高中物理第一章电磁感应第六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重点难点1能记住什么是自感现象，了解自感电动势；2记住自感系数的意义和决定条件；3通过对两个自感实验的观察和讨论，培养学生的观察能力和分析推理能力；4日光灯的原理重点：使学生在掌握了自感现象与电磁感应现象统一性的基础上，把握自感现象的特点难点：断电自感现象中，灯泡突然闪亮一下学生很难理解，是教学中的难点一、自感现象1自感现象当一个线圈中的电流发生变化时，它所产生的变化磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样它本身也会激发出感应电动势这种由于导体本身的电流发生变化而使自身产生电磁感应的现象，叫做自感现象2自感电动势由自感而产生的感应电动势叫做自感电动势二、自感系数自感系数L简称自感或电感，它跟线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关，线圈的横截面积越大、线圈绕制得越密、匝数越多，它的自感系数就越大另外有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大单位亨利，符号是H常用的还有毫亨（mH）和微亨（H），换算关系是1 H103 mH106 H预习交流1自感电动势与什么因素有关呢？答案：根据法拉第电磁感应定律En，在自感现象中，由于磁通量的变化是由电流的变化引起的，故自感电动势的大小应与电流的变化快慢、线圈的自感系数有关三、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，所需的电压却低得多预习交流2在高电压的激发下，日光灯的灯管才能发光这个使日光灯的灯管发光的高电压是由谁来提供的？答案：镇流器中的电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，这个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高电压，加在灯管两端，使灯管中的气体放电，日光灯被点亮一、自感现象1当线圈中的电流发生变化时，在线圈自身中是否会发生电磁感应现象？答案：当线圈中的电流发生变化时，穿过线圈的磁通量发生变化，在线圈中会产生感应电动势，所以会发生电磁感应现象，这种电磁感应现象叫自感2如何确定自感电动势的方向？自感电动势的作用又是什么？答案：（1）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（即增反减同）（2）自感电动势的作用阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，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3通过学习我们知道：自感现象可以分为通电自感和断电自感通过实验演示可知，在断电过程中，有时灯泡闪亮一下再熄灭，有时灯泡只会延迟一段时间再熄灭，请分析出现上述两种现象的原因是什么答案：在电源断开后灯泡又亮一下的原因是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比原电路中的电流大要想使灯泡闪亮一下再熄灭，就必须使自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡而当线圈电阻大于灯泡电阻，则灯泡只会延迟一段时间再熄灭4如图所示，当电路的开关断开后，灯泡的发光还会持续一段时间，有的灯泡甚至比原来还亮一些，请你思考一下这些能量是从哪里来的答案：当电路开关闭合后电路中的电流从无到有，磁场也从无到有，电源把电能储存在线圈中的磁场中当开关断开后，线圈中的磁场能转化为电能，从而使灯泡的发光持续一段时间5取一根长约1米的漆包线绕在一把锉刀上，再让一节干电池的正极与锉刀接触，负极则与导线的一端接触手执导线的另外一端，让裸露的导线头在锉刀上来回刮动（如图所示），你观察到了什么现象？想一想，为什么会发生这一现象？答案：有电火花产生由于锉面不平，刮动时，电路不断通断，出现自感现象，产生火花放电在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是（）A合上开关，a先亮，b后亮；断开开关，a、b同时熄灭B合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭C合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a、b持续发光一段时间后，同时熄灭D合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭答案：C解析：由于L是自感线圈，当合上S时，自感线圈L将产生自感电动势，阻碍电流的流过，故b灯先亮，而a灯后亮当S断开时，a、b组成回路，L产生自感电动势阻碍电流的减弱，a、b持续发光一段时间后，同时熄灭，故选项C正确1自感电动势阻碍原电流的变化，而不是阻止，只是使原电流的变化时间变长，即自感电动势总是起着推迟电流变化的作用2自感电动势仍是感应电动势，所以可用楞次定律来判断其方向：当原电流增大时，自感电动势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3自感电动势的大小EL它可以超出线圈两端的原电压二、日光灯1通过学习，我们知道自感现象可分为断电自感和通电自感，你知道在使日光灯灯管发光的过程中，应用了哪种自感现象吗？答案：断电自感2仔细阅读教材后，你认为启动器在日光灯电路中的作用是什么？答案：电路中的开关闭合后，电源电压加在启动器的静、动触片之间，使氖泡内的氖气放电，放电产生的热量使U形动触片膨胀伸长，跟静触片接触，把电路接通电路接通后，电流通过U形动触片，由于动触片电阻很小，产生热量较少，U形动触片冷却收缩，与静触片分离，使电路自动断开所以说启动器在日光灯电路中相当于一个自动开关3有很多同学的家里使用的节能灯也是日光灯它们与白炽灯相比，所消耗的电功率仅为相同亮度白炽灯的，你知道它节能的原因吗？答案：（1）日光灯管发光后，电阻小，要求电流小，且日光灯管是用交流电源（大小与方向都随时变化的电流）供电，此时镇流器产生自感电动势，阻碍电流的变化，从而在灯管正常发光时起到降压限流的作用，保证日光灯管的正常工作（2）日光灯由于靠离子导电，电阻很小，故电流的热效应小，故日光灯能节省电能如图所示是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是（）AS1接通，S2、S3断开，日光灯就能正常发光BS1、S2接通，S3断开，日光灯就能正常发光CS3断开，接通S1、S2后，再断开S2，日光灯就能正常发光D当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光答案：C解析：当S1接通，S2、S3断开时，电源电压220 V直接加在灯管两端，达不到灯管启动的高压值，日光灯不能发光，选项A错误当S1、S2接通，S3断开时，灯丝两端被短路，电压为零，不能使气体电离导电，日光灯不能发光，选项B错误当日光灯正常发光后，再接通S3，则镇流器被短路，灯管两端电压过高，会损坏灯管，选项D错误只有当S1、S2接通，灯丝被预热，发出电子，再断开S2，镇流器中产生很大的自感电动势，和电源电压一起加在灯管两端，使气体电离，日光灯正常发光，选项C正确日光灯的工作原理1启动：开关闭合后，电源电压加在启动器两极，使氖气放电，发辉光，产生热量，使U形触片膨胀，跟静触片接触使电路接通电路接通后，氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两触片分开，电路断开电路断开的瞬间，镇流器产生很高的自感电动势，其方向与原电压方向相同，共同加在灯管两端，使汞蒸气放电，日光灯开始工作2正常发光：日光灯正常发光时，镇流器与两灯丝及灯管内的汞蒸气组成电路，由于镇流器的线圈的自感现象，阻碍通过灯管的电流变化，起降压限流作用，确保日光灯正常工作1关于自感现象，下列说法中正确的是（）A自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象B自感电动势总是阻止原电流的变化C自感电动势的方向总与原电流方向相反D自感电动势的方向总与原电流方向相同答案：A解析：自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象，在自感现象中自感电动势总是阻碍原电流的变化，不是阻止，所以B项错；当原电流减小时，自感电动势与原电流的方向相同，当原电流增加时，自感电动势与原电流方向相反，所以C、D两项错2下列关于线圈中自感电动势的大小的说法中正确的是（）A电流变化越大，自感电动势越大B电流变化越快，自感电动势越大C通过线圈的电流为0的瞬间，自感电动势为0D通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大答案：B解析：由EL可知，自感电动势的大小与电流的变化率成正比，与电流的大小及电流变化的大小无关，故选项A、C、D错误，选项B正确3如下图所示电路中，L是一个带铁芯的线圈，R为纯电阻，两支路的直流电阻相等，A1、A2为双向电流表，在接通和断开开关S的瞬间，两电流表的读数I1、I2分别是（）AI1I2，I1I2BI1I2，I1I2CI1I2，I1I2DI1I2，I1I2答案：B解析：接通开关S时，由于L中的自感电动势阻碍电流的增大，所以I1I2；断开开关S时，L中的自感电动势阻碍电流的减小，通过L、A1、A2、R回路放电，所以I1I24如下图所示的四个日光灯的接线图中，S1为启动器，S2为电键，L为镇流器，能使日光灯正常发光的是（）A BC D答案：A解析：日光灯工作时，电流通过镇流器、灯丝，电源和启动器形成回路，使启动器发出辉光，相当于启动器短路接通，同时电流加热灯丝，灯丝发射电子，镇流器起控制加热电流的作用；之后启动器断开瞬间，镇流器产生很大的自感电动势，出现一个高电压加在灯管两端，灯管中的气体放电、发光，此时启动器已无作用所以启动器可用手动的开关来代替（实际操作时，当启动器丢失或损坏时，可手