高中物理第一章电磁感应第6节自感现象及其应用学案粤教版选修.docx

第六节自感现象及其应用学 习 目 标知 识 脉 络1.理解自感现象，把握自感现象的特点，能正确分析两类自感现象(重点)2知道日光灯的结构和工作原理(重点)3断电自感灯泡闪亮原因的分析判断(难点)自 感 现 象 与 自 感 系 数1自感现象：当线圈中的电流发生变化时，线圈本身产生感应电动势，阻碍原来电流变化的现象2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A1较慢的亮起来阻碍电流的增加断电自感断开开关的瞬间，灯泡A逐渐变暗阻碍电流的减小3.自感电动势在自感现象中产生的感应电动势4自感系数(1)定义：描述通电线圈自身特性的物理量，又称自感或电感(2)物理意义：表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量(3)大小的决定因素：与线圈的大小、形状、圈数以及有无铁芯等因素有关(4)单位：国际单位是亨利，简称亨，符号是H，常用的还有毫亨(mH)和微亨(H)，1 H103 mH106 H.1自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象()2线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反()3线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关()大城市的无轨电车在行驶的过程中，由于车身颠簸，有可能使车顶上的电弓瞬间脱离电网线，这时可以看到电火花闪现试说明产生电火花的原因是什么？【提示】电弓脱离电网线的瞬间电流减小，所产生的自感电动势很大，在电弓与电网线的空隙产生电火花如图161所示，A1、A2是规格完全一样的灯泡，S闭合时，发现A1比A2亮得晚；S断开时，两灯泡都亮一会再熄灭图161探讨1：为什么会出现上述中的现象？【提示】开关闭合时，电流从0开始增加，线圈L中的磁通量发生变化形成感应电流，阻碍线圈中电流的增加，推迟了电流达到正常值的时间，故A1比A2亮得晚探讨2：断开时为什么出现中的现象？【提示】S断开时，电流开始减小，线圈中磁通量也发生变化，同样推迟电流的减小时间，此时L相当于电源，回路中的A1、A2都亮一会再熄灭探讨3：两种现象中，流过A1、A2的电流方向一样吗？【提示】不一样，A1中电流方向不变，A2中电流方向相反灯泡亮度的变化分析与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图通电时电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮电流突然变大，然后逐渐减小达到稳定断电时电流逐渐减小灯泡逐渐变暗电流方向不变电路中稳态电流为I1、I2若I2I1，灯泡逐渐变暗若I2I1，灯炮闪亮后逐渐变暗两种情况灯泡电流方向均改变1(多选)如图162所示，灯LA、LB完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略则()图162AS闭合的瞬间，LA、LB同时发光，接着LA熄灭，LB更亮BS闭合的瞬间，LA不亮，LB立即亮CS闭合的瞬间，LA、LB都不立即亮D稳定后断开S的瞬间，LB立即熄灭，LA先亮一下再熄灭【解析】S接通的瞬间，L支路中电流从无到有发生变化，因此，L中产生的自感电动势阻碍电流增大所以，S接通的瞬间L中的电流非常小，即干路中的电流几乎全部流过LA，故LA、LB会同时亮又由于L中电流很快稳定，感应电动势很快消失，对LA起到“短路”作用，因此，LA便熄灭这时电路的总电阻比刚接通时小，由恒定电流知识可知LB会比以前更亮，故选项A正确断开S的瞬间，线圈L产生自感电动势，在L、LA回路中产生自感电流，所以LA先亮一下再熄灭；LB在S断开的瞬间处于断路状态，电流立即变为零，所以LB立即熄灭【答案】AD2(多选)如图163所示，电路甲、乙中电阻R和自感线圈L的电阻都很小接通开关S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则() 【导学号：97192035】甲乙图163A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【解析】甲图中，灯泡A与线圈L在同一支路，通过它们的电流相同，IAIL；断开开关S时，A、L、R组成回路；由于自感作用，回路中电流由IL逐渐减小，灯泡A不会闪亮，将逐渐变暗，故A正确；乙图中，电路稳定时，通过上支路的电流ILIA(因L的电阻很小)；断开开关S时，由于L的自感作用，回路中的自感电流在IL的基础上减小，电流反向，通过灯泡A的瞬间，灯泡A中电流变大，然后逐渐变小，所以灯泡A闪亮一下，然后逐渐变暗，故D正确【答案】AD自感电动势的作用(1)在通电自感现象中，线圈L相当于阻值逐渐减小的“电阻”；在断电自感现象中，线圈L相当于电动势逐渐减小的“电源”(2)在断电自感中要判断某一个小灯泡是否会闪亮一下再熄灭，一是看是否能组成临时回路；二是看此时通过小灯泡的电流比断开前大还是小日 光 灯1主要组成灯管、镇流器和启动器2灯管(1)工作原理：管中气体导电时发出紫外线，荧光粉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：灯管两端的电压达到一定值时，气体才能导电；而要在灯管中维持一定大小的电流，所需的电压却很低3镇流器的作用日光灯启动时，提供高压；日光灯启动后，降压限流4启动器启动器的作用：通断电路1日光灯使用的是稳恒电流()2日光灯正常发光后，启动器就不起什么作用了()3镇流器只起升压作用()日光灯灯管两端的电极是相通的吗？【提示】不是灯管两端有电极，中间有水银蒸气在如图164所示的日光灯原理图中：图164探讨1：开关刚合上时，220 V电压加在什么元件上？【提示】启动器探讨2：镇流器在日光灯点燃瞬间的作用是什么？【提示】提供瞬时高压日光灯工作的三个阶段1开关闭合后，启动器动触片与静触片接触，使灯丝和镇流器线圈中有电流流过，使灯丝预热2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断开的瞬间，由于通过镇流器的电流急剧减小，会产生很大的自感电动势，方向与原来的电压方向相同，自感电动势与电源电压一起加在灯管两端，形成一个瞬时高电压，使灯管中的气体击穿，于是日光灯开始发光3日光灯正常发光后，由于交变电流通过镇流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它总是阻碍电流变化，镇流器起降压限流的作用，保证日光灯正常发光3如选项图所示，S为启动器，L为镇流器，其中日光灯的接线图正确的是()【解析】根据日光灯的工作原理，要想使日光灯发光，灯丝需要预热发出电子，灯管两端应有瞬时高压，这两个条件缺一不可当动、静触片分离后，选项B中灯管和电源断开，选项B错误；选项C中镇流器与灯管断开，无法将瞬时高压加在灯管两端，选项C错误；选项D中灯丝左、右两端分别被短接，无法预热放出电子，不能使灯管气体导电，选项D错误只有A项满足发光条件【答案】A4(多选)下列关于日光灯的说法正确的是() 【导学号：97192036】A启动器触片接通时，镇流器产生瞬时高压B工作时，镇流器降压、限流，保证日光灯管正常发光C工作时，镇流器使日光灯管的电压稳定在220 VD正常工作和不工作时，双金属片的状态相同【解析】启动器接通后再断开时，镇流器产生瞬时高压，而不是接通时产生高压，故A错；日光灯正常工作时，因交流电通过镇流器产生自感电动势，起降压、限流作用，故B正确；保证日光灯管正常工作，此时有电流通过日光灯管，灯管两端电压小于220 V，故C错；启动器在启动时，相当于自动开关的作用，启动后双金属片恢复原状，故D正确【答案】BD5(多选)启动器由电容器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U形动触片受热膨胀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当电路接通后，两个触片冷却，两个触片重新分离【解析】依据日光灯的工作原理可知，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，辉光产生热量使U形动触片膨胀伸长，跟静触片接触把电路接通电