高中物理 第一章 电磁感应 第六节 自感现象及其应用课件 粤教版选修32.ppt

第一章电磁感应 第六节自感现象及其应用 学习目标1 了解自感现象及其应用 2 能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象 3 了解自感系数的决定因素 4 了解日光灯的发光原理 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 1 一 自感现象 1 通电自感 如图1所示 开关s闭合的时候两个灯泡的发光情况有什么不同 灯泡l2立即发光 灯泡l1逐渐亮起来 答案 图1 2 断电自感 如图2所示 先闭合开关使灯泡发光 然后断开开关 两灯泡的发光情况有什么不同 l2立即熄灭 l1闪亮一下 再逐渐熄灭 答案 图2 自感现象及自感电动势的定义和特点 1 定义 由于线圈本身的发生变化而产生的电磁感应现象 在 现象中产生的感应电动势叫自感电动势 2 自感电动势的大小 跟穿过线圈的磁通量有关 还跟 有关 3 自感系数的决定因素 由线圈本身性质决定 与线圈的长短 形状 以及是否有等因素有关 与e i t等无关 单位 符号 自感 电流 变化快慢 自感系数 铁芯 匝数 亨利 h 判断下列说法的正误 1 在实际电路中 自感现象有害而无益 2 只要电路中有线圈 自感现象就会存在 3 发生断电自感时 因为断开电源之后电路中还有电流 所以不符合能量守恒定律 4 线圈中的电流变化越快 自感现象越明显 二 日光灯 自感现象可分为断电自感和通电自感 在使日光灯管启动的过程中 如图3为日光灯的结构 应用了哪种自感现象 启动器在日光灯电路中的作用是什么 答案 图3 断电自感自动开关 1 灯管 在高压激发下 两灯丝间的气体 发出紫外线 管壁上的荧光粉在照射下发出可见光 2 启动器 在开关闭合后 氖气放电发出辉光 辉光产生热量使动触片 与静触片之后 辉光放电消失 动触片降温恢复原状 与静触片 电路 3 镇流器 启动时产生 使灯管发光 正常发光时 起着 的作用 降压限流 导电 紫外线 膨胀变形 接触 分离 断开 瞬时高电压 判断下列说法的正误 1 没有启动器 在安启动器的位置 可以用一根导线 通过瞬时接通 断开的方式 使日光灯点亮 2 日光灯点亮后 启动器就没有作用了 3 在日光灯正常工作中 镇流器只会消耗电能 没有作用 4 日光灯正常工作的电压高于220v 2 题型探究 一 自感现象的分析 例1如图4所示 电感线圈l的自感系数足够大 其直流电阻忽略不计 la lb是两个相同的灯泡 且在下列实验中不会烧毁 电阻r2阻值约等于r1的两倍 则a 闭合开关s时 la lb同时达到最亮 且lb更亮一些b 闭合开关s时 la lb均慢慢亮起来 且la更亮一些c 断开开关s时 la慢慢熄灭 lb马上熄灭d 断开开关s时 la慢慢熄灭 lb闪亮后才慢慢熄灭 图4 答案 解析 由于灯泡la与线圈l串联 灯泡lb与电阻r2串联 当s闭合的瞬间 通过线圈的电流突然增大 线圈产生自感电动势 阻碍电流的增加 所以lb先亮 a b错误 由于la所在的支路电阻阻值偏小 故稳定时电流大 即la更亮一些 当s断开的瞬间 线圈产生自感电动势 两灯组成的串联电路中 电流从ia开始减小 故la慢慢熄灭 lb闪亮后才慢慢熄灭 c错误 d正确 自感线圈对电流的变化有阻碍作用 具体表现为 1 通电瞬间自感线圈处相当于断路 2 断电时 自感线圈相当于电源 其电流由原值逐渐减小 不会发生突变 必须有闭合回路 3 电流稳定时自感线圈相当于导体 若其直流电阻忽略不计 则相当于导线 针对训练 多选 如图5所示 l为一纯电感线圈 即电阻为零 la是一灯泡 下列说法正确的是a 开关s闭合瞬间 无电流通过灯泡b 开关s闭合后 电路稳定时 无电流通过灯泡c 开关s断开瞬间 无电流通过灯泡d 开关s闭合瞬间 灯泡中有从a到b的电流 而在开关s断开瞬间 灯泡中有从b到a的电流 答案 解析 图5 开关s闭合瞬间 灯泡中的电流从a到b a错误 线圈由于自感作用 通过它的电流逐渐增加 开关s接通后 电路稳定时 纯电感线圈对电流无阻碍作用 将灯泡短路 灯泡中无电流通过 b正确 开关s断开的瞬间 由于线圈的自感作用 线圈中原有向右的电流将逐渐减小 线圈与灯泡形成回路 故灯泡中有从b到a的瞬间电流 c错误 d正确 二 自感现象的图象问题 例2如图6所示的电路中 s闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2a 流过灯泡的电流是1a 现将s突然断开 s断开前后 能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是 答案 解析 图6 开关s断开前 通过灯泡d的电流是稳定的 其值为1a 开关s断开瞬间 自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势 使线圈中的电流从原来的2a逐渐减小 方向不变 且同灯泡d构成回路 通过灯泡d的电流和线圈l中的电流相同 也应该是从2a逐渐减小到零 但是方向与原来通过灯泡d的电流方向相反 d对 1 断电时 自感线圈处电流由原值逐渐减小 不能发生突变 而且电流方向也不变 2 断电前后 无线圈的支路要注意电流方向是否变化 三 对日光灯的原理的理解 例3 多选 在日光灯电路中接有启动器 镇流器和日光灯管 下列说法中正确的是a 日光灯点燃后 镇流器 启动器都不起作用b 镇流器在点燃灯管时产生瞬时高压 点燃后起降压限流作用c 日光灯点亮后 启动器不再起作用 可以将启动器去掉d 日光灯点亮后 使镇流器短路 日光灯仍能正常发光 并能降低对电能的消耗 答案 解析 日光灯工作时都要经过预热 启动和正常工作三个不同的阶段 它们的工作电路如图所示 在启动阶段镇流器与启动器配合产生瞬时高压 工作时 电流由镇流器经灯管 不再流过启动器 故日光灯启动后启动器不再工作 可以去掉 而镇流器还要起降压限流作用 不能去掉 故选b c 达标检测 3 1 关于自感现象 下列说法正确的是a 感应电流一定和原来的电流方向相反b 对于同一线圈 当电流变化越大时 线圈产生的自感电动势也越大c 对于同一线圈 当电流变化越快时 线圈的自感系数也越大d 对于同一线圈 当电流变化越快时 线圈中的自感电动势也越大 答案 解析 1 2 3 4 当电流增大时 感应电流的方向与原来的电流方向相反 当电流减小时 感应电流的方向与原来的电流方向相同 故选项a错误 自感电动势的大小 与电流变化快慢有关 与电流变化大小无关 故选项b错误 d正确 自感系数只取决于线圈本身的因素及有无铁芯 与电流变化情况无关 故选项c错误 1 2 3 4 2 如图所示 s为启动器 l为镇流器 其中日光灯的接线图正确的是 答案 解析 1 2 3 4 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 当启动器动 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 右端分别被短接 无法预热放出电子 不能使灯管内气体导电 选项d错误 1 2 3 4 c g1指针缓慢地回到零点 而g2指针先立即偏向左方 然后缓慢地回到零点d g2指针缓慢地回到零点 而g1指针先立即偏向左方 然后缓慢地回到零点 3 在如图7所示的电路中 l为电阻很小的线圈 g1和g2为零刻度在表盘中央的两相同的电流表 当开关s闭合时 电流表g1 g2的指针都偏向右方 那么当断开开关s时 将出现的现象是a g1和g2指针都立即回到零点b g1指针立即回到零点 而g2指针缓慢地回到零点 图7 1 2 3 4 答案 解析 1 2 3 4 根据题意 电流方向自右向左时 电流表指针向右偏 那么 电流方向自左向右时 电流表指针应向左偏 当开关s断开的瞬间 g1中原电流立即消失 而对于g2所在支路 由于线圈l的自感作用 阻碍电流不能立即消失 自感电流沿l g2 g1的方向 在由它们组成的闭合回路中继续维持一段时间 即g2中的电流按原方向自右向左逐渐减为零 此时g1中的电流和原电流方向相反 变为自左向右 且与g2中的电流同时缓慢减为零 故选项d正