高考物理总复习 93自感课件 新人教版.ppt

第3单元自感 一 自感现象由于导体本身的电流发生变化 产生变化的磁场 穿过线圈的磁通量发生变化 产生电磁感应的现象叫做自感现象 二 自感电动势1 自感电动势在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势 它总是阻碍引起自感电动势的电流的变化 名师点拨 自感电动势及自感现象仍然遵循电磁感应规律 其大小可由法拉第电磁感应定律求解 方向由楞次定律判定 3 方向自感电动势的大小符合法拉第电磁感应定律和方向符合楞次定律 例 2010 海南 下列说法正确的是 a 当线圈中电流不变时 线圈中没有自感电动势b 当线圈中电流反向时 线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反c 当线圈中电流增大时 线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反d 当线圈中电流减小时 线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反 解析 由法拉第电磁感应定律可知 当线圈中电流不变时 不产生自感电动势 a项对 当线圈中电流反向时 相当于电流减小 线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同 b项错 当线圈中电流增大时 自感电动势阻碍电流的增大 线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反 c项对 当线圈中电流减小时 自感电动势阻碍电流的减小 线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同 d项错 答案 ac 两个典型的自感实验自感现象的分析方法 明确自感电动势总是阻碍自感线圈中电流的变化 通过自感线圈的电流不能发生突变 1 通电自感 1 演示通电自感电路图如右图所示 2 当接通电路时 看到的现象 灯b立刻正常发光 灯a逐渐变亮至正常发光 3 结论 因线圈中电流增大 线圈中产生自感电动势的方向与原电流方向相反 增反 对要增大的电流有阻碍作用 不能让电流立刻增加到最大值 2 断电自感及是否 闪亮 的讨论 1 演示断电自感现象的电路图如图所示 2 讨论能否闪亮的问题 取决于灯泡d的实际功率 原来灯泡与线圈并联 故两端的电压相等 假设流经灯泡的电流为id 流经线圈的电流为il 当s断开后 l d形成闭合回路 当il id时 灯泡的实际功率大于断开前的功率 亮度增大 故出现 闪亮 的现象 当il id时 灯泡的实际功率等于或小于断开前的功率 亮度没有增大 故出现延迟一段时间再熄灭的现象 即 如果rd rl 断开开关 出现延迟一段时间再熄灭的现象 如果rd rl 断开开关 灯泡出现 闪亮 的现象 另一种说法 自感系数足够大 在断开开关的瞬间 灯泡会闪亮一下后才熄灭 方向 1 通电时 自感电动势阻碍电流的增大 与电流方向相反 含较大自感系数的线圈的支路此时可看作断路 2 断电时 自感电动势阻碍电流的减小 与原电流方向相同 线圈相当于电源 它提供的电流在原来il的基础上渐渐减小 跟自感线圈并联的灯泡可能 闪亮 一下 3 电路稳定时 线圈有电阻则相当于一个定值电阻 没有电阻则相当于一根导线 跟线圈并联的灯泡不亮 例 如图所示的电路中 三个相同的灯泡a b c和电感l1 l2与直流电源连接 电感的电阻忽略不计 开关s从闭合状态突然断开时 下列判断正确的有 a a先变亮 然后逐渐变暗b b先变亮 然后逐渐变暗c c先变亮 然后逐渐变暗d b c都逐渐变暗 解析 s断开前 灯泡a b c中的电流相同 均为i l1中的电流i1 2i l2中的电流i2 i 当s断开后 电源被撤除 剩下灯泡与线圈形成新的闭合回路 灯泡b c中的电流由i逐渐减小 两灯逐渐变暗 灯泡a里的电流先由i增至2i 然后逐渐减小 所以灯泡a先变亮后变暗 a d两项正确 答案 ad 学法指导 分析此类问题应先明确原电流的方向 然后判断自感电流的方向及大小变化 在断开开关时还要看线圈和用电器能不能形成回路 解决此类问题的关键 1 无论是通电自感还是断电自感 都是阻碍引起自感电流的变化 2 当电路中有电感时 若电路中的电流发生变化 电感的作用总是阻碍电流的变化 纯电感线圈在电流稳定时相当于一根短路导线 非纯电感线圈在电流稳定时相当于一个定值电阻 本题的真正难点为断开s后形成的等效电路 设想原来电感线圈l1 l2地方为两个电流表a1和a2 则a2测量c灯上的电流i a1测量b c灯上的电流为2i 断电后 l1上电流为2i 对节点d 由基尔霍夫第一电路 节点 定律可知 流经b灯上的电流一定是进入d点 且为i 有些学生认为l2 c b l2自己组成一个闭合回路 这是不可能的 原因是 这个等效电路是复杂电路 具体的计算应由基尔霍夫第一电路 节点 定律和基尔霍夫第二电路 回路 定律计算才能得出 触类旁通 如图所示的电路中 a1和a2是完全相同的灯泡 线圈l的电阻可以忽略 下列说法中正确的是 a 合上开关s接通电路时 a2先亮 a1后亮 然后一样亮b 合上开关s接通电路时 a1和a2始终一样亮c 断开开关s切断电路时 a2立刻熄灭 a1过一会儿才熄灭d 断开开关s切断电路时 a1和a2都要过一会儿才熄灭 解析 通电瞬间 l中有自感电动势产生 与l在同一支路的灯a1 要逐渐变亮 而a2和电源构成回路则立即亮 稳定后 a1与a2并联 两灯一样亮 断开开关瞬间 l中有自感电动势 相当于电源 与a1 a2构成回路 所以两灯都过一会儿熄灭 答案 ad 一 电流方向的确定电流方向仍符合楞次定律 具体到自感中 体现为感应电流的方向与原电流的方向的关系 增反减同 即原电流增加 感应电流的方向与原电流的方向相反 原电流减小 感应电流的方向与原电流的方向相同 例1 2010 江苏 如右图所示的电路中 电源的电动势为e 内阻为r 电感l的电阻不计 电阻r的阻值大于灯泡d的阻值 在t 0时刻闭合开关s 经过一段时间后 在t t1时刻断开s 下列表示a b两点间电压uab随时间t变化的图象中 正确的是 答案 b 触类旁通 2010 北京 在如图所示的电路中 两个相同的小灯泡l1和l2分别串联一个带铁芯的电感线圈l和一个滑动变阻器r 闭合开关s后 调整r 使l1和l2发光的亮度一样 此时流过两个灯泡的电流均为i 然后 断开s 若t 时刻再闭合s 则在t 前后的一小段时间内 正确反映流过l1的电流i1 流过l2的电流i2随时间t变化的图象是 解析 本题考查通电自感 与滑动变阻器r串联的l2 没有自感直接变亮 电流变化图象和a项中图线相同 c d项错误 与带铁芯的电感线圈串联的l1 自感应电流逐渐变大 b项正确 答案 b 二 自感的应用 日光灯1 日光灯的点燃过程闭合开关 电压加在启动器的两极间 氖气放电发出辉光 产生热量使u型双金属片膨胀伸长 跟静触片接触电路接通 灯丝和镇流器中有电流通过 此后氖气停止放电 u型片冷却 两个触片分离 电路自动断开 此时在镇流器上产生自感电动势 这个电动势与电源电动势方向相同 两个电动势加起来形成瞬间高压 约500v 加在灯管两端 使管内气体电离 有电流通过日光灯开始发光 2 目光灯正常发光后的变化交变电流通过灯管和镇流器 镇流器产生自感 总是阻碍电流的变化 这时的镇流器起降压作用 保证日光灯正常工作 此时启动器不起作用 例2 如右图所示 是家用日光灯电路图 l是自感系数很大的线圈 s是 l是 a是 s的作用是 l的作用是 答案 启动器 或启辉器 镇流器 灯管 自动开关 启动时提供瞬间高压 工作时起限流 分压作用 触类旁通 一长直铁芯上绕有一固定线圈m 铁芯右端与一木质圆柱密接 木质圆柱上套有一闭合金属环n n可在木质圆柱上无摩擦移动 m连接在如图所示的电路中 其中r为滑动变阻器 e1和e2为直流电源 s为单刀双掷开关 下列情况中 可观测到n向左运动的是 a 在s断开的情况下 s向a闭合的瞬间b 在s断开的情况下 s向b闭合的瞬间c 在s已向a闭合的情况下 将r的滑动头向c端移动时d 在s已向a闭合的情况下 将r的滑动头向d端移动时