第五节 自感现象 第六节 日光灯原理 第七节 涡流(略)
《自感现象与涡流》 讲义
《自感现象与涡流》讲义一、自感现象自感现象是一种特殊的电磁感应现象。
当通过导体自身的电流发生变化时，导体自身就会产生感应电动势，这个电动势会阻碍原电流的变化。
我们可以通过一个简单的实验来理解自感现象。
假设我们有一个线圈，当电路接通时，电流会逐渐增大。
但由于自感的存在，电流增大的过程并不是瞬间完成的，而是有一个逐渐上升的过程。
当电路断开时，电流瞬间减小，但自感电动势会试图维持原来的电流，从而在断开瞬间产生一个较高的电压。
自感现象的产生是由于线圈中电流变化时，其周围的磁场也随之变化。
根据电磁感应定律，变化的磁场会在线圈中产生感应电动势。
自感电动势的大小与线圈的自感系数以及电流的变化率有关。
自感系数越大，或者电流变化率越大，自感电动势也就越大。
自感系数取决于线圈的匝数、形状、大小以及是否有铁芯等因素。
匝数越多、形状越紧密、有铁芯的线圈，其自感系数通常越大。
自感现象在日常生活和实际应用中有很多例子。
比如，在日光灯中，镇流器就是利用自感现象来产生瞬间高电压，使灯管启动。
在变压器中，自感现象也起着重要的作用，它有助于实现电压的变换。
二、涡流涡流是另一种电磁感应现象。
当块状金属在变化的磁场中时，金属块内部会产生自成闭合回路的感应电流，这种电流就叫做涡流。
涡流的产生是由于磁场的变化导致金属内部的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，进而形成电流。
涡流具有热效应和磁效应。
由于涡流在金属内部流动时会产生电阻，从而使电能转化为热能，这就是涡流的热效应。
例如，在电磁炉中，就是利用涡流的热效应来加热食物。
涡流的磁效应则在一些电磁设备中得到应用，比如电磁阻尼和电磁驱动。
电磁阻尼是指当导体在磁场中运动时，由于涡流的存在，导体受到的阻力会增大，从而使其运动减缓。
例如，在电表的指针摆动中，通过使用电磁阻尼可以使指针迅速稳定下来，方便读数。
电磁驱动则是利用涡流来实现物体的驱动。
当磁场相对于导体运动时，在导体中产生的涡流会使导体受到一个驱动力，从而跟着磁场运动。
高中物理第一章电磁感应第七节涡流现象及其应用粤教版-2全省一等奖公开课PPT
3．启动器的作用：控制电路的通和断，相当于自动 开关．
判断正误
(1)日光灯点燃后，镇流器、启动器都不再起作用．(×) (2)日光灯点亮后，启动器不再起作用，可以将启动 器去掉．(√)
小试身手
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．日光灯启动时，为灯管提供瞬时高压 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
解析：自感电动势总是阻碍原电流的变化，故 D 选 项正确．
答案：D
知识点二 日光灯
提炼知识 1．日光灯的组成：镇流器、灯管、启动器． 2．日光灯的发光：灯管中气体导电，发出紫外线， 照射管壁的荧光粉，然后才发出可见光．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 和启动器的配合完成．
A．恒定直流、小铁锅 B．恒定直流、玻璃杯 C．变化的电流、小铁锅 D．变化的电流、玻璃杯
解析：通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产 生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变化， 在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产 生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的 磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温．
答案：C
拓展一 对自感现象的理解和分析
如图所示，当开关 S 断开时，电路中会产生自感现 象，称为断电自感，回答下面几个问题：
(1)电源断开时，通过线圈 L 的电流减小，这时会出 现感应电动势．感应电动势的作用是使线圈 L 中的电流 减小得更快些还是更慢些？
(2)产生感应电动势的线圈可以看作一个电源，它能 向外供电．由于开关已经断开，线圈提供的感应电流将 沿什么途径流动？
第五节自感现象课件
04
自感现象的实际应用
电磁炉的工作原理
电磁炉利用自感现象产生高频交变磁 场，通过磁力线切割锅具产生大量涡 流，使锅具自身快速发热，从而实现 烹饪食物的目的。
动态自感与静态自感
总结词
动态自感和静态自感是根据自感现象中磁场变化的形式不同而划分的两种类型。
详细描述
动态自感是指磁场随时间变化而产生的自感现象，其特点是自感电动势与磁场的 变化率成正比。静态自感则是当磁场在空间位置上发生变化时产生的自感现象， 其特点是自感电动势与磁通量的变化率成正比。
自感的决定因素
次级线圈中感应出电压。
变压器在电力系统中发挥着重要 的作用，用于调节电压和传输电
能。
继电器的工作原理
继电器利用自感现象实现电流 的控制和保护功能。
当电流通过继电器线圈时，会 产生磁场，使衔铁吸合，进而 带动触点组动作，实现电路的 通断控制。
继电器广泛应用于自动化控制 、电力保护、电机控制等领域 。
理论模型不完善
目前对自感现象的理论模 型仍不完善，缺乏对自感 现象的深入理解和解释。
应用领域有限
目前自感现象的应用主要 集中在某些特定领域，尚 未得到广泛应用和推广。
未来研究的方向和展望
探索新的实验方法
未来研究需要探索新的实验方法 ，提高实验验证的精度和可靠性
。
完善理论模型
加强对自感现象的理论研究，完善 理论模型，为应用提供更可靠的依 据。
详细描述
电磁感应定律指出，当磁场发生变化时，会在导体中产生电动势，从而产生电 流。这个电流会产生自己的磁场，对原磁场的变化产生阻碍作用，这就是自感 现象。
《自感现象与涡流》 讲义
《自感现象与涡流》讲义一、自感现象在了解自感现象之前，我们先来看一个简单的电路。
当我们闭合开关，让电流通过一个线圈时，会发生什么呢？自感现象是一种由于自身电流变化而引起的电磁感应现象。
当通过导体自身的电流发生变化时，导体内部就会产生自感电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化。
比如说，有一个闭合的线圈，其中通有电流。
当我们突然增大电流时，线圈中会产生一个阻碍电流增大的自感电动势；反之，当我们突然减小电流时，线圈中会产生一个阻碍电流减小的自感电动势。
自感系数是描述自感现象强弱的物理量，它与线圈的匝数、有无铁芯、线圈的长度和横截面积等因素有关。
匝数越多、有铁芯、长度越长、横截面积越大，自感系数就越大，自感现象也就越明显。
自感现象在生活中有很多应用。
比如日光灯中的镇流器，就是利用自感现象来产生瞬间的高电压，使灯管内的气体放电发光。
还有在一些电器设备中，为了防止电路中的电流突变对设备造成损害，也会用到自感元件来起到缓冲的作用。
但自感现象也可能会带来一些问题。
比如在大型变压器中，如果突然切断电流，由于强大的自感电动势可能会产生很高的电压，从而引发危险。
二、涡流说完自感现象，我们再来看看涡流。
涡流是由于电磁感应，在导体内部形成的闭合电流。
当一块导体处于变化的磁场中时，导体内部就会产生涡流。
涡流有一些特点。
首先，涡流会使导体发热。
这是因为电流通过导体时会产生焦耳热。
在一些需要加热的场合，比如电磁炉，就是利用涡流产生的热量来加热物体的。
其次，涡流会产生阻尼作用。
例如，在一些电磁仪表中，为了减少涡流的影响，常常采用增加电阻率或者把导体做成薄片的方法来减小涡流。
在工业生产中，涡流也有广泛的应用。
例如，利用涡流可以对金属材料进行无损检测，通过检测涡流的变化来判断材料内部是否存在缺陷。
此外，涡流制动也是一种常见的制动方式。
在一些高速列车上，就采用了涡流制动来快速减速。
三、自感现象与涡流的关系自感现象和涡流既有区别又有联系。
自感现象、日光灯;涡流、电磁灶
【本讲教育信息】一、教学内容选修3－2 第一章 第5、6节 自感现象、日光灯；涡流、电磁灶二、考点点拨自感现象、日光灯、涡流、电磁灶是电磁感应的应用，在高考当中时有考查，主要以选择题形式出现。
三、跨越障碍（一）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叫做自感现象。
1. 自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。
2. 自感电动势的作用：总是阻碍导体中原来电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用。
3. 自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，当原来电流增大时，自感电动势与原来电流方向相反；当原来电流减小时，自感电动势与原来电流方向相同。
4. 自感现象中磁场的能量：在断电自感现象中，线圈在通有电流时，线圈中储存有能量。
在断开电路时，与线圈并联的灯泡不会马上熄灭，这就是线圈中储存的能量释放了出来，有电流时就有磁场，就有能量储存，无电流时无磁场，就没有能量储存，因此可以认为该能量储存于磁场中。
在自感现象中，自感电动势的大小由哪些因素决定？线圈自感系数由什么决定？自感电动势的大小与电流变化的快慢和线圈构造有关。
自感系数只与其本身因素有关，与其他外界因素无关。
知识与规律：1. 自感电动势t nE ∆∆Φ=感，由于磁通量的变化是电流的变化引起的，故此自感电动势的大小与电流变化的快慢有关，也可表示为t I L E ∆∆=感，式中L 称为自感系数。
2. 自感系数：是表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量，简称为自感或电感，用L 表示。
（1）大小：线圈越长、越粗，匝数越多，自感系数越大，线圈有铁芯时比无铁芯时自感系数要大得多。
（2）单位：亨利，简称亨（H ），如果通电线圈的电流在l s 内改变1 A 时产生的自感电动势是l V ，这个线圈的自感系数就是1亨. 1 H=103mH=106 H μ。
说明：1. 不同线圈在电流变化一致的情况下，自感电动势不同，说明自感电动势与线圈构造有关。
第五节自感现象课件
自感现象在其他物理领域的应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
自感现象不仅在电磁学中有应用，在其他物理领域也有广 泛的应用。
在电路学中，自感现象可以用来解释线圈中的电流变化和 感应电动势的产生；在电磁场理论中，自感现象是研究磁 场和电场相互转化和作用的重要方面；在物理学实验中， 自感现象的应用也十分常见，例如测量线圈的自感系数等。
线圈的自感系数
总结词
自感系数是衡量线圈自感能力的一个 物理量，它与线圈的匝数、线圈的直 径、线圈的材料等因素有关。
详细描述
自感系数是描述线圈自感能力的物理 量，它与线圈的匝数、线圈的直径、 线圈的材料等因素有关。自感系数越 大，表示线圈的自感能力越强。
线圈的互感系数
总结词
互感系数是衡量两个线圈之间互感能力的物理量，它与两个 线圈的相对位置、线圈的匝数、线圈的材料等因素有关。
01
1. 将电源、电感线圈、开关、电阻、电流 表、电压表按照电路图连接。
03
02
实验步骤
04
2. 闭合开关，观察电流表和电压表的读数， 记录下来。
3. 迅速断开开关，观察电流表和电压表的 读数，记录下来。
05
06
4. 重复实验多次，取平均值。
实验结果分析和结论
实验结果分析
在迅速断开开关时，电流表读数突然变小，而电压表读数突然升高，这说明在开关断开瞬间，线圈中 产生了感应电动势，阻碍了电流的变化。
电磁炉的工作原理
电磁炉利用自感现象产生高频交变磁 场，当有导磁性锅具放在炉面上时， 锅具中会产生涡流，实现烹饪加热。
电磁炉的效率高、热损失小，是现代 厨房中的常见设备之一。
其他自感现象的应用实例
感应式开关
9.第六节 自感 互感(日光灯原理)
授课形式
新授
授课章节
名称
第5章第6节日光灯原理
使用教具
教学目的
1、知道日光灯的组成和电路图。
2、知道日光灯在点燃和发光时对电压、电流的不同影响。
3、知道启动器和镇流器的构成和原理。
教学重点
日光灯的启动过程是本节重点，应让学生掌握日光灯的原理图，知道启动过程中启动器和镇流器所起的作用。
（二）新课教学
1、日光灯的组成
日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成。
（1）日光灯管
结合碎日光灯向学生介绍灯管的构成及发光原理。
（2）镇流器
镇流器是一个带铁芯的线圈，自感系数很大。（打开镇流器底盖，让学生观察里面构造）
（3）启动器
启动器主要是一个充有氖气的玻璃泡，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构成的U型动触片。（打开起动器外壳，让学生观察构造）结合实物向学生讲述温度升高，动触片与静触片接通、断开的原理。
2．日光灯正常发光
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，它总是障碍电流变化的，这时和镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯正常发光。
3、镇流器和启动器的作用？
镇流器在启动时产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流的作用。启动器起自动开关的作用。
（三）思考与讨论
学生阅读课后《思考与讨论》，教师引导学生思考、讨论、回答。
（四）课堂小结
教学难点
日光灯的启动过程是本节重点，应让学生掌握日光灯的原理图，知道启动过程中启动器和镇流器所起的作用。
更新、补
充、删节
内容
课外作业
教学后记
授课主要内容或板书设计
日光灯的组成
日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成。
自感现象
六. 自感现象 日光灯原理[要点导学]1.自感现象是因为线圈自身的电流变化而引起线圈中的磁通量变化，由此产生的电动势叫自感电动势。
所以自感现象是一种电磁感应现象。
自感现象既遵循法拉第电磁感应定律又遵循楞次定律。
只是因为自感线圈内的磁通量的变化率与线圈内的电流的变化率成正比例，所以电流变化越快自感电动势越大。
2. 因为自感现象是以电流变化为主线展开讨论的，所以在研究自感问题时，应首先研究电流的变化情况。
因电流的变化引起磁场的变化，磁场的变化引起磁通量的变化，磁通量的变化产生自感电动势，自感电动势总是阻碍电流的变化。
但阻碍电流的变化不等于阻止电流的变化。
3.在具体分析自感支路对其他电路影响时，如果自感支路的电流在减少则应该把产生自感电动势的线圈看作新的电源，把研究的电路简化为一含源电路处理。
如果自感支路中的电流在增大，自感线圈就相当于一个接反了的电源。
4.线圈的自感系数是由线圈自身的性质决定的,与线圈中的电流无关。
这一点就象导体的电阻与导体中的电流无关一样。
影响线圈自感系数的因素很多，但有无铁芯是一个最明显的因素，这一点一定要十分清楚。
5.日光灯电路是利用自感现象的一个常见的例子。
日光灯镇流器的作用有两个方面：一是在启动时给灯管提供高电压；二是在正常使用时限制通过灯管的电流。
6. 分析日光灯的电路图时，应以日光灯管为中心。
启动器与日光灯管并联，镇流器与日光灯管串联，这样分析有利于记忆掌握日光灯的电路图，也有利于理解启动器和镇流器的工作原理。
[范例精析]例1 （1997年高考试题）如图16-6-1示的电路中，A 1和A 2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：[ ]A.合上开关K 接通电路时A 2先亮，A 1后亮最后一样亮B.合上开关K 接通电路时，A 1和A 2始终一样亮C.断开开关K 切断电路时，A 2立刻熄灭，A 1过一会儿熄灭D.断开开关K 切断电路时，A 1和A 2都要过一会儿才熄灭解析：合上开关K 接通电路时L 阻碍电流增大，所以A 2先亮、A 1后亮。
高中物理§3.6-自感现象涡流
第六节自感现象涡流教学目标：1、了解什么是自感现象、自感系数和涡流，知道影响自感系数大小的因素。
2、了解自感现象的利用和危害的防止。
3、初步了解日光灯、电磁炉等家用电器工作的自感原理。
4、利用对自感现象的想象培养想象能力，体验将物理知识应用于生活的过程。
5、体会科技成果对生活的广泛影响，培养对涡流现象的广泛、神奇的应用产生兴趣。
教学过程：一、学习新知识1、电磁感应现象原理：E1==Δφ/Δt 提问2、自感现象3、电感器线圈演示讲解自感（系数）：匝数越多，自感系数越大；加如铁芯，自感系数增大。
作用：有阻碍交流的作用实例：变压器（即互感器）、日光灯电子镇流器个例分析危害：城市无轨电车弓型拾电器电弧火花-烧蚀开关、危及行人。
4、涡流及其应用现象：阻尼摆演示-设问-探究-释疑概念及成因：空间磁通量变化，空间中的导体就会感应出电流，即涡流。
应用：变压器硅钢片设计原理： --- 解释：为什么变压器要有冷却装置？电磁炉发热原理：金属探测器：危害：使得变压器及电机铁芯内感应涡流，发热，影响绝缘性能乃至导致火灾事故。
防止办法：铁芯分片组叠，并彼此绝缘。
二、巩固新知识1、小结：自感-涡流-现象-规律-应用2、阅课文：P78-813、练习：（课本）P81—1、2（讲）、3（提示：自感系数因素）、4（启发分析）、5（启发讲述）4、作业：后记：1、电磁炉原理：电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的。
电磁炉的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的。
电磁炉加热原理如图所示，灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板（结晶玻璃），台面下边装有高频感应加热线圈（即励磁线圈）、高频电力转换装置及相应的控制系统，台面的上面放有平底烹饪锅。
其工作过程如下：电流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场。
第五节自感现象第六节日光灯原理第七节涡流略
本题属于断电自感问题，根据 P＝I2R 可知，灯 A 能否闪亮，取决于断电瞬 间流过 A 的电流是否更大一些．
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瀚海导与练 成功永相伴
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要点突破
典例精析
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针对训练 11：如图所示，设电源的电动势为 E＝10 V，内阻不计，L 与 R 的电阻均为 5 Ω，两灯泡的电阻均为 Rs＝10 Ω：
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1．对自感电动势的进一步理解 (1)自感电动势产生的原因：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)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，电流仍在变化，只是使原电流 的变化时间变长． (3)自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势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． (4)自感电动势的大小：与电流变化的快慢有关，还跟线圈的自感系数有关，但线圈的自 感系数决定于自身因素，跟线圈中是否通以电流、电流大小以及电流变化的快慢均无关．
思路点拨：在电路断开时，自感线圈的自感电动势阻碍原电流的减小，此时自感线圈在 电路中相当于一个电源，表现为两个方面：一是自感电动势所对应的电流方向与原电流方向 一致；二是在断电瞬间，自感电动势所对应的电流大小与原电流的大小相等，以后此电流开 始缓慢减小到零．
《自感现象 涡流》 讲义
《自感现象涡流》讲义一、自感现象（一）自感现象的定义当一个线圈中的电流发生变化时，它所产生的变化的磁场会在线圈自身中产生感应电动势，这种现象称为自感现象。
举个简单的例子，当我们接通或断开一个电路中的灯泡时，如果这个电路中存在一个电感线圈，我们会发现灯泡的亮灭并不是瞬间完成的，而是有一个短暂的延迟或闪烁，这就是自感现象在起作用。
（二）自感电动势自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势。
自感电动势的大小与通过线圈的电流的变化率成正比，还与线圈的自感系数有关。
自感系数是一个与线圈的形状、大小、匝数以及是否有铁芯等因素有关的物理量。
一般来说，线圈的匝数越多、横截面积越大、长度越短、有铁芯时，自感系数就越大，自感现象就越明显。
（三）自感现象的应用和防止自感现象在生活中有很多应用。
比如，日光灯中的镇流器就是利用自感现象来产生瞬间高电压，使灯管内的气体导电发光。
然而，自感现象有时也会带来一些问题。
在一些含有大电感的电路中，比如大型电机的启动和停止过程中，由于自感电动势的存在，可能会产生很大的瞬间电流，对电路和设备造成损害。
为了防止这种情况的发生，通常会采取一些措施，如在电路中串联电阻、使用续流二极管等。
二、涡流（一）涡流的定义当块状金属在变化的磁场中，或者在磁场中运动时，金属块内会产生感应电流。
由于金属块的电阻很小，所以电流在金属块内可以形成强大的环流，这种电流叫做涡流。
（二）涡流的热效应涡流在金属块内流动时会产生热量。
在很多情况下，我们可以利用涡流的热效应来为我们服务。
比如，在工业生产中，利用高频交流电通过特制的金属块来加热金属材料，进行淬火、焊接等操作。
但在某些情况下，涡流的热效应也会带来危害。
例如，变压器和电机的铁芯在工作时会产生涡流，导致铁芯发热，不仅浪费能量，还可能会损坏设备。
为了减少涡流带来的损失，通常会把铁芯做成片状，并且片与片之间相互绝缘，以增大电阻，减小涡流。
（三）涡流的机械效应除了热效应，涡流还具有机械效应。
高考物理 核心要点突破系列 第16章第五节第六节《自感现象》课件 新人教选修32《日光灯原理》课件
【解析】 当S闭合，L的自感系数很大，对电流的阻碍作用较大．电源输出电流的通道是D1和D2串联后与电源相连，故D1和D2同时亮，随着通过L的电流增大，L的直流电阻不计，L的分流作用增大，D1中的电流逐渐减小为零．由于总电阻变小，总电流变大，D2中的电流增大，灯变得更亮；当S断开，D2中无电流，立即熄灭．而电感L将要维持它的电流不变，因L与D1组成回路，D1将亮一下后再灭，故选项D正确． 【答案】 D
电流发生变化
电流变化的快慢和自感系数
越大
越多
大
亨利
二、日光灯 图16－5－1 1．日光灯电路：如图16－5－1，主要由灯管、_______、________组成．日光灯管点燃时，电压比220 V电压高，工作时电压_______220 V.
镇流器
启动器
小于
2．启动器 (1)构造：静触片、用________制成的U形动触片、还有一个电容器作为附件与小氖泡并联． (2)作用：使电路短暂接通再将__________． 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_____，产生很高的__________．这个自感电动势的方向与原来电源的电压方向_________，它们合在一起，形成一个__________，加在灯管两端，使灯管中的气体放电，于是灯管成为电流的通路，开始发光． 日光灯正常发光时，镇流器起着__________的作用，保证日光灯的正常工作．
自感现象及日光灯原理.ppt
以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰
撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸
气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发
下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。日光灯正常发光后。由
于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，自感电动
灭
，
而
断 电 自 感
现象分析
要 闪 亮 一 下 才 熄 灭
为 什 么 灯 不 是 立 即
熄
灭
，
而
？ S断开 通过线圈的电流I 减小 ？ ？ 穿过圈的磁通量减小
？ 线圈产生感应电动势
阻碍电
流减小（补偿）
灯逐渐熄灭
1 感应电流方向如何？
2 原电流方向如何？
I
3 通过灯的电流怎样变化？ O
t
线圈中电流的变化情况:
引起引起产生 Nhomakorabea形成 产生
I变 B变 ф变 E感 I感 B感
阻碍
阻碍
阻碍
自感现象是电磁感应现象的特例
(1 ) 通电自感：电流通过线圈时，线圈产生磁场，线圈因 此具有磁场能，即刚通电时，电能首先要转化为线圈磁场能， 再才转化为B灯的电能，故B灯过一会儿才亮。
A
B
(2) 断电自感：S断开前，线圈中有电流，则线圈中有磁 场能，S断开后，线圈存有的磁场能通过灯释放出来，使灯 延迟熄灭。
如图所示，由于两 根平行导线中的电流方 向相反，它们的磁场可 以互相抵消，从而可以 使自感现象的影响减弱 到可以忽略的程度。
探究日光灯电路
点亮电压：千伏左右
36W
日 正常工作电压：108V 光 灯
电路电压：220V
第6节 自感日光灯
第6节自感日光灯一．知识梳理与典型例题分析一、自感（一）自感现象和自感电动势1．自感现象：由于线圈本身的而产生的电磁感应现象．2．自感电动势：由于自感现象而产生的电动势．3．自感电动势对电流的作用：电流增加时，自感电动势阻碍；电流减小时，自感电动势．4．实验与探究电自感电自感（二）对自感现象和自感电动势的理解1．对自感电动势的理解(1)自感电动势产生的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，因而在原线圈中产生感应电动势．(2)自感电动势的作用阻碍原电流的变化，而不是阻止，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)自感电动势的方向当原电流增大时，自感电动势方向与原电流方向相反，电流减小时，自感电动势方向与原电流方向相同．2．自感现象的分析思路(1)明确通过自感线圈的电流怎样变化(是增大还是减小)．(2)判断自感电动势方向．电流增强时(如通电)，自感电动势方向与原电流方向相反；电流减小时(如断电)，自感电动势方向与原电流方向相同．(3)分析电流变化情况，电流增强时(如通电)，自感电动势方向与原电流方向相反，阻碍原电流增加，电流逐渐增大．电流减小时(如断电)，由于自感电动势方向与原电流方向相同，阻碍减小，线圈中电流方向不变，电流逐渐减小．（注意：自感电动势阻碍原电流的变化，而不是阻止，电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长．）（二）对通电自感和断电自感现象的分析1．两种实验现象路电流I1逐渐增大，灯泡A1渐变亮电流逐渐减小2.产生原因(1)在通电自感中，两个灯泡为什么不同时亮起？在接通电路的瞬间，线圈L中的电流从无到有，发生了变化，电流的磁场使穿过线圈的磁通量增加，产生了自感电动势，阻碍原电流的变化(根据楞次定律知自感电动势在这里就是反电动势)，阻碍并不是阻止，该电流照常增大，最后达到稳定；而A2支路是纯电阻(2)在断电自感中，灯泡为什么会闪亮一下再熄灭？在断开电路的瞬间，通过线圈L的电流要发生从有到无的变化，使穿过线圈的磁通量迅速变小，由于电磁感应，线圈中产生了自感电动势来阻碍这种变化，此时由电源对灯泡A提供的电流已经消失，自感电动势给灯泡供电，使灯泡不立即熄灭．若自感电动势对灯泡提供的瞬间电流比此前电源提供的原电流大，灯泡就会出现闪亮一下的现象；若自感电动势给灯泡提供的瞬间电流不如原来电流大，只是延迟熄灭，不会出现闪亮一下的情况．由楞次定律可知，自感电动势给灯泡提供的电流与原来电源提供的电流方向相反(特别提醒: 在处理通断电灯泡亮度变化问题时，不能一味套用结论，如通电时逐渐变亮，断电时逐渐变暗，或闪亮一下逐渐变暗．要具体问题具体分析，关键要搞清楚电路连接情况．决定自感瞬间电流和电源供给灯泡的电流大小的因素是它们的电阻．线圈对变化电流的阻碍作用与对稳定电流的阻碍作用是不同的．对变化电流的阻碍作用是由自感现象引起的，它决定了要达到稳定值所需的时间；对稳定电流的阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的，决定了电流所能达到的稳定值．)【例1】如图所示，线圈L 的自感系数很大，且其电阻可以忽略不计，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，随着开关S的闭合和断开的过程中，L1、L2的亮度变化情况是(灯丝不会断)( )．A ．S 闭合，L1亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S 断开，L2立即不亮，L1逐渐变亮B ．S 闭合，L1不亮，L2很亮；S 断开，L1，L2立即不亮C ．S 闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2亮度不变；S 断开，L2立即不亮，L1亮一下才熄灭D ．S 闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2则逐渐变得更亮；S 断开时，L2立即不亮，L1亮一下才熄灭【变式1】如图所示的电路中，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( )．图1－6－2二、自感系数1．物理意义：描述的物理量，简称或．2．影响因素：线圈的、、、．线圈越粗、越长，匝数越多，其自感系数就；有铁芯时线圈的自感系数比没铁芯时．3．单位：亨利，简称亨，符号是H.常用的较小单位有和．三、日光灯（一）日光灯的构造及作用1．主要组成：、和．2．灯管(1)工作原理：管中气体导电时发出，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．3．镇流器的作用日光灯启动时：提供；日光灯启动后：．4．启动器(1)启动器的作用：．(2)启动器内电容器的作用：减小动、静触片断开时产生的，避免.（二）日光灯上的自感现象1．日光灯的启动当开关闭合时，电源把电压加在启动器的两极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长，从而接通电路，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过，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，两个触片分开，电路自动断开，通过镇流器的电流迅速减小，会产生很高的自感电动势，方向与原来电压方向相同，形成瞬间高压加在灯管两端，使灯管中的气体开始导电，于是日光灯管就成了电流通路，开始导电发光．日光灯在点燃时需要大约500 V～700 V的瞬时高压，这个高压是由镇流器产生的自感电动势与电源电压叠加后产生的2．日光灯的正常工作由于日光灯使用的是交流电源，电流的大小和方向做周期性变化，当交流电的大小增大时，镇流器上的自感电动势阻碍原电流增大，自感电动势与原电压反向，当交流电减小时，镇流器上的自感电动势阻碍原电流的减小，自感电动势与原电压同向，可见镇流器的自感电动势总是阻碍电流的变化，镇流器起降压、限流的作用．当日光灯点燃之后，它的电阻很小，只允许通过较小的电流，加在灯管两端只需几十伏的低压，这时需要镇流器的降压和限流，以保证日光灯的安全工作．这也是日光灯比普通白炽灯省电的原因．【例2】如图1－6－3是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯的发光情况，下列叙述中正确的是()．A．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【变式2】在日光灯电路中接有启动器、镇流器和日光灯管，下列说法中正确的是()．A．日光灯点亮后，镇流器、启动器都不起作用B．镇流器在点亮灯管时产生瞬时高压，点亮后起降压限流作用C．日光灯点亮后，启动器不再起作用，可以将启动器去掉D．日光灯点亮后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光，并能降低对电能的消耗【例3】如图所示，L是自感系数很大、直流电阻很小的线圈，电表的零刻度在表盘的中央，且量程较大，闭合开关S，各表的指针都偏向零刻度的右边．则在断开开关S的瞬间，哪几个表的指针偏向零刻度的左边()．A．A1 B．A2C．A3 D．V【变式3】．如图甲、乙所示电路中，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()．甲乙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，然后渐渐变暗二、随堂巩固练习1．一个线圈的电流在均匀增大，则这个线圈的()．A．自感系数也将均匀增大B．自感电动势也将均匀增大C．磁通量的变化率也将均匀增大D．自感系数、自感电动势都不变2．关于线圈的自感系数，下列说法中正确的是()．A．线圈中产生的自感电动势越大，线圈的自感系数一定越大B．线圈中电流变化越快，自感系数越大C．线圈中电流为零时，自感系数也为零D．线圈的自感系数是由线圈本身的几何尺寸及铁芯情况决定的量3．如图所示的电路中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()A．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A2先灭D．接通时A2先达最亮，断开时A2先灭4．如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻忽略不计．当开关K闭合时，下列说法正确的是( )．A．A比B先亮，然后A熄灭B．B比A先亮，然后B逐渐变暗，A逐渐变亮C．A、B一起亮，然后A熄灭D．A、B一起亮，然后A逐渐变亮，B的亮度不变5．关于镇流器的作用，下列说法中正确的是( )．A．在日光灯点燃时，产生瞬时高压B．在启动器两触片接触时，产生瞬时高压C．在日光灯正常发光后，起限流和降压作用D．在日光灯正常发光后，使日光灯两端电压稳定在220 V6．如图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．关于日光灯的原理，下列说法不正确的是( )．A ．日光灯启动，利用了镇流器中线圈的自感现象B ．日光灯正常发光时，镇流器起着降压限流的作用C ．日光灯正常发光后取下启动器，日光灯仍能正常工作D ．日光灯正常发光后取下启动器，日光灯不能正常工作7．如图中电感线圈L 的电阻为R L ，小灯泡的电阻为R ，小量程电流表G 1、G 2的内阻不计．当开关S 闭合且稳定后，电流表G 1、G 2的指针均偏向右侧(电流表的零刻度在表盘的中央)，则当开关S 断开时，下列说法中正确的是( )A ．G 1、G 2的指针都立即回到零点B ．G 1缓慢回到零点，G 2立即左偏，然后缓慢回到零点C ．G 1立即回到零点，G 2缓慢回到零点D ．G 2立即回到零点，G 1缓慢回到零点8．如图所示，电路中A 、B 是规格相同的灯泡，L 是自感系数较大直流电阻可忽略不计的线圈，那么 （ ）A ．闭合S ，A 、B 同时亮，然后A 变暗后熄灭B 更亮B ．闭合S ，B 先亮，A 逐渐变亮，最后A 、B 亮度相同C ．断开S ，A 和B 均闪亮一下后熄灭D ．断开S ，B 立即熄灭，A 闪亮一下后熄灭。
《自感 日光灯工作原理》课件
三、自感现象的应用和防止
2．危害：在切断自感系数很大， 电流很强的电路的瞬间，产生 很高的自感电动势，形成电弧， 在这类电路中应采用特制的开 关，精密电阻可采用双线并绕 来清除自感现象．
举例
例1.如图12-8-1所示，电路中，L为自感系数较大
的线圈，开关接通且稳定后L上电流为1A，电阻R上电
流为0.5A，当S突然断开后，R上的电流由 A开
回顾：在做右图实验 时，由于线圈A中电 流的变化，它产生的 磁通量发生变化，磁 通量的变化在线圈B 中激发了感应电动势
思考：线圈A中电流的变化会在线圈A中激发感 应电动势吗？
电磁感应
自感现象 日光灯工 作原理
一、自感现象
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叫做自感现象。
2、自感现象对电路的影响——观察两个实 验
通电自感 断电自感
现象： 灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮 起来。 问题：与线圈相连的灯泡为什么要过一会才亮？
解释：在接通电路的瞬间，电路中的电流增大， 穿过线圈L的磁通量也随着增大，因而线圈中必 然会产生感应电动势，这个感应电动势阻碍线 圈中电流的增大，所以通过A1的电流只能逐渐 增大，灯泡A1只能逐渐亮起来。
极和一个固定电极封装在一个氖气泡里。
刚接通日光灯电源开关时，因为日光灯管还没有点 燃，所以通过镇流器的电流很小，镇流器的压降也很小 ，近220V的交流电压使启辉器氖气泡产生辉光放电，双 金属片电极受热变形与固定电极接通，使镇流器、日光 灯管灯丝、启辉器串联通电，完成对日光灯管灯丝的预 热；同时，由于氖气泡内两电极接通，使启辉器氖气泡 辉光放电结束，双金属片电极冷却变形与固定电极分离 ，使通过镇流器的电流突然中断。
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(a)
(b) (乙)
(c)
A．启动器两容脚与启动器座接触不良 B．电容器断路 C．电容器被击穿而短路 D．镇流器自感系数太大
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解析：在题图所示的电路中，当开关闭合后，电源把电压加在启动器的两极之间，使氖 气放电而发出辉光． 辉光产生的热量使 U 形动触片膨胀伸长， 跟静触片接触而把电路接通． 于 是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过．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．在电路突然中断的瞬间，由于镇流器中 的电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，方向与原来电压的方向相同，这个自感电动势 与电源电压加在一起，形成一瞬时高压，加在灯管两端，使灯管中的气体开始放电，于是日 光灯管成为电流的通路开始发光． 若电容器被击穿短路，则无启动器突然断开而在灯管两端加瞬时高压的过程，无法使灯 管、灯丝之间的水银蒸气导电，而仅仅是灯管两端灯丝通过短路的电容器处在导电状态，所 以出现灯管两端亮而中间不亮的情形．
(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，所以它的图象应为如图所示(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．
答案：(1)10 V (2)见解析图
解析：断开开关 S，A 图由于电容被充电，开关 S 处仍将产生电弧；B、C 图闭合开关 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．
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8．如图所示，为了使开关断开的瞬间小灯泡能较原来先亮一下再熄灭，则(
答案：AD.
本题属于断电自感问题，根据 P＝I2R 可知，灯 A 能否闪亮，取决于断电瞬 间流过 A 的电流是否更大一些．
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针对训练 11：如图所示，设电源的电动势为 E＝10 V，内阻不计，L 与 R 的电阻均为 5 Ω，两灯泡的电阻均为 Rs＝10 Ω： (1)求断开 S 的瞬间，灯泡 L1 两端的电压； (2)画出断开 S 前后一段时间 L1 内电流随时间的变化规律．
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解析：电源把电压加在启动器的两极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使 U 形动触片膨胀伸展，跟静触片接触把电路接通．电路接通后，启动器的氖气停止放电，U 形动触片冷却收缩，两个触片分开，电路自动断开．故选 ABD.
答案：ABD.
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解析：(1)电路稳定工作时，由于 a、b 两点的电势相等，导线 ab 上无电流流过． E 10 因此通过 L 的电流为 IL＝ ＝ A＝1 A. 2R 10 E 10 流过 L1 的电流为 Is＝ ＝ A＝0.5 A. 2Rs 20 断开 S 的瞬间，由于线圈要想维持 IL 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＝ILRs＝10 V(正常工作时为 5 V)．
解析：电路稳定时，IA>IBC，开关 S 打开时，线圈 L 相当于电源，b 点电势高于 a 点， 给 A、B、C 供电，A 灯的电流从 IA 逐渐减为零，A 灯逐渐熄灭，B、C 灯的电流从 IBC 变为 IA 逐渐减为零，B、C 灯闪亮后缓慢熄灭．选项 B 正确．
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1．对自感电动势的进一步理解 (1)自感电动势产生的原因： 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)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，电流仍在变化，只是使原电流 的变化时间变长． (3)自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势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． (4)自感电动势的大小：与电流变化的快慢有关，还跟线圈的自感系数有关，但线圈的自 感系数决定于自身因素，跟线圈中是否通以电流、电流大小以及电流变化的快慢均无关． ①线圈对恒定电流的阻碍作用仅体现在线圈的电阻上， 对变化电流的阻碍作用 主要体现在自感电动势的阻碍上． ②感应电流的大小小于等于原电流．
答案：C.
日光灯正常工作时，镇流器起着降压限流作用，不可去掉；启动器处于断开 状态，可以去掉．
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针对训练 21：启动器是由电容和氖管两大部分组成，其中氖管中充有氖气，内部有静触 片和 U 形动触片．通常动、静触片不接触，有一个小缝隙，则下列说法中正确的是( ) A．当电源的电压加在启动器两极时，氖气放电并产生热量，导致双金属片受热膨胀 B．当电源的电压加在启动器两极后，启动器的两个触片才接触，使电路有电流通过 C．电源的电压加在启动器两极前，启动器的两个触片就接触着，电路就已经有电流通 过 D．当电路通电后，两个触片冷却，两个触片重新分离
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日光灯的发光原理及镇流器的作用 【例 2】 如图所示是日光灯的构造示意图．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( )
A．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
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能力提升 6．在图所示的日光灯工作原理电路图中．
(1)开关合上前，启动器的静触片和动触片是________的(填“接通”或“断开”)； (2)开关刚合上时，220 V 电压加在________上，使________导电发出辉光； (3)日光灯启动瞬间，灯管两端电压________220 V(填“大于”、“等于”或“小于”)； (4)日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片________(填“接通”或“断开”)，镇 流器起着________作用，保证日光灯正常工作； (5)启动器中的电容器能使________________，没有电容器，启动器也能工作．
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第五节 自感现象 第六节 日光灯原理 第七节 涡流(略)
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2．启动器和镇流器的作用 (1)启动器的作用：是通过它的接通和断开过程，使镇流器产生与电源电压方向相同的高 出电源电压很多的瞬间感应电动势，从而点燃日光灯．它相当于一个自动开关． (2)镇流器的作用：在灯管启动时，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． 在日光灯启动后，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低于电源电压，此要求也是通过镇流器来实现的．此时， 镇流器的作用是“降压限流”．
答案：(1)断开 (2)启动器 氖气 (3)大于 (4)断开 降压限流 (5)动、静触片在分离时不产生火花
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7．在实际生产中，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，线圈会产生很高的自感电动势，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，在下图的设计的方案中可行的是 ( D )
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9．(2010 年四川省德阳市模拟)如图所示电路中，L 是一电阻可忽略不计的电感线圈，a、 b 为 L 上的左右两端点，A、B、C 为完全相同的三个灯泡，原来开关 S 是闭合的，三个灯 泡均在发光．某时刻将开关 S 打开，则下列说法正确的是( B )
A．a 点电势高于 b 点，A 灯闪亮后缓慢熄灭 B．b 点电势高于 a 点，B、C 灯闪亮后缓慢熄灭 C．a 点电势高于 b 点，B、C 灯闪亮后缓慢熄灭 D．b 点电势高于 a 点，B、C 灯不会闪亮只是缓慢熄灭
创新探究
典例精析