2020高中物理第一章電磁感應(yīng)6自感學(xué)案教科版選修3-2

1、精品6自感知識脈絡(luò)學(xué)習(xí)目標(biāo)1知道什么是自感現(xiàn)象并理解自感電動勢的 作用2知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理 量，知道其單位及影響因素 (重點(diǎn) ) 3知道日光燈管的結(jié)構(gòu)和工作原理4會判斷通電自感和斷電自感中燈泡亮度的 變化 ( 重點(diǎn)、難點(diǎn) ) 自 主 預(yù) 習(xí)·探 新 知 知識梳理 ELLI t.、自感現(xiàn)象1實(shí)驗(yàn)探究：通電自感和斷電自感電路現(xiàn)象自感電動勢的作用通電自感接通電源的瞬間，燈泡 D1 慢慢變亮阻礙電流的增加斷電自感斷開開關(guān)的瞬間，燈 泡 D 延遲熄滅有時 燈泡 D 會閃亮一下， 然后逐漸變暗阻礙電流的減小2自感系數(shù)(1) 物理意義：表征線圈產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)的大小(2) 決定

2、因素：自感系數(shù)是由線圈本身性質(zhì)決定的，跟線圈的形狀、體積、匝數(shù)等因素有關(guān)另外有無鐵芯 對線圈的自感系數(shù)影響很大(3) 單位：亨 (H) 、毫亨 (mH)、微亨( H)361 H10 自感現(xiàn)象(1) 自感：由于導(dǎo)體線圈本身的電流發(fā)生變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 (2) 自感電動勢：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢 (3) 作用：自感電動勢總阻礙導(dǎo)體中原電流的變化 二、自感系數(shù) mH 101自感電動勢大小公式 H.三、自感的典型應(yīng)用日光燈1日光燈的構(gòu)造及電路圖日光燈由燈管、燈絲、鎮(zhèn)流器和啟動器組成，燈管中充有微量的惰性氣體和稀薄的汞蒸氣，鎮(zhèn)流器、燈絲和 啟動器的電路是串聯(lián)的電路圖如圖 1-6-1 所示圖 1-

3、6-12啟動器的構(gòu)造及作用啟動器是一個充有氖氣的小玻璃泡， 里面有兩個電極， 一個是固定不動的靜觸片， 另一個是雙金屬片制成的 U型動觸片啟動器的作用是在開關(guān)閉合后，使電路短暫接通再將電路斷開，相當(dāng)于一個自動開關(guān)3鎮(zhèn)流器的作用在啟動器短暫接通電路再將電路斷開的瞬間， 鎮(zhèn)流器中的電流急劇減小， 產(chǎn)生很高的自感電動勢： 這個自感 電動勢的方向與原來電源的電壓方向相同，它們合在一起，形成一個瞬時高電壓，加在燈管兩端，使燈管中的氣 體放電，于是日光燈管成為電流的通路，開始發(fā)光日光燈正常發(fā)光時，鎮(zhèn)流器在電路中起著降壓限流作用，保證日光燈的正常工作 基礎(chǔ)自測 1思考判斷(1) 自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原電

4、流的變化( )(2) 自感電動勢的方向一定與原電流的方向相反( ×)(3) 通過線圈的電流增大的越來越快，則自感系數(shù)變大( ×)(4) 日光燈正常發(fā)光后，拿掉啟動器，日光燈將熄滅( ×)(5) 日光燈正常工作時，鎮(zhèn)流器起降壓限流的作用( )(6) 日光燈啟動時，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時高壓，從而使燈管中的氣體放電，開始發(fā)光2如圖 1-6-2 所示電路中，當(dāng)開關(guān) S 斷開瞬間 ( )圖 1-6-2A流經(jīng) R2 的電流方向向右，流經(jīng) L的電流方向向左B流經(jīng) R2 的電流方向向左，流經(jīng) L的電流方向向右C流經(jīng) R2和 L 的電流方向都向右D流經(jīng) R2和 L 的電流方向都向左A 在

5、 S斷開前，自感線圈 L中有自右向左的電流，斷開S后瞬間，通過 L的電流要減小，于是 L中產(chǎn)生自精品精品 感電動勢，阻礙自身電流的減小，但電流還是逐漸減小為零，原來跟L 并聯(lián)的電阻 R2，由于電源的斷開，向左的電流會立即消失，但此時它卻與 L 形成了串聯(lián)的回路， L 中維持的正在減弱的電流恰好從電阻R2中流過，方向由左到右 3若將圖 1-6-3 甲中啟動器換為開關(guān) S1，并給鎮(zhèn)流器并聯(lián)一個開關(guān) S2，如圖 1-6-3 乙所示，則下列敘述正 確的是 ( )圖 1-6-3A只把 S3 接通，日光燈就能正常發(fā)光B把 S3、 S1接通后， S2不接通，日光燈就能正常發(fā)光CS2 不接通，接通 S3、S1

6、后，再斷開 S1，日光燈就能正常發(fā)光D當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通S2，日光燈仍能正常發(fā)光C 一般日光燈啟動時瞬間把電源、燈絲、鎮(zhèn)流器接通，然后自動斷開，靠鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時高壓，使燈管內(nèi)氣體導(dǎo)電，所以啟動時既要使乙圖中S3閉合，又需使 S1瞬間閉合再斷開， A、B 錯， C對；正常工作時鎮(zhèn)流器起降壓限流作用，若把乙圖中 S2閉合，則鎮(zhèn)流器失去作用，日光燈不能正常工作，D錯 合 作 探 究·攻 重 難 對自感現(xiàn)象的理解1對自感電動勢的理解(1) 產(chǎn)生原因通過線圈的電流發(fā)生變化，導(dǎo)致穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，因而在原線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢(2) 自感電動勢的方向當(dāng)原電流增大時， 自感電動勢的方

7、向與原電流方向相反； 當(dāng)原電流減小時， 自感電動勢方向與原電流方向相 同( 即：增反減同 )(3) 自感電動勢的作用 阻礙原電流的變化，而不是阻止，原電流仍在變化，只是使原電流的變化時間變長，即總是起著推遲電流變 化的作用2對電感線圈阻礙作用的理解(1) 若電路中的電流正在改變，電感線圈會產(chǎn)生自感電動勢阻礙電路中電流的變化，使得通過電感線圈的電 流不能突變(2) 若電路中的電流是穩(wěn)定的，電感線圈相當(dāng)于一段導(dǎo)線，其阻礙作用是由繞制線圈的導(dǎo)線的電阻引起的3自感現(xiàn)象的分析思路明確通過自感線圈的電流的變化情況 增大或減小根據(jù)“增反減同”，判斷自感電動勢的方向分析阻礙的結(jié)果：電流增大時，由于自感電動勢的

8、作用，線圈中電流逐漸增大，與線圈串聯(lián)的元件中的電流 也逐漸增大；電流減小時，由于自感電動勢的作用，線圈中電流逐漸減小，與線圈串聯(lián)的元件中的電流也逐漸減 小 名師提醒 1 通電時， 自感線圈相當(dāng)于一個變化的電阻， 阻值由無窮大逐漸減小， 通電瞬間自感線圈處相當(dāng)于斷路2 斷電時，自感線圈相當(dāng)于電源，自感電動勢由某值逐漸減小到零 .3 電流穩(wěn)定時，自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)體 .（ 多選）如圖 1-6-4 所示的電路中， a、b、c為三盞完全相同的燈泡， L是一個自感系數(shù)很大、直流電阻為零的自感線圈，E為電源， S 為開關(guān)關(guān)于三盞燈泡，下列說法正確的是圖 1-6-4A合上開關(guān)， c、 b 先亮， a 后亮B合

9、上開關(guān)一會后， a、 b 一樣亮C斷開開關(guān)， b、c 同時熄滅， a緩慢熄滅D斷開開關(guān)， c 馬上熄滅， b 閃一下后和 a 一起緩慢熄滅思路點(diǎn)撥： 線圈的自感系數(shù)很大，能夠產(chǎn)生足夠大的自感電動勢線圈的直流電阻為零，電路穩(wěn)定后線 圈相當(dāng)于普通導(dǎo)線AB 閉合開關(guān) S時，由于線圈 L的自感作用，流過 a 燈的電流逐漸增大，所以 a 燈后亮， b、c燈與電源構(gòu) 成回路，所以 b、c 燈先亮，故 A正確；合上開關(guān)一會后，電路穩(wěn)定， L 是一個直流電阻為零的自感線圈，可視 為導(dǎo)線， a、b燈完全相同，并聯(lián)電壓相同，故 a、 b燈一樣亮，故 B正確；斷開開關(guān)瞬間， a、b 燈與線圈構(gòu)成閉 合回路，由于 L

10、的自感作用， a、b燈的電流要逐漸減小，故 c 燈馬上熄滅， a、b燈緩慢熄滅， C錯誤；由于電 路穩(wěn)定時， a、 b燈中電流相同，故 b燈無閃亮現(xiàn)象， D錯誤 通、斷電自感中燈泡亮度變化問題與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖通電時電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮燈泡立即變亮 ( 自感線圈電阻不可忽略 )斷電時電流逐漸減小，燈泡逐漸變暗，電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為 I 1、 I 2(1) 若 I 2I 1，燈泡逐漸變暗(2) 若 I2>I 1，燈泡閃亮后逐漸變暗， 兩種情 況燈泡電流方向均改變 針對訓(xùn)練 1(多選)如圖 1-6-5 所示的電路中，電源電動勢為 E，內(nèi)阻 r 不能忽略 R1

11、和 R2是兩個定值電阻， L是一個 自感系數(shù)較大的線圈開關(guān) S原來是斷開的，從閉合開關(guān) S 到電路中電流達(dá)到穩(wěn)定為止的時間內(nèi)，通過R1的電流 I 1 和通過 R2 的電流 I 2 的變化情況是 ( )【導(dǎo)學(xué)號： 24622031 】AI 1開始較大而后逐漸變小BI 1開始很小而后逐漸變大CI 2開始很小而后逐漸變大DI 2開始較大而后逐漸變小AC 閉合開關(guān) S時，由于 L 是一個自感系數(shù)較大的線圈，產(chǎn)生反向的自感電動勢阻礙電流的變化，所以開 始 I 2很小，隨著電流達(dá)到穩(wěn)定，自感作用減小，I 2開始逐漸變大閉合開關(guān) S 時，由于線圈阻礙作用很大，路端電壓較大，隨著自感作用減小，路端電壓減小，所

12、以R1 上的電壓逐漸減小，電流逐漸減小，故A、C正確 2(多選)如圖 1-6-6 甲、乙電路中，電阻 R和自感線圈 L的電阻都很小，接通 S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡 A 發(fā)光，則下列說法中正確的是 (甲乙圖 1-6-6A在電路甲中，斷開 S，A 將漸漸變暗B在電路甲中，斷開 S，A 將先變得更亮，然后漸漸變暗C在電路乙中，斷開 S，A 將漸漸變暗D在電路乙中，斷開 S，A 將先變得更亮，然后漸漸變暗A(chǔ)D 電阻 R和自感線圈 L的電阻都很小，圖甲中，閉合 S時，IL<I R，斷開 S后，I R 0，由于自感線圈的存在，阻礙燈泡中的電流 I L變小，但 I L仍繼續(xù)變小，并通過 R形成回路，所

13、以甲圖中燈泡是漸漸變暗圖乙中， 同理 IL>I R，斷開 S后，通過燈泡的電流在 I L的基礎(chǔ)上變小，所以乙圖中燈泡會突然亮一下，然后漸漸變暗自感現(xiàn)象中的圖像問題分析如圖 1-6-7 所示電路中， S是閉合的， 此時流過線圈 L的電流為 I 1，流過燈 D的電流為 I2，且 I1<I2，在 t 1 時刻將 S 斷開，那么流過燈 D 的電流隨時間變化的曲線是下列圖中的 ( )思路點(diǎn)撥： S斷開瞬間，回路中電流的大小和方向由線圈 的電流逐漸減小到零D 注意分析各段時間內(nèi)流過燈 D 電流的方向的變化情況L 中的電流決定因線圈的自感作用，回路中S閉合時流過燈 D的電流大小為 I 2，方向由

14、左向右； S斷開時燈 D中電流立即減小為零，由于線圈L 的作用， I 1不能立即減小為零， L 與燈 D 構(gòu)成閉合電路，其中電流由 I 1逐漸減小至零，流經(jīng)燈 D 的電流方向由右向左，故選 D.1 S斷開時，因自感作用，線圈 L 中的電流不能立即減小為零，要通過回路逐漸減小為零2 回路中的電流方向與 S 斷開前線圈 L 中的電流方向相同 .3 回路中的電流從線圈 L 中原來的電流大小開始逐漸減小，但不是均勻減小 . 針對訓(xùn)練 3(多選) 某線圈中通有如圖 1-6-8 所示的電流，則線圈中自感電動勢改變方向的時刻有 ( )導(dǎo)學(xué)號： 24622032 】B第 2 s 末D第 4 s 末A第 1 s

15、 末C第 3 s 末BD 自感電動勢 EL對日光燈工作原理的理解 對啟動器工作原理的認(rèn)識 啟動器主要由電容器和玻璃泡組成，電容器與玻璃泡并聯(lián)玻璃泡內(nèi)構(gòu)造如圖 1-6-10 所示玻璃泡內(nèi)充有 氖氣，泡內(nèi)裝有兩個金屬片，一個是固定不動的靜觸片，另一個是由雙金屬片制成的U形動觸片，動、靜觸片之間留有小縫隙，形成兩個電極t，當(dāng)電流的變化率為零時，自感電動勢的方向發(fā)生改變由題圖可知t2 s 和 t4 s 時 tI為零故選項(xiàng) B、D正確 4. 如圖 1-6-9 所示的電路中，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為 r ，電感線圈 L 的電阻不計(jì)，電阻 R的阻值大于燈泡 D的阻值在 t 0 時刻閉合開關(guān) S，經(jīng)過一段時間

16、后，在 t t 1時刻斷開 S.下列表示 A、B兩點(diǎn)間電壓 UAB隨時間t 變化的圖像中，正確的是 ( )IREr知，整個電路中的總電流不B 開關(guān) S閉合的瞬間， 由于電感 L的阻礙作用， 由 R與L組成的支路相當(dāng)于斷路， 后來由于 L的阻礙作用不斷減小，相當(dāng)于外電路并聯(lián)部分的電阻不斷減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律斷增大，由 U內(nèi)Ir 得內(nèi)電壓不斷增大，由 UAB EIr 得路端電壓 UAB不斷減小電路穩(wěn)定后，由于 R的阻值大 于燈泡 D的阻值，所以流過 L 支路的電流小于流過燈泡 D的電流當(dāng)開關(guān)斷開時，由于電感 L 的自感作用，流過 燈泡 D的電流立即與 L 中的電流相等，與燈泡中原來的電流方向

17、相反且逐漸減小，即UAB反向且逐漸減小，選項(xiàng)B 正確 啟動器的主要作用是在開關(guān)閉合后，利用氖管的輝光放電，通過動、靜觸片的接通和斷開過程，使鎮(zhèn)流器產(chǎn) 生瞬時高電壓2對鎮(zhèn)流器工作原理的認(rèn)識鎮(zhèn)流器是一個帶鐵芯的線圈， 其自感系數(shù)很大 鎮(zhèn)流器在日光燈啟動階段和正常發(fā)光階段， 起著不盡相同的 作用，具體表現(xiàn)為：(1) 在燈管啟動時， 鎮(zhèn)流器能夠產(chǎn)生一個高出電源電壓很多的瞬時電壓， 使日光燈內(nèi)的氣體導(dǎo)電， 而被點(diǎn)亮(2) 在日光燈啟動后，因?yàn)槿展鉄舻碾娮枳兊煤苄?，只允許通過不大的電流，否則就會將燈管燒壞這時加 在燈管兩端的電壓低于電源電壓，此要求也是通過鎮(zhèn)流器來實(shí)現(xiàn)的，鎮(zhèn)流器起降壓限流作用家用日光燈電路

18、如圖 1-6-11 所示， S為啟動器， A 為燈管， C為鎮(zhèn)流器，關(guān)于日光燈的工作原理， 下列說法正確的是 ( )圖 1-6-11A鎮(zhèn)流器的作用是把交流電變?yōu)橹绷麟夿在日光燈正常發(fā)光時，啟動器中的兩個觸片是分開的C日光燈發(fā)出的光是電流加熱燈絲發(fā)出的D日光燈發(fā)出的光是汞原子受到激發(fā)后直接輻射的B 鎮(zhèn)流器在啟動時產(chǎn)生瞬時高壓，在正常工作時起降壓限流作用，故 A 錯誤；電路接通后，啟動器中的氖氣停止放電 ( 啟動器分壓少、輝光放電無法進(jìn)行，不工作) ，U 型動觸片冷卻收縮，兩個觸片分離，B正確；燈絲受熱時發(fā)射出來的大量電子， 在燈管兩端高電壓作用下， 以極大的速度由低電勢端向高電勢端運(yùn)動 在加速運(yùn)

19、動 的過程中，碰撞管內(nèi)氖氣分子，使之迅速電離在紫外線的激發(fā)下，管壁上的熒光粉發(fā)出近乎白色的可見光故 C、 D 錯誤故選 B. 針對訓(xùn)練 5人類生活中對能源的可持續(xù)利用可以通過節(jié)能方式體現(xiàn)，日光燈是最常用的節(jié)能照明工具，它的主要構(gòu) 成有燈管、鎮(zhèn)流器、啟動器啟動器的構(gòu)造如圖 1-6-12 所示，為了便于日光燈工作，常在啟動器兩端并上一個 紙質(zhì)電容器 C. 現(xiàn)有一盞日光燈總是出現(xiàn)燈管兩端亮而中間不亮，經(jīng)檢查，燈管是好的，電源電壓正常，鎮(zhèn)流器 無故障，其原因可能是 ( )導(dǎo)學(xué)號： 24622033 】A啟動器兩腳 A、B 與啟動器座接觸不良B電容器 C 斷路C電容器 C 擊穿而短路D鎮(zhèn)流器自感系數(shù) L

20、 太大C 由題意知鎮(zhèn)流器無故障， 故 D 項(xiàng)錯誤；即啟動器接通，但不能自動斷開，說明電容器日光燈管兩端亮而中間不亮， 說明燈管兩端的燈絲處于通電狀態(tài)，C 短路了，選 C.6如圖所示， S為啟動器， L 為鎮(zhèn)流器，其中日光燈的接線圖正確的是( )A 根據(jù)日光燈的工作原理，要想使日光燈發(fā)光，燈絲需要預(yù)熱發(fā)出電子，燈管兩端應(yīng)有瞬時高壓，這兩個 條件缺一不可當(dāng)動、靜觸片分離后，選項(xiàng)B中燈管和電源斷開，選項(xiàng) B 錯誤；選項(xiàng) C 中鎮(zhèn)流器與燈管斷開，無法將瞬時高壓加在燈管兩端，選項(xiàng)C錯誤；選項(xiàng) D中燈絲左、右兩端分別被短接，無法預(yù)熱放出電子，不能使燈管氣體導(dǎo)電，選項(xiàng) D錯誤只有 A 項(xiàng)滿足發(fā)光條件 當(dāng) 堂

21、 達(dá) 標(biāo)·固 雙 基 1關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說法正確的是( )A感應(yīng)電流一定和原來的電流方向相反 B對于同一線圈，當(dāng)電流變化越大時，線圈產(chǎn)生的自感電動勢也越大 C對于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時，線圈的自感系數(shù)也越大 D對于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時，線圈中的自感電動勢也越大D 當(dāng)電流增大時， 感應(yīng)電流的方向與原來的電流方向相反， 當(dāng)電流減小時， 感應(yīng)電流的方向與原來的電流 方向相同，故選項(xiàng) A錯誤；自感電動勢的大小，與電流變化快慢有關(guān)，與電流變化大小無關(guān)，故選項(xiàng)B錯誤， D正確；自感系數(shù)只取決于線圈本身的因素及有無鐵芯，與電流變化情況無關(guān)，故選項(xiàng) C 錯誤 2. 在如圖 1-6-13 所示的電路中， L 為電阻很小的線圈， G1 和 G2為零刻度在表盤中央的兩相同的電流表當(dāng) 開關(guān) S 閉合時，電流表 G1、G2的指針都偏向右方，那么當(dāng)斷開開關(guān)S時，將出現(xiàn)的現(xiàn)象是 ( )圖 1-6-13AG1 和 G2 指針都立即回到零點(diǎn)BG1 指針立即回到零點(diǎn)，而 G2 指針緩慢地回到零點(diǎn)CG1 指針緩慢地回到零點(diǎn)，而 G2指針先立即偏向左方，然后緩慢地回到零點(diǎn)DG2 指針緩慢地回到零點(diǎn)，而 G1指針先立即偏向左方，然后緩慢地回到零點(diǎn)D 根據(jù)題意，電流方向自右向左時，電流表指針向右偏，那么，電流方向自左向右時，電流表指針應(yīng)向