自感現(xiàn)象中的電磁感應應用

1、    自感現(xiàn)象中的電磁感應應用    電磁感應內(nèi)容歷年來在高考中都占著重要位置，包括電磁感應定律、磁通量、楞次定律、自感、渦流等內(nèi)容，其中自感現(xiàn)象作為常見的電磁感應現(xiàn)象，在實際生活中也有很多應用。概述自感現(xiàn)象從本質(zhì)上來說只是一種的電磁感應現(xiàn)象，是由于流經(jīng)導體或者線圈本身的電流變化的時候而在導體或者線圈自身產(chǎn)生了感應電動勢的電磁感應現(xiàn)象。這樣產(chǎn)生的感應電動勢又叫作自感電動勢，根據(jù)楞次定律，這個自感電動勢產(chǎn)生之后會阻礙線圈磁通量的變化，即通過阻礙線圈中原電流的變化來實現(xiàn)的，從而使得原電流的變化時間延長的電磁感應現(xiàn)象。對于線圈，我們知道，由于感生電動勢的存在

2、，線圈在電流變化的電路中除了普通的歐姆電阻以外，還存在感抗，阻礙電流的變化，除了在交流電路中存在，在直流電路開關(guān)“閉合”和“斷開”的瞬間，自感電動勢的效果也比較明顯，即線圈中的電流是不能發(fā)生突變的，這樣的線圈我們又叫自感線圈。下面對比在開關(guān)“閉合”“斷開”以及電路穩(wěn)定時，在只有小燈泡和只有自感線圈的直流電路中，流過小燈泡和自感線圈的電流大小的比較（自感線圈在穩(wěn)定的直流電路中的電阻和小燈泡的電阻相同，均為r），如表1。通電自感與斷電自感通電自感，顧名思義，即在開關(guān)閉合的瞬間，討論自感線圈的自感現(xiàn)象。斷電自感即在開關(guān)斷開的瞬間，討論自感線圈的自感現(xiàn)象。例1：如圖1，自感線圈l的自感系數(shù)比較大，在開

3、關(guān)閉合后，小燈泡能夠正常發(fā)光，那么閉合開關(guān)和斷開開關(guān)的瞬間，觀察到的現(xiàn)象是（ ）。a.閉合開關(guān)s后小燈泡逐漸變亮，斷開開關(guān)s小燈泡立即熄滅。b.閉合開關(guān)s后小燈泡立即亮，斷開開關(guān)s小燈泡立即熄滅。c.閉合開關(guān)s后小燈泡逐漸變亮，斷開開關(guān)小燈泡比原來更亮一下后再慢慢熄滅。d.閉合開關(guān)s后小燈泡立即亮，斷開開關(guān)s小燈泡比原來更亮一下再慢慢熄滅。分析：電路中小燈泡的亮度直接反映了流過小燈泡的電流，即流過小燈泡的電流越大，小燈泡越亮，則在開關(guān)閉合的瞬間，電路中的電流本來應該迅速增大，但因為有自感線圈的原因，根據(jù)電磁感應中的楞次定律，自感線圈會阻礙電流的迅速增加，所以燈泡應該是逐漸變亮；再看開關(guān)斷開的瞬

4、間，此時不能進入出題者的陷阱中，開關(guān)斷開的瞬間，電路處于開路狀態(tài)，不會有電流流過小燈泡，小燈泡會立即熄滅。所以，選a。小結(jié)：要解決自感問題，就要好好地運用電磁感應現(xiàn)象中總結(jié)出的楞次定律，即電磁感應產(chǎn)生的感應電流的效果總是要反抗引起感應電流產(chǎn)生的原因，不過注意是在閉合回路的前提下的。自感在生活中的應用電感鎮(zhèn)流器中的自感現(xiàn)象，普通日光燈中，啟輝器和鎮(zhèn)流器不可或缺，其中電感鎮(zhèn)流器是一個帶鐵芯的線圈，匝數(shù)很多并且為閉合鐵芯，自感系數(shù)很大，其在日光燈中的工作原理如下。如圖4所示，即為電感鎮(zhèn)流器日光燈的電路示意圖，在電感鎮(zhèn)流器日光燈啟動時，將開關(guān)閉合，電源電壓加在啟輝器的兩極上，使其中的氖氣發(fā)出輝光，發(fā)出

5、輝光伴隨的熱量使啟輝器中的u型片膨脹變形，直至把電路接通，電路接通后燈管的燈絲有電流流過開始預熱，啟輝器兩端的電壓也開始降低，氖氣也無法再發(fā)出輝光加熱u型片，u型片冷卻、收縮，兩個觸片分離，電路斷開瞬間，通過鎮(zhèn)流器的電流急劇減小，自身產(chǎn)生一個高壓，這個高壓足夠?qū)艄苤械墓魵猓瑥亩跓艄苤行纬赏?，使日光燈發(fā)光。日光燈正常發(fā)光的工作電壓需要低于220v，此時在交流電路中鎮(zhèn)流器還起到了限制燈管兩端的電壓的作用。根據(jù)電感鎮(zhèn)流器日光燈的工作原理不難看出，在啟動時我們可以看到啟輝器閃爍以及聽到燈管中汞蒸氣被擊穿的聲音，噪聲比較大，特別是在長期使用之后，日光燈的閃爍會更為明顯，因此電子鎮(zhèn)流器開始逐漸取代

6、了電感鎮(zhèn)流器。結(jié)論綜上所述，如果通過自感線圈中的電流發(fā)生變化，自感線圈就會自發(fā)的產(chǎn)生自感電動勢，根據(jù)電磁感應中的楞次定律，自感電動勢的作用僅僅是阻礙并延緩原電流的變化過程，并不能夠進行阻止原電流變化，更加不會逆轉(zhuǎn)原電流的變化。換句話說，自感電動勢的阻礙作用可以比作力學中的慣性現(xiàn)象，自感電動勢想幫助自感線圈保持磁通量這個“慣性”，從而想減緩磁通量的變化。通過對自感現(xiàn)象的理解，我們能夠?qū)﹄姶鸥袘F(xiàn)象的本質(zhì)進行更深層次的探究。參考文獻1李勝強.對一道自感圖像題的深入分析j.數(shù)理化解題研究，2016（16）：60-61.2程夢輝.聚焦電磁感應中的綜合問題j.中學生數(shù)理化，2016（4）：31-32.3

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