线圈中电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同.4.自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化，但不能阻止线圈中电流的变化.对通电自感和断电自感现象的分析(1)通电瞬间自感电动势阻碍电流的增加，与线圈串联的灯泡在通电后会逐渐变亮，直到稳定.通电瞬间自感线圈处相当于断路，电流稳定时自感线圈相当于导体.(2)断电时自感线圈处相当于电源，若断电前，自感线圈电流大小I L大于灯泡的电流I A则灯会闪亮一下再熄灭；若断电前自感线圈中的电流I L小于或等于灯泡中的电流I A则灯泡不会闪亮，而是逐渐熄灭.要注意断电前后通过灯泡的电流方向是否变化.例2如图5所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，L A、L B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 ( )图5A.闭合开关S时，L A、L B同时达到最亮，且L B更亮一些B.闭合开关S时，L A、L B均慢慢亮起来，且L A更亮一些C.断开开关S时，L A慢慢熄灭，L B马上熄灭D.断开开关S时，L A慢慢熄灭，L B闪亮后才慢慢熄灭答案 D解析由于灯泡L A与线圈L串联，灯泡L B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L B先亮，由于L A所在的支路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即L A更亮一些，A、B错误；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I A减小，故L A慢慢熄灭，L B 闪亮后才慢慢熄灭，C错误，D正确.1.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.2.断电自感时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流从原值逐渐减小.若断开开关瞬间通过灯泡的电流大于断开开关前的电流，灯泡会闪亮一下；若断开开关瞬间通过灯泡的电流小于或等于断开开关前的电流，灯泡不会闪亮一下，而是逐渐变暗.例3 如图6所示的电路中，S 闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A ，流过灯泡的电流是1 A ，现将S 突然断开，S 断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i 随时间t 变化关系的图像是( )图6答案 D解析 开关S 断开前，通过灯泡D 的电流是稳定的，其值为1 A.开关S 断开瞬间，自感线圈的支路由于自感现象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2 A 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 中的电流相等，也应该是从2 A 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.三、自感电动势的大小1.自感电动势的大小跟线圈内磁通量变化率和线圈本身的自感特性有关.2.自感电动势E 的表达式：E ＝L ΔI Δt.其中L 是自感系数，简称电感，单位：亨利，符号：H.1 mH ＝10－3H ；1 μH ＝10－6H.3.决定因素：与线圈的大小、形状、匝数，以及是否有铁心等因素有关，与E 、ΔI 、Δt 等无关.例4 关于线圈中自感电动势的大小，下列说法中正确的是( )A.电感一定时，电流变化越大，自感电动势越大B.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，ΔI Δt 越大，由E ＝L ΔI Δt知，自感电动势越大，A 错，B 对；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，若电流的变化率为零，自感电动势为零，故D 错.1.(对自感现象的理解)关于自感现象，下列说法正确的是( )A.感应电流一定和原来的电流方向相反B.对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大C.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大答案 D解析 当电流增大时，感应电流的方向与原来的电流方向相反，当电流减小时，感应电流的方向与原来的电流方向相同，故选项A 错误；自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项B 错误，D 正确；自感系数只取决于线圈本身的因素，与电流变化情况无关，故选项C 错误.2.(自感现象的分析)(多选)如图7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( )图7A.开关S 接通的瞬间，电流表的读数大于的读数B.开关S 接通的瞬间，电流表的读数小于的读数C.开关S 接通，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 接通，电路稳定后再断开的瞬间，电流表的读数等于的读数答案 BD3.(对日光灯电路的分析)(多选)关于日光灯电路，下列说法正确的是( )A.起辉器在电路中起自动开关作用B.正常使用时镇流器不起作用C.如果把日光灯灯管两端的电极分别短路，日光灯仍能正常发光D.如果日光灯在正常发光时，把起辉器取走，日光灯仍能正常发光答案AD解析起辉器起到自动开关作用，配合镇流器产生瞬时高电压启动灯管.日光灯正常发光时，起辉器可以取走.而镇流器在日光灯正常工作时起降压限流作用，不能取出.灯管两极短路后，日光灯将不能正常发光，故A、D项正确.4.(自感现象的图像问题)在如图8所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁心的电感线圈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( )图8答案 B解析与滑动变阻器R串联的L2，不受自感影响，直接变亮，电流变化图像如A中图线，C、D错误.与带铁心的电感线圈串联的L1，由于自感，电流逐渐变大，A错误，B正确.B两点间电压U AB随时间t变化的图像中正确的是选项B.。
最新高中物理 第1章 电磁感应与现代生活 1.5 自感现象与日光灯练习 沪科版选修3-2(考试必备)
1.5 自感现象与日光灯考点一日光灯电路的分析图11.(多选)如图1为日光灯电路，关于该电路，以下说法中正确的是( )A.启动过程中，起辉器断开瞬间镇流器L产生瞬时高电压B.日光灯正常发光后，镇流器L使灯管两端电压低于电源电压C.日光灯正常发光后起辉器是导通的D.图中的电源可以是交流电源，也可以是直流电源答案AB解析日光灯是高压启动，低压工作的.启动时，起辉器断开，镇流器产生瞬时高压，正常发光后，镇流器起降压限流的作用，而此时起辉器是断开的；镇流器只对交流电起作用，由此可知，A、B正确.2.(多选)家用日光灯电路如图2所示，S为起辉器，A为灯管，L为镇流器，关于日光灯的工作原理，下列说法正确的是( )图2A.镇流器的作用是将交流电变为直流电B.在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，使灯管开始工作C.日光灯正常发光时，起辉器中的两个触片是分离的D.日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直接辐射的答案BC解析镇流器是一个自感系数很大的线圈，当流经线圈的电流发生变化时能产生很大的自感电动势，阻碍电流的变化，在日光灯启动时，镇流器提供一个瞬时高压使其工作；在日光灯正常工作时，自感电动势与原电压相反，镇流器起着降压限流的作用，此时起辉器的两个触片是分离的，当灯管内的汞蒸气被激发时能产生紫外线，涂在灯管内壁的荧光物质在紫外线的照射下发出可见光.考点二自感现象的分析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心决定答案 D解析自感系数是由线圈的大小、形状、圈数、有无铁心等因素决定的，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.4.(多选)在如图3所示的甲、乙电路中，电阻R和灯泡电阻的阻值相等，自感线圈L的电阻值可认为是0，在接通开关S时，则( )图3A.在电路甲中，A将渐渐变亮B.在电路甲中，A将先变亮，然后渐渐变暗C.在电路乙中，A将渐渐变亮D.在电路乙中，A将先由亮渐渐变暗，然后熄灭答案AD解析在电路甲中，当接通开关S时，通过与灯泡相连的自感线圈的电流突然增大，由于线圈的自感现象，开始时，自感线圈产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的流入，流入灯泡的电流很小；后来由于电流的不断流入，通过自感线圈的电流变化逐渐变慢，所以自感线圈的阻碍作用逐渐减小；当流过线圈的电流最大时，自感线圈不再有阻碍作用，所以通过灯泡的电流只能慢慢增大，故选项A正确.在电路乙中，当接通开关S时，通过自感线圈的电流突然增大，由于线圈的自感现象，开始时，自感线圈就产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的流入，流入线圈的电流很小(可认为是0)，电路中的电流可以认为都是从灯泡通过的，以后自感线圈的阻碍作用逐渐减小，通过自感线圈的电流逐渐增大，而通过灯泡的电流逐渐减小，直到流过线圈的电流最大时，自感线圈不再有阻碍作用，又因为自感线圈L的电阻值可认为是0，所以灯泡被短路，故选项D 正确.5.如图4所示的电路中，A1和A2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与R相同.在开关S接通和断开时，灯泡A1和A2亮暗的顺序是( )图4A.接通时A1先达最亮，断开时A1后灭B.接通时A2先达最亮，断开时A1后灭C.接通时A1先达最亮，断开时A1先灭D.接通时A2先达最亮，断开时A2先灭答案 A解析当开关S接通时，A1和A2同时亮，但由于自感现象的存在，流过线圈的电流由零变大时，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慢慢增加，所以开始时电流几乎全部从A1通过，而该电流又将同时分路通过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.6.如图5所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零).A是一个灯泡，下列说法中正确的是( )图5A.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，线圈中原有的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的电流.7.在如图6所示的电路中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为零刻度在表盘中央的两相同的电流表.当开关S闭合时，电流表G1、G2的指针都偏向右方，那么当断开开关S时，将出现的现象是( )图6A.G1和G2指针都立即回到零点B.G1指针立即回到零点，而G2指针缓慢地回到零点C.G1指针缓慢地回到零点，而G2指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点D.G2指针缓慢地回到零点，而G1指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点答案 D解析根据题意，电流方向自右向左时，电流表指针向右偏，那么，电流方向自左向右时，电流表指针应向左偏.当开关S断开的瞬间，G1中原电流立即消失，而对于G2所在支路，由于线圈L的自感作用，电流不能立即消失，自感电流沿L、G2、G1的方向，在由它们组成的闭合回路中继续维持一段时间，即G2中的电流按原方向自右向左逐渐减为零，此时G1中的电流和原电流方向相反，变为自左向右，且与G2中的电流同时缓慢减为零，故选项D正确.8.如图7是用于观察自感现象的电路图，线圈的自感系数很大，线圈的直流电阻R L与灯泡的电阻R满足R L≪R，则在开关S由闭合到断开的瞬间，可以观察到( )图7A.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R L≫R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R L≪R，那么I L≫I R，S断开的瞬间，流过线圈的电流I L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I L通过灯泡，由于I L≫I R，因此灯泡开始有明显的闪亮，C正确，A、B错误.若R L≫R，则I L≪I R，这样灯泡不会有明显的闪亮现象，D错.考点三自感现象的图像问题9. (多选)如图8所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的电灯，E是内阻不计的电源.t＝0时刻，闭合开关S，经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S.I1、I2分别表示通过电灯D1和D2中的电流，规定图中箭头所示方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是( )图8答案AC10.如图9所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，自感线圈L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开开关S，下列表示A、B两点间电压U AB随时间t变化的图像中，正确的是( )图9答案 B解析在t＝0时刻闭合开关S，由于电感线圈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后，电源输出电流较大，路端电压较低.在t＝t1时刻断开开关S，电感线圈L产生自感电动势，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U AB随时间t变化的图像中正确的是选项B.。
【课堂新坐标】(教师用书)高中物理 1.5 自感现象与日光灯课后知能检测 沪科版选修3-2
【课堂新坐标】（教师用书）2013-2014学年高中物理 1.5 自感现象与日光灯课后知能检测 沪科版选修3-21．下列关于自感的说法中正确的是( )A ．自感是由于导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象B ．自感电动势的大小跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关C ．自感电流的方向总是与原电流的方向相反D ．对不同的线圈，电流变化快慢相同时，产生的自感电动势不同【解析】 在自感现象中产生的感应电动势与穿过线圈的磁通量变化率成正比；通过线圈的电流I 变化越快，产生的自感电动势E 就越大，有公式E ＝L ΔI Δt，其中L 为自感系数．故选项A 、B 、D 正确．【答案】 ABD2．如图1－5－8所示为一个日光灯电路，主要由灯管、镇流器和起辉器等元件组成．在日光灯正常的工作情况下，则( )图1－5－8A ．灯管两端的灯丝跟镇流器、起辉器、开关都是串联的B ．灯管在开始点燃时，需要一个很高的瞬时电压，可通过使用镇流器来达到这个要求C ．灯管点燃发光后，镇流器不再起作用D ．灯管在点燃发光后，起辉器的两个触片是分离的，起辉器不再起作用【解析】 闭合开关，电压加在起辉器两极间，氖气放电发出辉光，产生的热量使U 形动触片膨胀，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，起辉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．日光灯开始发光后，由于交变电流通过镇流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它总是阻碍电流的变化，这时的镇流器起着降压、限流的作用，保证日光灯正常发光．所以选项B 、D 正确．【答案】 BD( ) 3.图1－5－9(2012·湖北荆州高二检测)如图1－5－9中L 是一只有铁心的线圈，它的电阻不计，E 表示直流电源的电动势．先将S 接通，稳定后再将S 断开．若将L 中产生的感应电动势记为E L ，则在接触和断开S 的两个瞬间，以下所说正确的是( )A ．两个瞬间E L 都为零B ．两个瞬间E L 的方向都与E 相反C ．接通瞬间E L 的方向与E 相反D ．断开瞬间E L 的方向与E 相同【解析】 根据自感电动势阻碍其电流的变化，原电流增大，E L 的方向与E 相反；原电流减小，E L 的方向与E 相同，所以正确答案应该是C 、D.【答案】CD4.图1－5－10(2012·宝鸡高二检测)如图1－5－10所示的电路中，电键S闭合且电路达到稳定时，流过灯泡A和线圈L的电流分别为I1和I2，在电键S切断的瞬间，为使小灯泡能比原来更亮一些，然后逐渐熄灭应( )A．必须使I2>I1B．与I1、I2大小无关，但必须使线圈自感系数L足够大C．自感系数L越大，切断时间越短，则I2也越大D．不论自感系数L多大，电键S切断瞬间I2只能减小，不会增大【解析】电键S断开后，线圈L与灯泡A构成回路，线圈中由于自感电动势作用电流由I2逐渐减小，灯泡由于与线圈构成回路，灯泡中电流由I1变为I2然后逐渐减小，所以要想小灯泡能比原来更亮一些，应有I2>I1，所以A、D项正确．【答案】AD5.图1－5－11在制作精密电阻时，为消除使用过程中由于电流的变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，如图1－5－11所示．其理由是( )A．当电路中电流变化时，两股导线产生的自感电动势互相抵消B．当电路中电流变化时，两股导线中的感应电流互相抵消C．当电路中电流变化时，两股导线产生的磁通量互相抵消D．当电路中电流变化时，电流的变化量互相抵消【解析】由于双线绕法使两根平行导线中的电流方向总是相反，其产生的磁场方向相反，磁通量为零，导体中不产生感应电动势，从而使自感的影响减弱到可以忽略的程度．【答案】 C6.图1－5－12(2012·陕师大附中高二检测)在如图1－5－12所示的电路中，L1、L2为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关．关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是( )A．合上开关，L1先亮，L2后亮B．断开开关，L1先熄灭，L2后熄灭C．合上开关，L2先亮，L1后亮D．断开开关，L1、L2同时熄灭【解析】当合上开关时，由于线圈L要产生自感电动势阻碍电流的增加，因此L2先亮L1后亮；当断开开关时，L1、L2和L构成串联回路，L中要产生自感电动势，阻碍电流减小，因此L1、L2两灯不是立即熄灭，而是逐渐变暗，最后同时熄灭．故C、D正确．【答案】CD7．如图1－5－13所示，灯L1、L2完全相同，带铁心的线圈L的电阻可忽略．则( )图1－5－13A．S闭合的瞬间，L1、L2同时发光，接着L1变暗，L2更亮，最后L1熄灭B．S闭合瞬间，L1不亮，L2立即亮C．S闭合瞬间，L1，L2都不立即亮D．稳定后再断开S的瞬间，L2立即熄灭，L1亮一下后熄灭【解析】S接通的瞬间，线圈L支路中电流从无到有发生变化，因此，线圈L中产生的自感电动势阻碍电流增加．由于有铁心，自感系数较大，对电流的阻碍作用也就很强，所以S接通的瞬间，线圈L中的电流非常小，即干路中的电流几乎全都流过L1，所以L1、L2会同时亮．随着线圈L中电流的稳定，感应电动势消失，因L的电阻可忽略，对L1起到“短路”作用，因此，L1便熄灭．这时电路的总电阻比刚接通时小，由恒定电流的知识可知，L2会比以前更亮．断开S的瞬间，线圈L由于自感，且线圈L与灯泡L1组成了回路，所以电流不会立即消失．故正确答案为A、D.【答案】AD8．如图1－5－14所示的电路中，线圈L的电阻不计，则( )图1－5－14A．S闭合瞬间，A板带正电，B板带负电B．S保持闭合，A板带正电，B板带负电C．S断开瞬间，A板带正电，B板带负电D．由于线圈电阻不计，电容器被短路，上述三种情况下两板都不带电【解析】S闭合瞬间，L相当于断路，电源给电容器充电，A板带正电，B板带负电；S 保持闭合时，L相当于导线，电容器不带电；S断开瞬间，L相当于电源，与电容器构成闭合回路，对电容器充电，B板带正电，A板带负电．【答案】 A9.图1－5－15(2012·黄冈中学检测)如图1－5－15所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在实验完毕后，将电路拆开时应( )A．先断开开关S1B．先断开开关S2C．先拆去电流表D．先拆去电阻R【解析】该电路实际上就是伏安法测自感线圈的直流电阻电路，在实验完毕后，由于线圈的自感问题，若电路拆去的先后顺序不对，可能会烧坏电表．当S1、S2闭合，电路稳定时，线圈中的电流由a→b，○V 表右端为“＋”，左端为“－”，指针正向偏转，若先断开S1或先拆○A 表或先拆去电阻R的瞬间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，此时○V 表加了一个反向电压，使指针反偏．由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压很大，会烧坏○V 表．而先断开S2，由于电压表内阻很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏其他器件，故应先断开S2.【答案】 B10.图1－5－16(2010·北京高考)在如图1－5－16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，调整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，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( )【解析】由题中给出的电路可知，电路由L与L1和L2与R两个支路并联，在t′时刻，L1支路的电流因为有L的自感作用，所以i1由零逐渐增大，L2支路为纯电阻电路，i2不存在逐渐增大的过程，所以选项B正确．【答案】 B11．如图1－5－11甲所示为研究自感实验电路图，并用电流传感器显示出在t＝1×10－3s时，断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流(如图1－5－17乙)．已知电源电动势E＝6 V，内阻不计，灯泡R1的阻值为6 Ω，电阻R的阻值为2 Ω.甲乙图1－5－17(1)线圈的直流电阻R L＝________Ω.(2)开关断开时，该同学观察到的现象是____________________，并计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是________V.【解析】由图像可知S闭合稳定时I L＝1.5 AR L＝EI L －R＝61.5Ω－2 Ω＝2 Ω此时小灯泡的电流I1＝ER1＝66A＝1 AS断开后，L、R、R1组成临时回路电流由1.5 A逐渐减小，所以灯泡会闪亮一下再熄灭，自感电动势E＝I L(R＋R L＋R1)＝15 V【答案】(1)2 (2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭1512.图1－5－18如图1－5－18所示，灯泡电阻大小为8 Ω.线圈的直流电阻为2 Ω，电源电动势为4 V，电阻忽略不计．试计算在S断开时刻线圈L的自感电动势大小．【解析】根据直流电路知识，计算出稳定时通过灯泡A的电流为0.5 A，通过线圈L 的电流为2 A．断开S瞬间，通过灯泡A的0.5 A电流立即消失，由于“自感要阻碍通过线圈的原电流变化”．流经L的2 A电流将由2 A逐渐减小，所以断开S时刻的自感电动势大小E＝I2(R L＋R A)＝20 V.【答案】20 V。
陕西省安康市石泉县江南高级中学沪科版高中物理选修3-
二、自感系数
三、直流电路中自感问题的分析方法：
（1）线圈产不产生磁场？
（2）当电流变化时，线圈的磁场是否变化？穿过线圈的磁通量是否变化？线圈中是否会产生电动势？闭合回路中是否有感应电流？
自主学习思考题：
（1）为什么会发生上面的实验现象？（分析）
（2）在上面的两个实验中，发生自感现象时，哪一部分导体相当于电源？感应电流方向如何？（分析）2.关于Biblioteka 圈的自感系数,下列说法中正确的是(D)
A.线圈的自感系数越大,自感电动势一定越大
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:自感系数是线圈本身的固有属性,只决定于线圈大小、形状、匝数、有无铁芯等因素,而与电流变化快慢等外部因素无关.自感电动势的大小与线圈自感系数及电流变化率有关,A、B、C错,D对.
（3）什么是自感现象？什么是自感电动势？
自感电动势跟电流的变化率成正比，在电流变化快慢相同的情况下，感应电动势的大小与线圈有关。
1、抓住电路的初、末及稳定的状态，分析过程
（开关闭合，电流从无到有，即增大；开关断开时，电流从有到无，即减小。若开关断开时，没有闭合回路，则电路中有感应电动势但没有感应电流。电路稳定时，线圈相当于电阻，“直流电阻为0线圈”则相当于导线）
高中物理第1章电磁感应与现代生活1.5自感现象与日光灯教师用书沪科版选修3_2
1.5 自感现象与日光灯[先填空]日光灯与镇流器1.日光灯正常工作后，起辉器不再起作用.(√)2.日光灯正常工作时，管内气体变为导电状态，电阻很小.(√)3.日光灯正常发光后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光，并能降低电能的消耗.(×)[后思考]1.起辉器在日光灯启动时起什么作用？【提示】起辉器起开关作用，接通电路后再断开.2.镇流器有什么作用？【提示】镇流器是带铁心的多匝线圈，当线圈中的电流突然被切断时，可以产生近千伏的电压(起辉电压)，使灯管产生辉光放电；灯管导通后，由于镇流器的存在，镇流器产生的电动势总是阻碍电流的变化，使灯管两端的电压比电源的电压低(约108 V)，镇流器启动时产生高电压，启动后又起限流作用.[合作探讨]起辉器和镇流器是日光灯的重要元件，在日光灯启动和发光过程中起着重要的作用.探讨1：若没有镇流器，日光灯能正常工作吗？【提示】不能.在点亮时，日光灯灯管内的气体电离需高电压，是通过镇流器发生自感现象实现的；正常工作时需低电压，此时镇流器起到降压限流的作用.探讨2：起辉器在日光灯正常工作后还有用吗？【提示】起辉器在日光灯点燃时，起到一个自动开关的作用.日光灯正常工作后，它不再起作用.[核心点击]1.日光灯的构造图151如图151所示，日光灯主要是由灯管、镇流器、启动器三部分构成.启动器与灯管并联，镇流器与灯管串联.2.各部分的作用(1)灯管：灯管两端有灯丝，管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气，管壁上涂有荧光粉.当两灯丝间的气体导电时发出紫外线，紫外线使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的可见光.(2)镇流器：镇流器是一个带铁心的线圈，其匝数很多且为闭合铁心，自感系数很大.镇流器的作用：日光灯点燃时，利用自感现象产生瞬时高压；日光灯正常发光时，利用自感现象，对灯管起着降压限流的作用.(3)起辉器：其构造如图152所示，它是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装有两个电极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的U形动触片.起辉器的作用：通断电路(开关).图1523.日光灯的工作原理(1)启动：开关闭合后，电源电压加在起辉器两极，使氖气放电发出辉光，辉光产生的热量使U形动触片膨胀，跟静触片接触把电路接通.电路接通后，氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两触片分开，电路断开.电路断开的瞬间，镇流器产生很高的自感电动势，其方向与原电压方向相同，共同加在灯管两端，使灯管中的汞蒸气放电，日光灯开始工作.(2)正常发光：日光灯正常发光时，镇流器与两灯丝及灯管内的汞蒸气组成串联电路.由于镇流器中的线圈的自感现象，阻碍通过灯管的电流变化，起降压限流作用，确保日光灯正常工作.1.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、起辉器.起辉器的构造如图153所示，为了便于日光灯工作，常在起辉器两端并上一个纸质电容器C.现有一盏日光灯总是出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153A.起辉器两脚A、B与起辉器座接触不良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，即起辉器接通，但不能自动断开，说明电容器C短路了，选C.【答案】 C2.对于日光灯的下列说法中正确的是( )A.起辉器是在日光灯启动过程中起接通电路并提供瞬时高压的作用B.镇流器在日光灯启动及工作过程中起降压限流作用C.日光灯发光原理同白炽灯一样，不是由灯丝产生足够热量时发光的D.起辉器只在日光灯启动时起暂时接通电路的作用，而镇流器在启动时提供高压，在正常工作时又起降压限流作用【解析】启动时，起辉器起接通电路作用，然后断开，镇流器由于自感产生瞬时高压，将气体击穿后，炽热的灯丝释放电子与汞原子碰撞产生紫外线，再引起荧光物质发光，正常工作时镇流器又阻碍电流变化起降压限流作用，可见A、B、C错，D对.【答案】 D3.如图154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( )【导学号：72000039】图154A.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【解析】当S1接通，S2、S3断开时，电源电压220 V直接加在灯管两端，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，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，故选项C正确.【答案】 C日光灯电路的分析方法(1)电路连接：日光灯电路中，镇流器与灯管串联，起辉器与灯管并联.(2)各部分作用：起辉器起开关作用；镇流器点燃灯管时提供高压，灯管正常发光时降压限流；灯管能够发光.[先填空]1.自感 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象，自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势.2.自感电动势的大小(1)规律：自感电动势与电流的变化率成正比(2)公式：E ＝L ΔI Δt. 式中的L 称为自感系数，只跟线圈自身的因素有关.线圈的横截面积越大、长度越长、匝数越多，它的自感系数就越大.有铁心的比无铁心的自感系数大.[再判断]1.只要线圈本身电流发生变化就有自感电动势产生.(√)2.当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反.(√)3.线圈中电流变化得越快，线圈的自感系数就越大.(×)[后思考]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.在自感现象中，自感电动势的方向与原电流方向之间的关系怎样？【提示】 在自感现象中，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，自感电动势的方向与原电流方向相同，即遵循“增反减同”的原则.[合作探讨]如图155所示，为演示自感现象的电路，闭合开关S 时，发现L A2直接亮起来，而L A1逐渐亮起来.图155探讨1：L A1在闭合开关S 时，为什么逐渐亮起来？【提示】 电路接通时，电流由零开始增加，穿过L 的磁通量随之增加，线圈L 中产生自感电动势阻碍电流增加，从而推迟了L A1中电流增加到正常值的时间，使L A1灯比L A2灯晚亮.探讨2：自感电动势的方向是否总与原电流方向相反？【提示】 不是.由楞次定律知阻碍作用，当原电流增大时自感电动势的方向与原电流方向相反；当电流减小时自感电动势的方向与原电流方向相同.探讨3：自感电动势有什么作用？【提示】阻碍原电流的变化，但不是阻止，是阻而不止，只是使原电流变化变慢.[核心点击]1.对自感现象的理解(1)自感现象是一种特殊的电磁感应现象，其特殊性在于产生原磁场和产生感应电动势的是同一导体.(2)产生自感现象的原因是导体本身的电流发生变化而引起穿过自身的磁通量的变化，从而产生感应电动势.(3)自感现象的规律符合电磁感应现象的一般规律，仍然遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律.2.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，自感电动势的方向与原电流方向相同.(3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化.阻碍不是阻止，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.3.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)阻碍作用过程中能量转化的特点：线圈对变化电流的阻碍作用结果是实现电能和磁能的相互转化.线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源的能量输送给磁场，储存在磁场中.相反，线圈中电流减小时，磁场中的能量释放出来转化为电能.4.(多选)下列关于自感现象的论述中，正确的是( )A.线圈的自感系数跟线圈内电流的变化率成正比B.当导体中电流减弱时，自感电流的方向与原电流方向相反C.当导体中电流增大时，自感电流的方向与原电流方向相反D.穿过线圈的磁通量的变化和线圈中电流的变化成正比【解析】线圈的自感系数是由线圈本身性质决定的，与线圈的长度、匝数、线圈的横截面积、铁芯……有关，而与线圈内电流的变化率无关，A错.自感电流的方向总是阻碍原来线圈中电流的变化，即原来线圈中电流增大，自感电流的方向与原电流方向相反；线圈中电流减弱，自感电流的方向与原电流方向相同，C对B错.根据E＝LΔI/Δt和E＝nΔΦ/Δt 比较可知ΔΦ∝ΔI，则D正确.【答案】CD5. (多选)如图156所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略.下列说法中正确的是( )【导学号：72000040】图156A.合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B.合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮C.断开开关S切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会儿才熄灭D.断开开关S切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭【解析】由于自感现象，合上开关时，A1中的电流缓慢增大到某一个值，故过一会儿才亮；断开开关时，A1中的电流缓慢减小到0，A1、A2串联，电流始终相等，都是过一会儿才熄灭.故选A、D.【答案】AD6.如图157所示电路中，L为自感系数很大、电阻为R L的线圈，A为一阻值为R A的小灯泡，已知R L>R A，电源的电动势为E，内阻不计，某物理实验小组的同学们把S闭合一段时间后开始计时，记录各支路的电流，测得流过L的电流为i1，流过灯A的电流为i2，并在t1时刻将S断开，画出了通过灯泡A的电流随时间变化的图像，你认为正确的是( )【导学号：72000041】图157A B C D【解析】当S闭合时，由于R L>R A，故开始一段时间内，各支路电流之间的关系为i2>i1，流过灯A的电流方向从左向右，S断开时，由于L的自感作用，流经L的电流方向从左向右不变，大小由原来的i1逐渐减小，它与灯A构成闭合回路，由此可知灯A的电流方向与原来相反，大小与L中电流相同，即由i1逐渐减小，故A、B、C错，D对.【答案】 D自感电动势的两个特点1.自感电动势阻碍自身电流的变化，但不能阻止，且自感电动势阻碍自身电流变化的结果，会对其他电路元件的电流产生影响.2.自感电动势的大小跟自身电流变化的快慢有关，电流变化越快，自感电动势越大.学业分层测评(五)(建议用时：45分钟)[学业达标]1.下列说法中正确的是 ( )A.电路中电流越大，自感电动势越大B.电路中电流变化越大，自感电动势越大C.线圈中电流均匀增大，线圈的自感系数也均匀增大D.线圈中电流为零时，自感电动势不一定为零【解析】自感系数L跟线圈中的电流无关，是由线圈本身的性质决定的，而自感电动势的大小跟电流变化的快慢有关，故D正确.【答案】 D2.(多选)无线电力传输目前已取得重大突破，日本展出了一种非接触式电源供应系统.这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力.两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图158所示.下列说法正确的是 ( )A B图158A.若A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势B.只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势C.A中电流越大，B中感应电动势越大D.A中电流变化越快，B中感应电动势越大【解析】根据产生感应电动势的条件，只有处于变化的磁场中，B线圈才能产生感应电动势，A错，B对；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于磁通量变化率，所以C错，D对.【答案】BD3.如图159所示，闭合电路中的螺线管可自由伸缩，螺线管有一定的长度，灯泡具有一定的亮度.若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内，则将看到( )图159A.灯泡变暗B.灯泡变亮C.螺线管缩短D.螺线管长度不变【解析】当软铁棒插入螺线管中时，穿过螺线管的磁通量增加，故产生反向的自感电动势，使总电流减小，灯泡变暗，每匝线圈间同向电流吸引力减小，螺线管变长.【答案】 A4.如图所示，S为起辉器，L为镇流器.其中日光灯的接线图正确的是( )【解析】根据日光灯的工作原理，要想使日光灯发光，灯丝必须预热发出电子，灯管的两端应有瞬时高压，这两个条件缺一不可.当动、静触片分离后，选项B中灯管和电源断开，选项B错误；选项C中镇流器与灯管断开，无法将瞬时高压加在灯管两端，选项C错误；选项D中灯丝左、右端分别被短接，无法预热放出电子，不能使灯管中的气体导电，选项D 错误.【答案】 A5.在制精密电阻时，为了消除制作过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线并绕的方式，如图1510所示，其道理是( )【导学号：72000042】图1510A.当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势相互抵消B.当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流相互抵消C.当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量相互抵消D.以上说法都不对【解析】采用双线并绕的方式，当电流通过时，两股导线中的电流方向是相反的，不管电流怎样变化，任何时刻两股电流总是等大反向的，所产生的磁场也是等大反向的，故总磁通量等于零，在该线圈中不会产生电磁感应现象，因此消除了自感，选项A、B错误，只有C正确.【答案】 C6.在如图1511所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁心的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调整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，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( )【导学号：72000043】图1511【解析】由题中给出的电路可知，电路由L与L1和L2与R两个支路并联，在t′时刻，L1支路的电流因为有L的自感作用，所以i1由零逐渐增大，L2支路为纯电阻电路，i2不存在逐渐增大的过程，所以选项B正确.【答案】 B7.在生产实际中，有些高压直流电路中含有自感系数很大的线圈，当电路中的开关S 由闭合到断开时，线圈会产生很大的自感电动势，使开关S处产生电弧，危及操作人员的人身安全.为了避免电弧的产生，可在线圈处并联一个元件，在下列设计的方案中(如图所示)可行的是 ( )A B C D【解析】断开开关S，A图中由于电容器被充电，开关S处仍将产生电弧；B、C图中闭合开关时，电路发生短路；而D图是利用二极管的单向导电性使线圈短路可避免开关处电弧的产生，故D正确.【答案】 D8.如图1512所示的电路中，两个相同的电流表G1和G2的零点均在刻度盘中央，当电流从“十”接线柱流入时，指针向左摆；当电流从“一”接线柱流入时，指针向右摆.在电路接通后再断开开关S的瞬间，下列说法中正确的是 ( )【导学号：72000044】图1512A.G1指针向右摆，G2指针向左摆B.G1指针向左摆，G2指针向右摆C.两表指针都向右摆D.两表指针都向左摆【解析】当开关S闭合时，流经电感线圈L的电流方向自左向右.当断开开关S的瞬间，通过线圈L的电流将变小，根据楞次定律可知，感应电流方向与原电流方向相同，也将是自左向右流，以阻碍原电流减小的变化.这样在由L、G2、R及G1组成的闭合电路中，感应电流将从G2的负接线柱流入，因而G2的指针向右偏；感应电流将从G1的正接线柱流入，因而G1的指针向左偏.【答案】 B[能力提升]9.如图1513所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，L A、L B是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2的阻值约等于R1的两倍大，则( )图1513A.闭合开关S时，L A、L B同时达到最亮，且L B更亮一些B.闭合开关S时，L A、L B均慢慢亮起来，且L A更亮一些C.断开开关S时，L A慢慢熄灭，L B马上熄灭D.断开开关S时，L A慢慢熄灭，L B闪亮后才慢慢熄灭【解析】由于线圈L的自感系数足够大，闭合开关S时产生很强的阻碍，纯电阻R2无自感，因此L A慢慢亮起来，L B随即达到稳定亮度，A、B错；当电路稳定时，将线圈L等效为导线，则有I L＝I A＞I B.断开开关S时，则由于自感线圈L与L B、R2形成闭合回路，因此有I′B＞I B，因此断开开关S时，L A慢慢熄灭，L B闪亮后才慢慢熄灭，C错D对.【答案】 D10.(多选)如图1514所示为一个日光灯电路，主要由灯管、镇流器和起辉器等元件组成.在日光灯正常工作的情况下，则( )图1514A.灯管两端的灯丝跟镇流器、起辉器、开关都是串联的B.灯管在开始点燃时，需要一个很高的瞬时电压，可通过使用镇流器来达到这个要求C.灯管点燃发光后，镇流器不再起作用D.灯管在点燃发光后，起辉器的两个触片是分离的，起辉器不再起作用【解析】闭合开关，电压加在起辉器两极间，氖气放电发出辉光，产生的热量使U 形动触片膨胀，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，起辉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.日光灯开始发光后，由于交变电流通过镇流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它总是阻碍电流的变化，这时的镇流器起着降压、限流的作用，保证日光灯正常发光.所以选项B、D正确.【答案】BD11.如图1515甲所示为研究自感实验电路图，并用电流传感器显示出在t＝1×10－3s 时，断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流(如图1515乙).已知电源电动势E ＝6 V，内阻不计，灯泡R1的阻值为6 Ω，电阻R的阻值为2 Ω.甲乙图1515(1)线圈的直流电阻R L＝Ω.(2)开关断开时，该同学观察到的现象是，并计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是 V.【解析】由图像可知S闭合稳定时I L＝1.5 AR L＝EI L －R＝61.5Ω－2 Ω＝2 Ω此时小灯泡的电流I1＝ER1＝66A＝1 AS断开后，L、R、R1组成临时回路电流由1.5 A逐渐减小，所以灯泡会闪亮一下再熄灭，自感电动势E＝I L(R＋R L＋R1)＝15 V【答案】(1)2 (2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭1512.如图1516所示，灯泡电阻大小为8 Ω.线圈的直流电阻为2 Ω，电源电动势为4 V，电阻忽略不计.试计算在S断开时刻线圈L的自感电动势大小.【导学号：72000045】图1516【解析】根据直流电路知识，计算出稳定时通过灯泡A的电流为0.5 A，通过线圈L 的电流为2 A.断开S瞬间，通过灯泡A的0.5 A电流立即消失，由于“自感要阻碍通过线圈的原电流变化”.流经L的2 A电流将由2 A逐渐减小，所以断开S时刻的自感电动势大小E＝I2(R L＋R A)＝20 V.【答案】20 V。
高中物理 1.5 自感现象与日光灯课件 沪科版选修3-2
最新
探究二
提示小明发出尖叫声是由于受到线圈两端的高压作用。镇流器 在日光灯启动过程产生瞬时高压,正常工作时在电路中起降压限流作用,确 保日光灯正常工作。
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10
探究一
探究二
名师精讲
1 .构造:日光灯的电路如图所示,由日光灯管、镇流器、开关等组成。
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一
二
三
一、自感现象
1 .定义 物理学中,把由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫 做自感现象。自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势。 2 .通电自感和断电自感
电路 现象 接通电源的瞬间,灯泡 A1 较慢的亮起来 自感电动 势的作用 阻碍电流 的增加
叫做互感系数。
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一
二
三
三、日光灯与镇流器
1 .日光灯的构造及电路图:完整的日光灯电路包括日光灯管、镇流器、 起辉器、开关等主要部件,其电路如图所示。 2 .镇流器 (1)构造:镇流器主要是由自感系数很大的线圈构成。 (2)作用:启动时,镇流器在灯管两端形成瞬时高压,击穿气体,使灯管发 光;正常发光后,镇流器起降压限流作用,以免烧坏灯管。 3 .起辉器 (1)构造:主要是由电容器、静触片和双金属片制成的动触片构成。 (2)作用:在开关闭合后,使电路短暂接通,再将电路断开。
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思考
通过导体本身的电流变化有哪些情况? 提示:电流变化可以是电流大小的变化;也可以是电流方向的变化;还 可以是电流的大小和方向同时发生变化。
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一
二
三
4 .无电感精密电阻 用一根电阻线对折后绕制(双线并绕)而成,里面的电流方向相反,产生 的磁场方向也相反。
高二物理沪科版选修3-2课件1.5 日光灯与自感现象(1)
探究自感现象 自感现象的防止
L很大
油浸开关
双线 绕法
互感现象 ●当一个线圈中电流 变化时，在另一个线 圈中产生感应电动势 的现象。 ●互感现象中产生的 感应电动势，称为互 感电动势。
MP4 电源
S
互感现象
◎传递能量 ◎传递信息
变压器 收音机里的 “磁性天线”
如图是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯
探究自感现象
思考与讨论
电源
S B A
■当线圈中电流发生变
IB
IA
R
化时，自身的回路中是 否有电磁感应现象呢？
■如何设计实验电路？ ■预测一下实验现象？ ■如何改进实验电路？ ■如何解释实验现象？
IA
B原
E
B感
探究自感现象 ● 由于线圈本身的电 自身的 …… 自 自身的 …… 流发生变化而产生的 自身的…… 感 电磁感应现象。 自身的…… ●自感现象中产生的 感应电动势，称为自 感电动势。
3.关于线圈的自感系数，下面说法正确的
是( )
若RL≫R，则IL≪IR，这样不会有明显的闪亮
探究自感加时,
S BI I
R
会产生自感电动势， 那么线圈中电流减少 时，又会怎么样呢？
■预测一下实验现象？
■如何改进实验电路？ ■如何解释实验现象？
I
A
B感 B原
E
探究自感现象
◆物理意义:
描述线圈产生自感电动势本领大小的物理量 线圈的圈数 是否有铁芯
所以B比A先亮 所以B灯逐渐变暗
B正确
由于R阻值很大 流过B灯电流很小
2.如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻 较小，则：(1)当开关S由断开变为闭合时，A灯泡的亮度
高中物理 《自感现象与日光灯》教案 沪科版选修3-2
自感现象与日光灯【教学目的】1、通过逻辑推理和对实验的观察和分析，使学生在电磁感应知识的基础上理解自感现象的产生的它的规律，明确自感系数的意义和决定条件2、通过分析理解在自感现象中能量形式的转化情况，为进一步学习电磁振荡打下基础3、通过对两个自感实验的观察和讨论，培养学生的观察能力和分析推理能力4、日光灯的原理【重点难点】重点：使学生在掌握了自感现象与电磁感应现象统一性的基础上，把握自感现象的特点。
难点：断电自感现象中，灯泡突然闪亮一下学生很难理解，是教学中的难点。
【教具】电源（6V）、导线、带闭合铁芯的线圈、电键、灯泡等【教学过程】○、复习&引入师：上节课提到了几种不同形式的电磁感应现象，你们认为引起电磁感应现象最重要的条件是什么？☆生：穿过电路的磁通量发生变化师：对！不论采用什么方式，只要能使穿过电路的磁通量发生变化，均能引起电磁感应现象。
1、揭示现象，提出问题[实验]：（6V电源，A、B为裸露铜线，L为带闭合铁芯的线圈）提出问题：在A、B触点断开瞬间，A、B间的高压从何而来？2、分析现象，建立概念在上图所示的电路中，当电键K搭接后，线圈中存在稳定的电流I，线圈内部铁心中存在很强的磁场，穿过线圈的磁通量很大；在电键K断开瞬间，在很短的时间内，线圈中的电流迅速减小到零，穿过线圈的磁通量也迅速减小到零，磁通量的变化量虽然不是很大。
但由于时间很短，在电键K由接通至断开瞬间，对于线圈来说，在线圈上产生了很高的感生电动势，这就是引起试验学生强烈触电感觉的高压的来源。
上述现象属于一种特殊的电磁感应现象，其中穿过电路磁通量的变化是由于通过导体本身的电流发生变化而引起的。
这种由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。
在自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。
（板书）3、演示现象，强化概念（课本上的实验）总结1：电路接通时，电流由零开始增加，L支路中感应电流方向与原来电流方向相反，阻碍电流的增加，即推迟了电流达到正常值的时间（见上左图）。
沪科版高中物理选修(3-2)第1章《电磁感应与现代生活》教案8
学案8自感现象与日光灯[学习目标定位]1.能分析通电自感和断电自感现象.2.能写出自感电动势的表达式，知道自感系数的决定因素.3.了解自感现象中的能量转化.4.了解日光灯的组成以及起辉器和镇流器的工作原理．1．通电导线周围存在磁场，当导线中电流变大时，导线周围各处的磁场都增强，当导线中电流减小时，导线周围各处的磁场都减弱．2．楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．一、探究日光灯电路1．日光灯电路包括日光灯管、镇流器、起辉器、开关、导线等．2．镇流器是一个带铁心的多匝线圈，它可以产生很高的瞬时电压．二、探究自感现象1．物理学中，把由于导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象．自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势．2．自感电动势的大小：E＝L ΔIΔt，其中L是自感系数，简称电感．自感系数跟线圈的大小、几何形状、有无铁(或磁)心及匝数等有关．单位：亨利，符号：H.一、日光灯电路[问题设计]按图1所示电路连接日光灯电路，闭合开关，观察日光灯的发光过程，简单叙述其工作原理．图1答案(1)闭合开关，电源把电压加在起辉器的两极，起辉器内氖气放电产生热量从而使起辉器内双金属片接触，电路导通．(2)电路接通后，起辉器中氖气停止放电，温度降低，双金属片分离，瞬间切断的电流使镇流器产生瞬时高压，使灯管内气体导电而发光．(3)日光灯正常发光时，镇流器起降压限流作用，保证日光灯正常工作．[要点提炼]1．起辉器的作用为自动开关．2．镇流器在启动时提供瞬时高压，点燃灯管之后起到降压限流的作用．二、自感现象[问题设计]1．通电自感：如图2所示，开关S闭合的时候两个灯泡的发光情况有什么不同？图2答案灯泡A2立即正常发光，灯泡A1逐渐亮起来．2．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．图3(1)开关断开前后，流过灯泡的电流方向有何关系？(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(1)S闭合时，灯泡A中电流向左，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．(2)在电源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原线圈中的电流大．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，灯泡只会延迟一段时间再熄灭．[要点提炼]自感现象是指当通过线圈的电流发生变化时，在线圈中引起的电磁感应现象．1．当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反； 2．当线圈中的电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同； 3．自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化，但不能阻止线圈中电流的变化，只是延缓了过程的进行． 4．断电自感中，若断开开关瞬间，通过灯泡的电流瞬间比断开开关前瞬间大，灯泡会闪亮一下；若断开开关后，通过灯泡的电流比断开开关前瞬间小，灯泡不会闪亮一下，而是逐渐变暗．(填“会闪亮”或“不会闪亮”)三、自感电动势的大小1．自感电动势的大小跟线圈内磁通量变化率和线圈本身的自感特性有关．2．自感电动势E 的表达式：E ＝L ΔI Δt. 3．自感系数L ：反映线圈自感特性的电学量．线圈的横截面积越大、越长，匝数越多，它的自感系数就越大．有铁心的线圈，其自感系数比没有铁心的大得多．一、日光灯电路的分析例1 A 和L 分别是日光灯的灯管和镇流器，如果按图4所示的电路连接，下列关于日光灯发光情况的叙述中，正确的是( )图4A ．只把S 1接通，S 2、S 3不接通，日光灯就能正常发光B ．把S 1和S 2接通后，S 3不接通，日光灯就能正常发光C ．S 3不接通，接通S 1和S 2后再断开S 2，日光灯就能正常发光D ．当日光灯正常发光后，再接通S 3，日光灯仍能正常发光解析A选项：只接通S1，灯管两端不能产生瞬时高压，日光灯不能点燃，A错误；B选项：S1和S2接通，S2不断开，日光灯被短路，电压为零，镇流器也不能产生断电自感电动势，日光灯不能点燃，B错误；C选项：S1和S2接通，再断开S2，镇流器产生自感电动势，与外加电压一起形成瞬时高压，使日光灯点燃而正常发光，C正确；D选项：日光灯正常发光后，再接通S3，镇流器被短路，不再起限流和降压作用，加在灯管两端的电压将达到220 V，灯管将会烧坏，D错误．答案 C二、自感现象的分析例2如图5所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，L A、L B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 ()图5A．闭合开关S时，L A、L B同时达到最亮，且L B更亮一些B．闭合开关S时，L A、L B均慢慢亮起来，且L A更亮一些C．断开开关S时，L A慢慢熄灭，L B马上熄灭D．断开开关S时，L A慢慢熄灭，L B闪亮后才慢慢熄灭解析由于灯泡L A与线圈L串联，灯泡L B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L B先亮，A、B错误；由于L A所在的支路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即L A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I A 减小，故L A慢慢熄灭，L B闪亮后才慢慢熄灭，C错误、D正确．答案 D思路点拨(1)分析自感电流的大小时，应注意“L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计”这一关键语句；(2)电路接通瞬间，自感线圈相当于断路；(3)电路断开瞬间，回路中电流从L中原来的电流开始减小．针对训练如图6所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，L A是一灯泡，下列说法正确的是 ()图6A．开关S接通瞬间，无电流通过灯泡B．开关S接通后，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接通瞬间，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的电流答案BD解析开关S接通瞬间，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，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，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．三、自感现象的图像问题例3如图7所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，现将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图像是()图7解析 开关S 断开前，通过灯泡D 的电流是稳定的，其值为1 A ．开关S 断开瞬间，自感线圈的支路由于自感现象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2 A 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2 A 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⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ 日光灯⎩⎪⎨⎪⎧ 构造：灯管、镇流器、起辉器原理：自感现象自感：导体本身的电流发生变化而引起的电磁感应 现象自感电动势⎩⎪⎨⎪⎧ 公式：E ＝L ΔI Δt 自感系数：与线圈的大小、几何形状、 匝数及有无铁心等因素有关1．(对自感现象的理解)关于自感现象，下列说法正确的是( )A ．感应电流一定和原来的电流方向相反B ．对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大C ．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D ．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大答案 D解析 当电流增大时，感应电流的方向与原来的电流相反，当电流减小时，感应电流的方向与原来的电流相同，故选项A 错误；自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项B 错误，D 正确；自感系数只取决于线圈本身的因素，与电流自感现象 与日 光灯变化情况无关．故选项C错误．2．(自感现象的分析)如图8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()图8A．开关S接通的瞬间，电流表的读数大于的读数B．开关S接通的瞬间，电流表的读数小于的读数C．开关S接通，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接通，电路稳定后再断开的瞬间，电流表的读数等于的读数答案BD3．(日光灯电路的分析)关于日光灯电路，下列说法正确的是()A．起辉器在电路中起自动开关作用B．正常使用时镇流器不起作用C．如果把日光灯灯管两端的电极分别短路，日光灯仍能正常发光D．如果日光灯在正常发光时，把启动器取走，日光灯仍能正常发光答案AD解析起辉器起到自动开关作用，配合镇流器产生瞬时高电压启动灯管．日光灯正常发光时，起辉器可以取走．而镇流器在日光灯正常工作时起降压限流作用，不能取出．灯管两极短路后，日光灯将不能正常发光，故A、D项正确．4．(自感现象的图像问题)在如图9所示的电路中，S是闭合的，此时流过线圈L的电流为i1，流过灯泡A的电流为i2，且i1＞i2，在t1时刻将S断开，那么流过灯泡A的电流随时间变化的图像是下图中的 ()图9答案 D解析在0～t1时间内流过灯泡的电流为i2，且方向为从左向右，当断开S时，i2立即消失，但由于自感作用，i1并不立刻消失，而是产生自感电动势，与灯泡构成回路缓慢消失，此时流过灯泡的电流从i1开始逐渐减小，方向为从右向左，故D正确．故选D.题组一日光灯电路的分析1．如图1为日光灯电路，关于该电路，以下说法中正确的是()图1A．启动过程中，起辉器断开瞬间镇流器L产生瞬时高电压B．日光灯正常发光后，镇流器L使灯管两端电压低于电源电压C．日光灯正常发光后起辉器是导通的D．图中的电源可以是交流电源，也可以是直流电源答案AB解析日光灯是高压启动，低压工作的．启动时，起辉器断开，镇流器产生瞬时高压，正常发光后，镇流器起限流的作用，而此时起辉器是断开的；镇流器只对交流电起作用，由此可知，A、B正确．2．如图2所示的四个日光灯的接线图中，S1为起辉器，S2为电键，L为镇流器，能使日光灯正常发光的是()图2A．①③B．②④C．①② D．②③答案 A解析日光灯工作时，电流通过镇流器、灯丝，电源和起辉器形成回路，使起辉器发出辉光，相当于起辉器短路接通，同时电流加热灯丝，灯丝发射电子，镇流器起控制加热电流的作用；之后起辉器断开瞬间，镇流器产生很大的自感电动势，出现一个高电压加在灯管两端，灯管中的气体导电、发光，此时起辉器已无作用．所以起辉器可用手动的开关来代替(实际操作时，当起辉器丢失或损坏时，可手持带绝缘皮的导线短接起辉器然后再断开)，所以A项正确；④中，当起辉器两金属片断开时，镇流器产生的瞬时高压不能加在灯管上，故④错；②中，当动、静触片分开后，灯管和电源分开，故②错．3．家用日光灯电路如图3所示，S为起辉器，A为灯管，L为镇流器，关于日光灯的工作原理下列说法正确的是()图3A．镇流器的作用是将交流电变为直流电B．在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，使灯管开始工作C．日光灯正常发光时，起辉器中的两个触片是分离的D．日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直接辐射的答案BC解析镇流器是一个自感系数很大的线圈，当流经线圈的电流发生变化时能产生很大的自感电动势，阻碍电流的变化，在日光灯启动时，镇流器提供一个瞬时高压使其工作；在日光灯正常工作时，自感电动势与原电压相反，镇流器起着降压限流的作用，此时起辉器的两个触片是分离的，当灯管内的汞蒸气被激发时能产生紫外线，涂在灯管内壁的荧光物质在紫外线的照射下发出可见光．题组二自感现象的分析4．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心决定答案 D解析自感系数是由线圈的大小、形状、圈数、有无铁心等因素决定的，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．5．如图4所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡A正常发光，当断开开关S的瞬间会有()图4A ．灯A 立即熄灭B ．灯A 慢慢熄灭C ．灯A 突然闪亮一下再慢慢熄灭D ．灯A 突然闪亮一下再突然熄灭答案 A解析 当开关S 断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L 与灯A 串联，在S 断开瞬间，不能形成闭合回路，因此灯A 在开关断开瞬间，立即熄灭．6.如图5所示，两个电阻阻值均为R ，电感线圈L 的电阻及电池内阻均可忽略不计，S 原来断开，电路中电流I 0＝E 2R，现将S 闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的作用是 ( )图5A ．使电路的电流减小，最后由I 0减小到零B ．有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I 0C ．有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变D ．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为2I 0答案 D解析 S 闭合，电路中电阻减小，电流增大，线圈产生的自感电动势的作用是阻碍原电流的增大，A 错；阻碍电流增大，不是不让电流增大，而是让电流增大的速度变慢，B 、C 错；最后达到稳定时，电路中电流为I ＝E R＝2I 0，故D 正确． 7.如图6所示的电路中，线圈L 的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，A 、B 是两个相同的灯泡，下列说法中正确的是( )图6A．S闭合后，A、B同时发光且亮度不变B．S闭合后，A立即发光，然后又逐渐熄灭C．S断开的瞬间，A、B同时熄灭D．S断开的瞬间，A再次发光，然后又逐渐熄灭答案BD解析线圈对变化的电流有阻碍作用，开关接通时，A、B串联，同时发光，但电流稳定后线圈的直流电阻忽略不计，使A被短路，所以A错误，B正确；开关断开时，线圈产生自感电动势，与A构成回路，A再次发光，然后又逐渐熄灭，所以C错误，D正确．8．如图7所示，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 ()图7A．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，然后渐渐变暗答案AD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，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．9.在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，如图8所示，其道理是()图8A．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势相互抵消B．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消C．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消D．当电路中的电流变化时，电流的变化量相互抵消答案 C解析能否有感应电动势，关键在于穿过回路的磁通量是否变化．由于导线是双线绕法，使穿过回路的磁通量等于零，无论通过的电流变化与否，磁通量均为零不变，所以不存在感应电动势和感应电流．题组三自感现象的图像问题10．在如图9所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁心的电感线圈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()图9答案 B解析与滑动变阻器R串联的L2，不受自感影响，直接变亮，电流变化图像如A中图线，C 、D 错误．与带铁心的电感线圈串联的L 1，由于自感，电流逐渐变大，A 错误，B 正确．11.如图10所示的电路中，电源的电动势为E ，内阻为r ，电感L 的电阻不计，电阻R 的阻值大于灯泡D 的阻值，在t ＝0时刻闭合开关S ，经过一段时间后，在t ＝t 1时刻断开S ，下列表示A 、B 两点间电压U AB 随时间t 变化的图像中，正确的是( )图10答案 B解析 在t ＝0时刻闭合开关S ，由于电感线圈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后，电源输出电流较大，路端电压较低．在t ＝t 1时刻断开S ，电感线圈L 产生自感电动势，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U AB 随时间t 变化的图像中正确的是B.12.如图11所示，电源的电动势为E ＝10 V ，内阻不计，L 与R 的电阻值均为5 Ω，两灯泡的电阻值均为R S ＝10 Ω.图11(1)求断开S 的瞬间，灯泡L 1两端的电压；(2)定性画出断开S 前后一段时间内通过L 1的电流随时间的变化规律．答案 (1)10 V (2)见解析图解析 (1)电路稳定工作时，由于a 、b 两点的电势相等，导线ab 上无电流通过．因此通过L 的电流为I L ＝E 2R ＝1010A ＝1 A流过L1的电流为I S＝E2R S＝1020 A＝0.5 A断开S的瞬间，由于线圈要想维持I L不变，而与L1组成闭合回路，因此通过L1的最大电流为1 A．所以此时L1两端的电压为U＝I L·R S＝10 V(稳定工作时为5 V)．(2)断开S前，流过L1的电流为0.5 A不变，而断开S的瞬间，通过L1的电流突变为1 A，且方向也发生变化，然后渐渐减小到零，所以它的图像如图所示(t0为断开S的时刻)．注：从t0开始，电流持续的时间实际上一般是很短的．。
2021-2022学年高二物理沪科版选修3-2学案：1.8 自感现象与日光灯
学案8自感现象与日光灯[目标定位] 1.能分析通电自感和断电自感现象.2.能写出自感电动势的表达式，知道自感系数的打算因素.3.了解自感现象中的能量转化.4.了解日光灯的组成以及起辉器和镇流器的工作原理.一、日光灯电路[问题设计]按图1所示电路连接日光灯电路，闭合开关，观看日光灯的发光过程，简洁叙述其工作原理.图1答案(1)闭合开关，电源把电压加在起辉器的两极，起辉器内氖气放电产生热量从而使起辉器内双金属片接触，电路导通.(2)电路接通后，起辉器中氖气停止放电，温度降低，双金属片分别，瞬间切断的电流使镇流器产生瞬时高压，使灯管内气体导电而发光.(3)日光灯正常发光时，镇流器起降压限流作用，保证日光灯正常工作.[要点提炼]1.日光灯电路包括日光灯管、镇流器、起辉器、开关、导线等.2.起辉器的作用为自动开关.3.镇流器是一个带铁心的多匝线圈，在启动时供应瞬时高压，点燃灯管之后起到降压限流的作用.二、自感现象[问题设计]1.通电自感：如图2所示，开关S闭合的时候两个灯泡的发光状况有什么不同？图2答案灯泡A2马上正常发光，灯泡A1渐渐亮起来. 2.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.图3(1)开关断开前后，流过灯泡的电流方向有何关系？(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缘由是什么？答案(1)S闭合时，灯泡A中电流向左，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.(2)在电源断开后灯泡又闪亮一下的缘由是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比原线圈中的电流大.要想使灯泡闪亮一下再熄灭，就必需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，灯泡只会延迟一段时间再熄灭.[要点提炼]自感现象是指当通过线圈的电流发生变化时，在线圈中引起的电磁感应现象.1.当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；2.对通电自感和断电自感现象的分析自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化，但不能阻挡线圈中电流的变化.(1)通电瞬间自感电动势阻碍电流的增加，与线圈串联的灯泡在通电后会渐渐变亮，直到稳定.通电瞬间自感线圈处相当于断路，电流稳定时自感线圈相当于导体.(2)以图3电路为例，断电时自感线圈处相当于电源，若断电前，自感线圈电流大小I L大于灯泡的电流I A则灯会闪亮一下再熄灭；若断电前自感线圈中的电流I L小于或等于灯泡中的电流I A则灯泡不会闪亮，而是渐渐熄灭.要留意断电前后通过灯泡的电流方向是否变化.三、自感电动势的大小1.自感电动势的大小跟线圈内磁通量变化率和线圈本身的自感特性有关.2.自感电动势E的表达式：E＝LΔIΔt.其中L是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，符号：H.1 mH＝10－3H；1 μH＝10－6 H.3.打算因素：与线圈的大小、外形、匝数，以及是否有铁心等因素有关，与E、ΔI、Δt等无关.一、日光灯电路的分析例1A和L分别是日光灯的灯管和镇流器，假如按图4所示的电路连接，下列关于日光灯发光状况的叙述中，正确的是()图4A.只把S1接通，S2、S3不接通，日光灯就能正常发光B.把S1和S2接通后，S3不接通，日光灯就能正常发光C.S3不接通，接通S1和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解析A选项：只接通S1，灯管两端不能产生瞬时高压，日光灯不能点燃，A错误；B选项：S1和S2接通，S2不断开，日光灯被短路，电压为零，镇流器也不能产生断电自感电动势，日光灯不能点燃，B错误；C选项：S1和S2接通，再断开S2，镇流器产生自感电动势，与外加电压一起形成瞬时高压，使日光灯点燃而正常发光，C正确；D选项：日光灯正常发光后，再接通S3，镇流器被短路，不再起限流和降压作用，加在灯管两端的电压将达到220 V，灯管将会烧坏，D错误.答案 C二、自感现象的分析例2如图5所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽视不计，L A、L B是两个相同的灯泡，且在下列试验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则()图5A.闭合开关S时，L A、L B同时达到最亮，且L B更亮一些B.闭合开关S时，L A、L B均渐渐亮起来，且L A更亮一些C.断开开关S时，L A渐渐熄灭，L B马上熄灭D.断开开关S时，L A渐渐熄灭，L B闪亮后才渐渐熄灭解析由于灯泡L A与线圈L串联，灯泡L B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L B先亮，A、B错误；由于L A所在的支路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即L A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头减小，即从I A减小，故L A渐渐熄灭，L B闪亮后才渐渐熄灭，C错误、D正确.答案 D针对训练如图6所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，L A是一灯泡，下列说法正确的是()图6A.开关S接通瞬间，无电流通过灯泡B.开关S接通后，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接通瞬间，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的电流答案BD解析开关S接通瞬间，灯泡中的电流从a到b，A错误；线圈由于自感作用，通过它的电流渐渐增加，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，线圈中原有向右的电流将渐渐减小，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.三、自感现象的图像问题例3如图7所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，现将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图像是()图7解析开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为1 A.开关S断开瞬间，自感线圈的支路由于自感现象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2 A渐渐减小，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，也应当是从2 A渐渐减小到零，但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反，D对.答案 D1.(对自感现象的理解)关于自感现象，下列说法正确的是()A.感应电流确定和原来的电流方向相反B.对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大C.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大答案 D解析当电流增大时，感应电流的方向与原来的电流相反，当电流减小时，感应电流的方向与原来的电流相同，故选项A错误；自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项B错误，D正确；自感系数只取决于线圈本身的因素，与电流变化状况无关.故选项C错误. 2.(自感现象的分析)如图8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.下面推断正确的是()图8A.开关S 接通的瞬间，电流表的读数大于的读数B.开关S 接通的瞬间，电流表的读数小于的读数C.开关S 接通，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 接通，电路稳定后再断开的瞬间，电流表的读数等于的读数答案BD3.(日光灯电路的分析)关于日光灯电路，下列说法正确的是()A.起辉器在电路中起自动开关作用B.正常使用时镇流器不起作用C.假如把日光灯灯管两端的电极分别短路，日光灯仍能正常发光D.假如日光灯在正常发光时，把起辉器取走，日光灯仍能正常发光答案AD解析起辉器起到自动开关作用，协作镇流器产生瞬时高电压启动灯管.日光灯正常发光时，起辉器可以取走.而镇流器在日光灯正常工作时起降压限流作用，不能取出.灯管两极短路后，日光灯将不能正常发光，故A、D项正确.4.(自感现象的图像问题)在如图9所示的电路中，S是闭合的，此时流过线圈L的电流为i1，流过灯泡A的电流为i2，且i1＞i2，在t1时刻将S断开，那么流过灯泡A的电流随时间变化的图像是下图中的()图9答案 D解析在0～t1时间内流过灯泡的电流为i2，且方向为从左向右，当断开S时，i2马上消逝，但由于自感作用，i1并不马上消逝，而是产生自感电动势，与灯泡构成回路缓慢消逝，此时流过灯泡的电流从i1开头渐渐减小，方向为从右向左，故D正确.故选D.题组一日光灯电路的分析1.如图1为日光灯电路，关于该电路，以下说法中正确的是()图1A.启动过程中，起辉器断开瞬间镇流器L产生瞬时高电压B.日光灯正常发光后，镇流器L使灯管两端电压低于电源电压C.日光灯正常发光后起辉器是导通的D.图中的电源可以是沟通电源，也可以是直流电源答案AB解析日光灯是高压启动，低压工作的.启动时，起辉器断开，镇流器产生瞬时高压，正常发光后，镇流器起限流的作用，而此时起辉器是断开的；镇流器只对沟通电起作用，由此可知，A、B正确.2.家用日光灯电路如图2所示，S为起辉器，A为灯管，L为镇流器，关于日光灯的工作原理下列说法正确的是()图2 A.镇流器的作用是将沟通电变为直流电B.在日光灯的启动阶段，镇流器能供应一个瞬时高压，使灯管开头工作C.日光灯正常发光时，起辉器中的两个触片是分别的D.日光灯发出严峻的白光是由汞原子受到激发后直接辐射的答案BC解析镇流器是一个自感系数很大的线圈，当流经线圈的电流发生变化时能产生很大的自感电动势，阻碍电流的变化，在日光灯启动时，镇流器供应一个瞬时高压使其工作；在日光灯正常工作时，自感电动势与原电压相反，镇流器起着降压限流的作用，此时起辉器的两个触片是分别的，当灯管内的汞蒸气被激发时能产生紫外线，涂在灯管内壁的荧光物质在紫外线的照射下发出可见光.题组二自感现象的分析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，自感电动势就确定越大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心打算答案 D解析自感系数是由线圈的大小、外形、圈数、有无铁心等因素打算的，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.4.如图3所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡A正常发光，当断开开关S的瞬间会有()图3A.灯A马上熄灭B.灯A渐渐熄灭C.灯A突然闪亮一下再渐渐熄灭D.灯A突然闪亮一下再突然熄灭答案 A解析当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A串联，在S断开瞬间，不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开瞬间，马上熄灭.5.如图4所示，两个电阻阻值均为R，电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽视不计，S原来断开，电路中电流I0＝E2R，现将S闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的作用是()图4A.使电路的电流减小，最终由I0减小到零B.有阻碍电流增大的作用，最终电流小于I0C.有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变D.有阻碍电流增大的作用，但电流最终还是变为2I0答案 D解析S闭合，电路中电阻减小，电流增大，线圈产生的自感电动势的作用是阻碍原电流的增大，A错；阻碍电流增大，不是不让电流增大，而是让电流增大的速度变慢，B、C错；最终达到稳定时，电路中电流为I＝ER ＝2I0，故D正确.6.如图5所示，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()图5A.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，然后渐渐变暗答案AD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，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(由于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.7.在制作精密电阻时，为了消退使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，实行了双线绕法，如图6所示，其道理是()图6A.当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势相互抵消B.当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流相互抵消C.当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量相互抵消D.当电路中的电流变化时，电流的变化量相互抵消答案 C解析能否有感应电动势，关键在于穿过回路的磁通量是否变化.由于导线是双线绕法，使穿过回路的磁通量等于零，无论通过的电流变化与否，磁通量均为零不变，所以不存在感应电动势和感应电流.题组三自感现象的图像问题8.在如图7所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁心的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调整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()图7答案 B解析与滑动变阻器R串联的L2，不受自感影响，直接变亮，电流变化图像如A中图线，C、D错误.与带铁心的电感线圈串联的L1，由于自感，电流渐渐变大，A错误，B正确.9.如图8所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S，下列表示A、B两点间电压U AB随时间t变化的图像中，正确的是( )图8答案 B解析 在t ＝0时刻闭合开关S ，由于电感线圈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后，电源输出电流较大，路端电压较低.在t ＝t 1时刻断开S ，电感线圈L 产生自感电动势，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U AB 随时间t 变化的图像中正确的是B.10.如图9所示，电源的电动势为E ＝10 V ，内阻不计，L 与R 的电阻值均为5 Ω，两灯泡的电阻值均为R 0＝10 Ω.图9(1)求断开S 的瞬间，灯泡L 1两端的电压；(2)定性画出断开S 前后一段时间内通过L 1的电流随时间的变化规律. 答案 (1)10 V (2)见解析图解析 (1)电路稳定工作时，由于a 、b 两点的电势相等，导线ab 上无电流通过.因此通过L 的电流为 I L ＝E 2R ＝1010A ＝1 A流过L 1的电流为I 0＝E 2R 0＝1020A ＝0.5 A断开S 的瞬间，由于线圈要想维持I L 不变，而与L 1组成闭合回路，因此通过L 1的最大电流为1 A.所以此时L 1两端的电压为U ＝I L ·R 0＝10 V(稳定工作时为5 V).(2)断开S 前，流过L 1的电流为0.5 A 不变，而断开S 的瞬间，通过L 1的电流突变为1 A ，且方向也发生变化，然后渐渐减小到零，所以它的图像如图所示(t 0为断开S 的时刻). 注：从t 0开头，电流持续的时间实际上一般是很短的.。
高中物理 3.1 自感现象与日光灯课件 沪科版选修32
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1.(对自感现象的理解)关于自感现象，下列说法正确的是 A.感应电流一定和原来的电流方向相反 B.对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大 C.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大 D.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大
图4
解析 A 选项：只接通 S1，灯管两端不能产生瞬时高压，日光灯不能点燃，A 错误；
B 选项：S1 和 S2 接通，S2 不断开，日光灯被短路，电压为零，镇流器也不能产生断电自感
电动势，日光灯不能点燃，B 错误； C 选项：S1 和 S2 接通，再断开 S2，镇流器产生自感电动势，与外加电压一起形成瞬时高压，
3．自感系数 L：反映线圈自感特性的电学量．线圈的横截面积 大 、越长 ，匝数 多 ，
它的自感系数就越大．有铁心的线圈，其自感系数比没有铁心的 大得多 ．
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典例精析
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一、自感现象(xiànxiàng)的分析
例 1 A 和 L 分别是日光灯的灯管和镇流器，如果按图 4 所示的电路
C.开关 S 接通，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 接通，电路稳定后再断开的瞬间，电流表 的读数等于 的读数
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图8
典例精析
第十六页，共18页。
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3．(日光灯电路的分析)关于日光灯电路，下列说法正确的是 A．起辉器在电路中起自动开关作用 B．正常使用时镇流器不起作用 C．如果把日光灯灯管两端的电极分别短路，日光灯仍能正常发光 D．如果日光灯在正常发光时，把启动器取走，日光灯仍能正常发光
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自感现象与日光灯【教学目的】1、通过逻辑推理和对实验的观察和分析，使学生在电磁感应知识的基础上理解自感现象的产生的它的规律，明确自感系数的意义和决定条件2、通过分析理解在自感现象中能量形式的转化情况，为进一步学习电磁振荡打下基础3、通过对两个自感实验的观察和讨论，培养学生的观察能力和分析推理能力4、日光灯的原理【重点难点】重点：使学生在掌握了自感现象与电磁感应现象统一性的基础上，把握自感现象的特点。
难点：断电自感现象中，灯泡突然闪亮一下学生很难理解，是教学中的难点。
【教具】电源（6V）、导线、带闭合铁芯的线圈、电键、灯泡等【教学过程】○、复习&引入师：上节课提到了几种不同形式的电磁感应现象，你们认为引起电磁感应现象最重要的条件是什么？☆生：穿过电路的磁通量发生变化师：对！不论采用什么方式，只要能使穿过电路的磁通量发生变化，均能引起电磁感应现象。
1、揭示现象，提出问题[实验]：（6V电源，A、B为裸露铜线，L为带闭合铁芯的线圈）提出问题：在A、B触点断开瞬间，A、B间的高压从何而来？2、分析现象，建立概念在上图所示的电路中，当电键K搭接后，线圈中存在稳定的电流I，线圈内部铁心中存在很强的磁场，穿过线圈的磁通量很大；在电键K断开瞬间，在很短的时间内，线圈中的电流迅速减小到零，穿过线圈的磁通量也迅速减小到零，磁通量的变化量虽然不是很大。
但由于时间很短，在电键K由接通至断开瞬间，对于线圈来说，在线圈上产生了很高的感生电动势，这就是引起试验学生强烈触电感觉的高压的来源。
上述现象属于一种特殊的电磁感应现象，其中穿过电路磁通量的变化是由于通过导体本身的电流发生变化而引起的。
这种由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。
在自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。
（板书）3、演示现象，强化概念（课本上的实验）总结1：电路接通时，电流由零开始增加，L支路中感应电流方向与原来电流方向相反，阻碍电流的增加，即推迟了电流达到正常值的时间（见上左图）。
启发学生说出这时L相当于瞬时电源（将原电流方向及自感电流的方向在力中标出）问：如果不断地用手按动K，会发生什么现象？（灯1始终达不到正常发光亮度）加快按动频率，又有什么现象？（灯1逐渐变得更暗）思考这是什么原因？总结2：K断开，电源切断，但灯不仅不立刻熄灭，反而产生了更强的延时电流，这是为什么？提醒学生，这时一定又出现了新电源，这个电源在哪里？电动势的方向如何？K断开时，线圈L产生自感电动势，方向与原来电流方向相同，阻碍电流的减小。
L相当一瞬时电源，此电源与灯A形成回路（在图中画出电流方向），故灯A还有一段时间的持续电流。
灯A比原来更亮地一闪，说明这瞬间电流比原来电流大。
显然这是由L产生的。
原来L支路中电流i L比A支路中电流i A大很多（如上右图），K断开时，i A立即减为零，而i L由原原值逐渐减为零，推迟了减到零的时间，可见在一段时间内，流过A的电流还大于原来的电流i A，故而发出更亮的光。
板书：自感电动势的方向总是阻碍原来电流的变化。
自感现象既然也是一种电磁感应现象，当然仍然遵守楞次定律，即自感电动势的方向总是阻碍原来电流的变化。
4、自感现象中的能量转化5、自感系数演示“千人震”实验，折掉铁芯，触电感觉消失，说明线圈中产生的自感电动势还与线圈本身有关。
1）自感系数反映了线圈对电流变化阻碍作用的大小，不同线圈，自感系数不同，它由线圈本身决定（S、n、密集、铁心）2）单位：享利3）大小：tIL∆∆=ε【巩固练习】1、在如图所示的电路（a）、（b）中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小．接通K，使电路达到稳定，灯泡S发光．（A、D）（A）在电路（a）中，断开K，S将渐渐变暗．（B）在电路（a）中，一断开K，S将先变得更亮，然后渐渐变暗．（C）在电路（b）中，断开K，S将渐渐变暗．（D）在电路（b）中，断开K，S将先变得更亮，然后渐渐变暗．电能磁场能2、在如图所示的电路中，S1和S2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻值与R相等．在电键S接通和断开时，灯泡S1和S2亮暗的顺序是（A）（A）接通时，S1先达到最亮，断开时，S1后暗（B）接通时，S2先达到最亮，断开时，S2后暗（C）接通时，S1先达到最亮，断开时，S1先暗（D）接通时，S2先达到最亮，断开时，S2先暗分析与解答：从等效的观点看，在S接通时，相当于L表现为很大的电阻，故S1先达到最亮．选项A正确．3、如图所示，多匝线圈L的电阻和电源内阻都很小，可忽略不计，电路中两个电阻器的电阻均为R，开始时电键S断开．此时电路中电流强度为I0，现将电键S闭合、线圈L中有自感电动势产生，下列说法中正确的是（D）减（A）由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终由I小到零．（B）由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终总小于I0．（C）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2 I04、右图中a、b灯分别标有“36V 40W”和“36V 25W”，闭合电键调节R，能使a、b都正常发光．断开电键后重做实验：电键闭合后看到的现象是什么？稳定后那只灯较亮？再断开电键，又将看到什么现象？分析：闭合瞬间，a将慢慢亮起来，b立即变亮．稳定后两灯都正常发光，a的功率大，较亮．这时L的作用相当于一只普通的电阻（就是该线圈的内阻）；断开瞬间，通过a的电流将逐渐减小，a渐渐变暗到熄灭，而ab R L组成同一个闭合回路，所以b灯也将逐渐变暗到熄灭，而且开始还会闪亮一下，这时L相当于一个电源．（二）日光灯的主要组成日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成。
分别将灯管、镇流器、启动器的实物模型展示在投影仪上，对其结构及其原理进行讲解。
教师出示碎日光灯，如右图，向学生介绍灯管的构造及发光原理。
教师讲解：灯管内充有微量的惰性气体（如：氩）和稀薄的汞蒸气，两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的可见光。
教师说明：①管内所充气体不同、管壁所涂的荧光粉不同，发光的颜色就不同；②日光灯开始点燃时，要激发汞蒸气导电需要一个高出电源电压很多的电压，而正常发光时，灯管的电阻变得很小（因为气体导电的电阻小），只允许通过不大的电流，这时要求加在灯管上的电压低于电源电压。
教师出示拆开的镇流器，如右图，向学生介绍镇流器的构造——是一个带铁芯的线圈，自感系数很大。
教师出示拆开的起动器，如右图，要求学生观察并总结启动器的主要构造：启动器主要是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装有两个电极，一个是静触片，一个是由两个膨胀系数不同的金属制成的U形动触片。
教师演示双金属片受热弯曲的实验，同时讲述温度升高时，动触片与静触片接通的原理。
平常动触片与静触片之间不接触，有小缝隙，双金属片受热时，两金属片膨胀程度不同，下层的膨胀大一些，使U形动触片稍伸开一点，与静触片接触。
教师说明：启动器中与动、静触片并接的电容器只是起一个使动、静触片在分离时不产生火花，以免烧坏触点。
即使没有电容器，启动器也能工作。
（二）电路连接教师利用投影仪出示日光灯的电路连接图。
如右图。
（三）日光灯的工作过程引导学生分析并掌握日光灯工作的全过程。
1、K闭合，启动器的动、静触片先接通，后分离。
K闭合时，电源将电压加在起动器两极间，使氖气放电发出辉光，辉光产生热量使U形动触片膨胀伸长，与静触片接通。
于是在镇流器线圈和灯管的灯丝间有电流通过。
电路接通后，起动器的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两触片分离，电路自动断开。
2、启动器的动、静触片分离的瞬间，镇流器由于自感产生一个瞬时高压并与电源电压一起加在灯管的两灯丝间，使灯管中的汞蒸气导电，气体导电时发出的紫外线，使涂在管壁的荧光粉发出柔和的可见光。
3、日光灯启动后，镇流器由于自感作用使加在灯管上的电压低于电源电压，使灯管正常工作。
日光灯点燃后，只允许通过不大的电流。
由于灯管正常工作时，因为是气体导电，电阻小，故要求加在灯管两端的电压不能太大（低于电源电压220V）。
日光灯用交变电源供电，正常工作时，在镇流器中产生自感电动势阻碍电流变化，镇流器等效于一个大电阻并与一个小电阻（灯管）串联在220V的电源电压两端，使灯管两端所加的电压较小而正常工作。
教师引导学生总结镇流器在日光灯工作过程中的作用：⑴启动时，产生瞬时高压。
⑵正常工作时，降压限流。
要求学生思考下面的问题并作出回答。
问题1：日光灯的可见光是谁发出呢？是不是汞蒸气发出？问题2：日光灯为什么能节电?学生回答：1．汞蒸气导电时发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的可见光。
不是汞蒸气发出。
2．日光灯由于靠离子导电，电阻很小，故电流的热效应很小，这样日光灯能节约电能。
三、巩固练习1．如图所示，L是自感系数很大，直流电阻很小的线圈，电表的零刻度都在表盘的中央，且量程均较大，闭合电键S，各表的指针都偏向零刻度的右边，则在断开电键的瞬间，哪几个表指针偏向零刻度的左边？A.A1表B.A2表C.A3表D.V表（ CD ）2．在日光灯的连接线路中，关于启动器的作用，以下说法正确的是：A.日光灯起动时，为灯管提供瞬时高压；（ C ）B.日光灯正常工作时，起降压限流的作用；C.起到一个自动开关的作用，实际上可用一个弹片开关代替(按下接通，放手断开)；D.以上说法均不正确。
3．日光灯镇流器的作用是：（ BC ）A．启动时限制灯管中电流；B．启动时产生瞬间高压，点燃灯管；C．工作时降压限流，使灯管在较低电压下工作；D．工作时维持灯管两端有高于电源的电压，使灯管正常工作。