物理選修滬科版自感現(xiàn)象與日光燈

1、13.1自感現(xiàn)象與日光燈2課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.通過探究了解日光燈的結(jié)構(gòu)及各部分的作用2通過對兩個自感實驗的觀察和討論，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析推理能力3知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理量，知道它的單位及其大小的決定因素4知道自感現(xiàn)象的利與弊及對它們的利用和防止重點難點：兩種自感現(xiàn)象的分析即是重點又是難點3核心要點突破課堂互動講練課前自主學(xué)案知能優(yōu)化訓(xùn)練1.54課前自主學(xué)案一、探究日光燈電路一、探究日光燈電路按如圖按如圖151所示連接日光燈電路所示連接日光燈電路圖15151日光燈構(gòu)造：主要由燈管、日光燈構(gòu)造：主要由燈管、_、_組成組成2鎮(zhèn)流器的作用：啟動時產(chǎn)生鎮(zhèn)流器的作用：啟動時產(chǎn)生_，在

2、正常工作時起到在正常工作時起到_的作用的作用鎮(zhèn)流器起輝器瞬時高電壓降壓限流6二、探究自感現(xiàn)象二、探究自感現(xiàn)象1探究電路閉合時線圈的自感現(xiàn)象探究電路閉合時線圈的自感現(xiàn)象如圖如圖152所示的電路，兩燈泡規(guī)格相同，接通所示的電路，兩燈泡規(guī)格相同，接通開關(guān)后調(diào)節(jié)電阻開關(guān)后調(diào)節(jié)電阻R，使兩個燈泡亮度相同，然后斷，使兩個燈泡亮度相同，然后斷開電路開電路重新接通電路，在重新接通電路，在S閉合的瞬間，我們觀察到兩個閉合的瞬間，我們觀察到兩個燈泡并不是同時亮起的，燈泡并不是同時亮起的，A2_，A1逐漸亮逐漸亮起，最后達到相同的亮度起，最后達到相同的亮度先亮7圖圖15282探究電路斷開時線圈的自感現(xiàn)象探究電路斷開

3、時線圈的自感現(xiàn)象如圖如圖153所示，將電路連接好，先閉合開關(guān)使所示，將電路連接好，先閉合開關(guān)使燈泡亮起來，然后將開關(guān)斷開，會發(fā)現(xiàn)燈泡猛亮一燈泡亮起來，然后將開關(guān)斷開，會發(fā)現(xiàn)燈泡猛亮一下后再熄滅下后再熄滅圖1539電流發(fā)生變化感應(yīng)電動勢三、自感電動勢和自感系數(shù)1自感現(xiàn)象：由于導(dǎo)體本身的_而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象2自感電動勢：自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的_叫做自感電動勢E_，式中的比例系數(shù)L叫做線圈的自感系數(shù)103自感系數(shù)自感系數(shù)(1)物理意義：表征線圈能產(chǎn)生物理意義：表征線圈能產(chǎn)生_本領(lǐng)本領(lǐng)大小的物理量數(shù)值上等于通過線圈的電流在大小的物理量數(shù)值上等于通過線圈的電流在1 s內(nèi)改變內(nèi)改變_時產(chǎn)生的自感

4、電動勢的大小時產(chǎn)生的自感電動勢的大小(2)決定自感系數(shù)決定自感系數(shù)L大小的因素：跟線圈的大小的因素：跟線圈的_、_、橫截面積、長短、匝數(shù)等因素有關(guān)線、橫截面積、長短、匝數(shù)等因素有關(guān)線圈的橫截面積越大，匝數(shù)越多，越密，線圈越長，圈的橫截面積越大，匝數(shù)越多，越密，線圈越長，它的自感系數(shù)它的自感系數(shù)_將將_插入線圈，也會插入線圈，也會使線圈的自感系數(shù)大大增加使線圈的自感系數(shù)大大增加自感電動勢1A形狀大小越大鐵心11(3)單位：自感系數(shù)的單位是單位：自感系數(shù)的單位是_，簡稱，簡稱_，符，符號是號是_.常用的較小單位還有常用的較小單位還有_ (mH)和和_ (H).1 H_mH,1 H_H.亨利亨H毫亨

5、微亨10310612思考感悟思考感悟自感現(xiàn)象是否屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是否遵守楞次定自感現(xiàn)象是否屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是否遵守楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律？律和法拉第電磁感應(yīng)定律？提示：提示：自感現(xiàn)象屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，所以遵守楞次自感現(xiàn)象屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，所以遵守楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律定律和法拉第電磁感應(yīng)定律13核心要點突破一、探究日光燈電路及其原理1日光燈的電路圖日光燈主要由燈管、鎮(zhèn)流器、起輝器組成，其電路圖如圖154所示圖154142主要元件及作用主要元件及作用(1)燈管燈管日光燈燈管的兩端各有一個燈絲，燈管內(nèi)充有微量日光燈燈管的兩端各有一個燈絲，燈管內(nèi)充有微量的氬和稀薄的汞蒸氣，燈管內(nèi)壁上

6、涂有熒光粉兩的氬和稀薄的汞蒸氣，燈管內(nèi)壁上涂有熒光粉兩個燈絲之間的氣體導(dǎo)電時發(fā)出紫外線，使涂在管壁個燈絲之間的氣體導(dǎo)電時發(fā)出紫外線，使涂在管壁上的熒光粉發(fā)出柔和的可見光上的熒光粉發(fā)出柔和的可見光(2)鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器構(gòu)造構(gòu)造鎮(zhèn)流器是一個帶鐵芯的線圈，自感系數(shù)很大鎮(zhèn)流器是一個帶鐵芯的線圈，自感系數(shù)很大15作用作用起輝器接通再斷開的瞬間，鎮(zhèn)流器能產(chǎn)生瞬時高壓，起輝器接通再斷開的瞬間，鎮(zhèn)流器能產(chǎn)生瞬時高壓，加在燈管兩端，使燈管中的氣體導(dǎo)電，日光燈開始加在燈管兩端，使燈管中的氣體導(dǎo)電，日光燈開始發(fā)光發(fā)光在日光燈正常發(fā)光時，由于交變電流通過鎮(zhèn)流器的在日光燈正常發(fā)光時，由于交變電流通過鎮(zhèn)流器的線圈，線圈中產(chǎn)生

7、自感電動勢，總是阻礙電流的變線圈，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，總是阻礙電流的變化，這時鎮(zhèn)流器起著降壓限流的作用，保證日光燈化，這時鎮(zhèn)流器起著降壓限流的作用，保證日光燈的正常工作的正常工作16(3)起輝器起輝器構(gòu)造構(gòu)造起輝器主要由電容器和封裝在充有氖氣的小玻璃泡起輝器主要由電容器和封裝在充有氖氣的小玻璃泡中的靜觸片及由雙金屬片制成的中的靜觸片及由雙金屬片制成的U形動觸片構(gòu)成形動觸片構(gòu)成作用作用起輝器的主要作用是通過它的接通和斷開過程，使起輝器的主要作用是通過它的接通和斷開過程，使鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時高電壓鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時高電壓173日光燈的工作原理日光燈的工作原理(1)啟動：開關(guān)閉合后，電源電壓加在起輝器兩極

8、啟動：開關(guān)閉合后，電源電壓加在起輝器兩極間，使氖氣放電，發(fā)輝光，產(chǎn)生熱量，使間，使氖氣放電，發(fā)輝光，產(chǎn)生熱量，使U形動觸形動觸片膨脹，跟靜觸片接觸把電路接通，電路接通后，片膨脹，跟靜觸片接觸把電路接通，電路接通后，氖氣停止放電，氖氣停止放電，U形動觸片冷動收縮，兩觸片分開，形動觸片冷動收縮，兩觸片分開，電路斷開，電路斷開瞬間，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很高的自感電路斷開，電路斷開瞬間，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很高的自感電動勢，其方向與原電壓方向相同，共同加在燈管電動勢，其方向與原電壓方向相同，共同加在燈管兩端，使汞蒸氣放電，日光燈開始工作兩端，使汞蒸氣放電，日光燈開始工作18(2)正常發(fā)光：日光燈正常發(fā)光時，鎮(zhèn)流器與正常發(fā)

9、光：日光燈正常發(fā)光時，鎮(zhèn)流器與兩燈絲及燈管內(nèi)的汞蒸氣組成閉合電路，由兩燈絲及燈管內(nèi)的汞蒸氣組成閉合電路，由于鎮(zhèn)流器的線圈產(chǎn)生自感現(xiàn)象，阻礙通過燈于鎮(zhèn)流器的線圈產(chǎn)生自感現(xiàn)象，阻礙通過燈管的電流變化，起降壓限流作用，確保日光管的電流變化，起降壓限流作用，確保日光燈正常工作燈正常工作19特別提醒：特別提醒：在起輝器靜、動兩觸片間并接一個電容在起輝器靜、動兩觸片間并接一個電容器，其作用是在兩觸片分離時避免產(chǎn)生火花而燒壞器，其作用是在兩觸片分離時避免產(chǎn)生火花而燒壞觸片沒有此電容器，起輝器也能工作日光燈正觸片沒有此電容器，起輝器也能工作日光燈正常發(fā)光后，起輝器兩觸片呈分離狀態(tài)、不再動作常發(fā)光后，起輝器兩觸

10、片呈分離狀態(tài)、不再動作20即時應(yīng)用即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)1.關(guān)于鎮(zhèn)流器的作用，下列說法中正確的是關(guān)于鎮(zhèn)流器的作用，下列說法中正確的是()A在日光燈點燃時，產(chǎn)生瞬時高壓在日光燈點燃時，產(chǎn)生瞬時高壓B在起輝器兩觸片接通時，產(chǎn)生瞬時高壓在起輝器兩觸片接通時，產(chǎn)生瞬時高壓C在日光燈正常發(fā)光后，起限流和降壓作用在日光燈正常發(fā)光后，起限流和降壓作用D在日光燈正常發(fā)光后，使日光燈兩端電壓穩(wěn)定在日光燈正常發(fā)光后，使日光燈兩端電壓穩(wěn)定在在220 V解析：解析：選選AC.鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的瞬時高壓是斷電自感電鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的瞬時高壓是斷電自感電動勢，是在起輝器兩觸片由接觸到斷開的瞬間產(chǎn)生動勢，是在

11、起輝器兩觸片由接觸到斷開的瞬間產(chǎn)生的，故的，故B錯誤；日光燈正常發(fā)光時燈管兩端電壓只錯誤；日光燈正常發(fā)光時燈管兩端電壓只有幾十伏，沒有有幾十伏，沒有220 V，故，故D錯誤錯誤21二、兩種自感現(xiàn)象的探究二、兩種自感現(xiàn)象的探究1通電自感通電自感在通電自感中，兩個燈泡不同時亮起在通電自感中，兩個燈泡不同時亮起如圖如圖155所示的電路，兩燈泡規(guī)格相同，閉合所示的電路，兩燈泡規(guī)格相同，閉合開關(guān)后調(diào)節(jié)滑動變阻器開關(guān)后調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使兩個燈泡亮度相同，使兩個燈泡亮度相同，然后斷開開關(guān)，再次接通的瞬間然后斷開開關(guān)，再次接通的瞬間圖15522條件條件現(xiàn)象現(xiàn)象原因原因S閉合閉合的瞬間的瞬間A2先亮先亮由于由

12、于A2支路為支路為純電阻不產(chǎn)生純電阻不產(chǎn)生自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象A1逐漸亮起來逐漸亮起來由于由于L的自感的自感作用阻礙作用阻礙A1支支路電流增大路電流增大232.斷電自感斷電自感在斷電自感中，燈泡的亮度變化在斷電自感中，燈泡的亮度變化自感電動勢自感電動勢(的方向的方向)總是要阻礙引起自感電流的變總是要阻礙引起自感電流的變化，就好像感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電化，就好像感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化一樣，自感電動勢阻礙的對象是流的磁通量的變化一樣，自感電動勢阻礙的對象是“電流的變化電流的變化”，而不是電流本身，而不是電流本身2425圖圖15626至于燈泡中的電流是突然變大還是

13、變小至于燈泡中的電流是突然變大還是變小(也就是說也就是說燈泡是否突然變得更亮一下燈泡是否突然變得更亮一下)，就取決于，就取決于I2與與I1誰大誰大誰小，也就是取決于誰小，也就是取決于R和和r誰大誰小的問題誰大誰小的問題(1)如果如果Rr，就有，就有I1I2，燈泡會先更亮一下才熄，燈泡會先更亮一下才熄滅滅(2)如果如果Rr，燈泡會由原亮度漸漸熄滅，燈泡會由原亮度漸漸熄滅(3)如果如果Rr，燈泡會先立即暗一些，然后漸漸熄，燈泡會先立即暗一些，然后漸漸熄滅滅特別提醒：特別提醒：產(chǎn)生自感電動勢的效果體現(xiàn)為線圈中電產(chǎn)生自感電動勢的效果體現(xiàn)為線圈中電流在原來電流值基礎(chǔ)上逐漸減小，而不是電動勢與流在原來電流

14、值基礎(chǔ)上逐漸減小，而不是電動勢與線圈兩端電壓相等，自感電動勢可以超出線圈兩端線圈兩端電壓相等，自感電動勢可以超出線圈兩端原電壓原電壓27即時應(yīng)用即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2. (2011年海南高二檢測年海南高二檢測)在如圖在如圖157所示的電所示的電路中，路中，a、b為兩個完全相同的燈泡，為兩個完全相同的燈泡，L為自感線圈，為自感線圈，E為電源，為電源，S為開關(guān)，關(guān)于兩燈泡點亮和熄滅的先為開關(guān)，關(guān)于兩燈泡點亮和熄滅的先后次序，下列說法正確的是后次序，下列說法正確的是()圖15728A合上開關(guān)，合上開關(guān)，a先亮，先亮，b后亮；斷開開關(guān)，后亮；斷開開關(guān)，a、b同時熄滅同時熄滅

15、B合上開關(guān)，合上開關(guān)，b先亮，先亮，a后亮；斷開開關(guān)，后亮；斷開開關(guān)，a先先熄滅，熄滅，b后熄滅后熄滅C合上開關(guān)，合上開關(guān)，b先亮，先亮，a后亮；斷開開關(guān)，后亮；斷開開關(guān)，a、b同時熄滅同時熄滅D合上開關(guān)，合上開關(guān)，a、b同時亮；斷開開關(guān)，同時亮；斷開開關(guān)，b先熄先熄滅，滅，a后熄滅后熄滅29解析：解析：選選C.由于由于L是自感線圈，當(dāng)合上是自感線圈，當(dāng)合上S時，自感時，自感線圈線圈L將產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的流過，故將產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的流過，故b燈先亮，而燈先亮，而a燈后亮當(dāng)燈后亮當(dāng)S斷開時，斷開時，a、b組成回路，組成回路，L產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減弱，由此可知，產(chǎn)生自感電動勢

16、阻礙電流的減弱，由此可知，a、b同時熄滅，故選項同時熄滅，故選項C正確正確30課堂互動講練日光燈原理分析類型一 如圖158所示是日光燈的結(jié)構(gòu)示意圖，若按圖示的電路連接，關(guān)于日光燈發(fā)光的情況，下列敘述中正確的是()圖15831AS1接通，接通，S2、S3斷開，日光燈就能正常發(fā)光斷開，日光燈就能正常發(fā)光BS1、S2接通，接通，S3斷開，日光燈就能正常發(fā)光斷開，日光燈就能正常發(fā)光CS3斷開，接通斷開，接通S1、S2后，再斷開后，再斷開S2，日光燈就，日光燈就能正常發(fā)光能正常發(fā)光D當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通S3，日光燈仍能，日光燈仍能正常發(fā)光正常發(fā)光32【精講精析精講精析】當(dāng)

17、當(dāng)S1接通，接通，S2、S3斷開時，電源斷開時，電源電壓電壓(220 V)直接加在燈管兩端，達不到燈管啟動直接加在燈管兩端，達不到燈管啟動的瞬時高壓值，日光燈不能發(fā)光，選項的瞬時高壓值，日光燈不能發(fā)光，選項A錯誤錯誤當(dāng)當(dāng)S1、S2接通，接通，S3斷開時，燈管兩端被短路，電斷開時，燈管兩端被短路，電壓為零，日光燈不能發(fā)光，選項壓為零，日光燈不能發(fā)光，選項B錯誤錯誤當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通S3，則鎮(zhèn)流器被短，則鎮(zhèn)流器被短路，燈管兩端電壓過高，會損壞燈管，選項路，燈管兩端電壓過高，會損壞燈管，選項D錯錯誤誤只有當(dāng)只有當(dāng)S1、S2接通，再斷開接通，再斷開S2，鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生很

18、，鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生很大的自感電動勢，和原電壓一起加在燈管兩端，大的自感電動勢，和原電壓一起加在燈管兩端，使燈管內(nèi)氣體電離，日光燈正常發(fā)光，選項使燈管內(nèi)氣體電離，日光燈正常發(fā)光，選項C正正確確33【答案答案】C【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】日光燈正常工作后，燈管內(nèi)氣體導(dǎo)日光燈正常工作后，燈管內(nèi)氣體導(dǎo)電成為電流的通路，啟動器不再起任何作用，此時電成為電流的通路，啟動器不再起任何作用，此時把啟動器取下來，對日光燈發(fā)光無影響啟動器中把啟動器取下來，對日光燈發(fā)光無影響啟動器中的電容器能使動、靜觸片在分離的瞬間不產(chǎn)生電火的電容器能使動、靜觸片在分離的瞬間不產(chǎn)生電火花，以免燒壞觸點花，以免燒壞觸點34自感現(xiàn)象的分析類型二

19、 (2011年上海模擬)如圖159中所示燈LA、LB完全相同，帶鐵心的線圈L的電阻可忽略則()圖15935AS閉合的瞬間，閉合的瞬間，A、B同時發(fā)光，接著同時發(fā)光，接著A變暗，變暗，B更亮，最后更亮，最后A熄滅熄滅BS閉合瞬間，閉合瞬間，A不亮，不亮，B立即亮立即亮CS閉合瞬間，閉合瞬間，A、B都不立即亮都不立即亮D穩(wěn)定后再斷開穩(wěn)定后再斷開S的瞬間，的瞬間，B熄滅，熄滅，A比比B(原先亮原先亮度度)更亮更亮36【精講精析精講精析】本題考查通電自感現(xiàn)象的分析，關(guān)本題考查通電自感現(xiàn)象的分析，關(guān)鍵要知道純電感線圈在電流穩(wěn)定時相當(dāng)于一根短路鍵要知道純電感線圈在電流穩(wěn)定時相當(dāng)于一根短路導(dǎo)線導(dǎo)線S接通的瞬

20、間，接通的瞬間，L支路中電流從無到有發(fā)生變化，因支路中電流從無到有發(fā)生變化，因此，此，L中產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流增加由于有中產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流增加由于有鐵心，自感系數(shù)較大，對電流的阻礙作用也就很強，鐵心，自感系數(shù)較大，對電流的阻礙作用也就很強，所以所以S接通的瞬間接通的瞬間L中的電流非常小，即干路中的電中的電流非常小，即干路中的電流幾乎全部流過流幾乎全部流過A.所以所以A、B會同時亮?xí)瑫r亮又由于又由于L中電流很快穩(wěn)定，感應(yīng)電動勢很快消失，中電流很快穩(wěn)定，感應(yīng)電動勢很快消失，L的阻值因為很小，所以對的阻值因為很小，所以對A起到起到“短路短路”作用，因作用，因此，此，A便熄滅這里電路的總

21、電阻比剛接通時便熄滅這里電路的總電阻比剛接通時小，由恒定電流知識可知，小，由恒定電流知識可知，B會比以前更亮?xí)纫郧案?7【答案答案】A【方法總結(jié)方法總結(jié)】分析自感現(xiàn)象時要抓住兩點：一是分析自感現(xiàn)象時要抓住兩點：一是線圈在電路中的位置、結(jié)構(gòu)；二是電路中原有電流線圈在電路中的位置、結(jié)構(gòu)；二是電路中原有電流的變化規(guī)律，如電流方向、電流突然變化的情況的變化規(guī)律，如電流方向、電流突然變化的情況等等38自感電動勢的理解類型三39圖圖151040A有阻礙電流的作用，最后電流由有阻礙電流的作用，最后電流由I0減小到零減小到零B有阻礙電流的作用，最后電流總小于有阻礙電流的作用，最后電流總小于I0C有阻礙電流增大的作用，因而電流將保持有阻礙電流增大