自感现象

一、自感现象

1．自感现象：当导体中电流发生变化时，导体本身就产生感应电动势，这个电动势总是______导体中原来电流的变化的．这种由于____________________发生变化引起的电磁感应现象叫自感现象．2．自感电动势：在自感现象中产生的_______叫做自感电动势．阻碍导体线圈本身的电流电动势3．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D2_______________ _____电流的增加断电自感先闭合开关使灯泡亮起来，然后将开关断开，会发现灯泡________________ _____电流的减小缓慢变亮阻碍猛亮一下后再熄灭阻碍1．在断电自感现象中灯D一定“闪亮”一下才熄灭吗？提示：不一定，关键看断电瞬间流过灯D的电流是否大于原来电流，若大于原电流则闪亮．思考感悟2．自感系数自感系数L简称自感或电感，是由线圈本身性质决定的，跟线圈的_____、______、______等因素有关．横截面积越____，匝数越___，它的自感系数就越大，另外有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时要_______单位：________常用的还有_________、________1 H＝___ mH＝___ μH. 形状体积匝数大多大得多．亨利(H)．毫亨(mH) 微亨(μH). 103 106 三、自感的典型应用——日光灯按如图1－6－1所示连接日光灯电路．1．日光灯构造：主要由灯管、________、_______组成．2．镇流器的作用：启动时产生___________，在正常工作时起到__________的作用．? 2．若将日光灯接在220 V的电源上，日光灯正常工作时灯管两端电压一定是220 V吗？提示：不是，正常工作时镇流器降压限流，日光灯管两端电压小于220 V. 镇流器启动器瞬时高电压降压限流核心要点突破一、对自感电动势的理解及自感现象的分析思路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(增反减同)．(3)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．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(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)，由于自感电动势方向与原电流方向相反，阻碍增加，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．即时应用即时突破，小试牛刀) 1．(2010年高考海南卷)下列说法正确的是() A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势B．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反C．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D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反解析：选AC.由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中的电流不变时，不产生自感电动势，A对；当线圈中的电流反向时，相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，B错；当线圈中的电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，所以选项C正确，同理可知选项D错误．二、日光灯的工作原理1．日光灯发光原理灯管内充有微量氩和稀薄汞蒸气．两端有灯丝，内壁涂有荧光物质．其发光原理如下流程：图1－6－2 2．启动器的作用(1)构造：如图1－6－3所示，它是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装上两个电极，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．(2)作用：当开关闭合时，电源把电压加在启动器两极之间，使氖气放电发出辉光，辉光产生的热量使双金属片受热膨胀，内层膨胀幅度

大一些，使U形动触片膨胀伸长跟静触片接触而把电路导通，于是镇流器中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，在电路突然中断瞬间，镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压，这个高压和电源电压加在灯管两端使灯管中的汞蒸气开始放电导通，使日光灯发光．归纳一句：利用氖管的辉光放电，起着自动把电路接通和断开为镇流器产生瞬时自感高压的作用．3．镇流器的作用镇流器是一个带铁芯的线圈，其自感系数很大．镇流器在日光灯启动阶段和正常发光阶段，起着不尽相同的作用，具体表现为：(1)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，否则就会将灯管烧坏．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．(2)日光灯的工作过程分为预热阶段、点燃阶段和正常发光阶段．在不同阶段，镇流器的作用不同．在点燃时，镇流器的作用是提供瞬时电压；在正常发光时，镇流器起降压限流作用．即时应用即时突破，小试牛刀) 2．对于日光灯的下列说法中正确的是() A．启动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，都是由灯丝产生足够热量时发光的D．启动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：选D.启动时，启动器起接通电路作用，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．课堂互动讲练自感现象的分析例1 如图1－6－4所示，LA、LB是两个完全相同的小灯炮，灯泡电阻r>R.L是一个自感系数很大的线圈，它的电阻和R相等．由于自感现象，当开关接通或断开时，下列说法正确的是() 图1－6－4 A．S接通时，灯泡LA先亮，LB 后亮B．S接通时，IA＝IB C．S断开，LB先熄灭，LA则先闪亮一下再熄灭D．S断开时，IA＝IB 【精讲精析】S接通时，L中产生与电流方向相反的电动势，阻碍作用很大，相当于断路．因此LA和LB同时亮，且LA亮度大，即IA>IB，故AB错误．当达到稳定时，LA和LB亮度相同，此时IA＝IBIA，因此LA先闪亮一下再熄灭，故C正确．开关断开后，无电流通过LB，因此LB先熄灭．故D错误．【答案】 C 【方法总结】若电路中的电流发生变化，电感L的作用总是阻碍电流的变化；当电路稳定时，电感L相当于一段导体，若电感L有直流电阻，则相当于定值电阻的作用；若无直流电阻，则它相当于一根短路导线．自感现象中的图像问题例2 (2010年高考江苏卷)如图1－6－5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UAB随时间t变化的图像中，正确的是() 图1－6－5 【自主解答】闭合开关S后，灯泡D直接发光，电感L的电流逐渐增大，电路中的总电流也将逐渐增大，电源内电压增大，则路端电压UAB逐渐减小；断开开关S后，灯泡D中原来的电流突然消失，电感L中的电流通过灯泡形成的闭合回路逐渐减小，所以灯泡D中电流将反向，并逐渐减小为零，即UAB反向逐渐减小为零，所以选项B正确．【答案】 B 【方法总结】通电时，线圈中的电流逐渐增大到稳定值，断电时，线圈中的电流方向不变，电流逐渐减小．日光灯的原理分析例3 在日光灯工作原理中，如图1－6－7所示，简述其原理并完成以下问题：(1)开关合上前，启动器的静金属片和动金属片是______(填“接通的”或“断开的”);(2)开关刚合上时，220 V交流电压加在________之间，使氖泡发出辉光；(3)日光灯启动瞬间，灯管两端的电压________220 V(填“高于”“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________的作用，保证日光灯正常工作；(5)启动器中的电容器能________，没有电容器，启动器也能工