粤教版选修32 第1章 第6节　自感现象及其应用 学案.doc

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 主 预 习探 新 知知识梳理一、自感现象及自感系数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、匝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.二、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：通断电路基础自测1思考判断(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()(4)日光灯使用的是稳恒电流()(5)日光灯正常发光后，启动器就不起什么作用了()(6)镇流器只起升压作用()【提示】(2)当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同(4)日光灯使用的是交变电流(6)日光灯启动后，镇流器起降压限流作用2. (多选)如图161所示，灯la、lb完全相同，带铁芯的线圈l的电阻可忽略则() 【导学号：97752056】图161as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ads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3(多选)下列关于日光灯的说法正确的是()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bd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错误；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错误；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正确合 作 探 究攻 重 难对自感现象的分析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，灯泡闪亮后逐渐变暗两种情况灯泡电流方向均改变(多选)如图162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() 甲 乙图162a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，然后渐渐变暗思路点拨：甲图中灯a与线圈在同一支路，电流总相等乙图中灯a与线圈不在同一支路，灯a可能会闪亮ad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针对训练1.如图163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()图163a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d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2.如图164所示的电路中，s闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 a，流过灯泡的电流是1 a，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()图164a bc dd开关s断开前，通过灯泡d的电流是稳定的，其值为1 a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2 a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2 a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 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(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abd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路接通后，启动器的氖气停止放电，u形动触片冷却收缩，两个触片分开，电路自动断开镇流器作用的两点说明(1)日光灯管在启动时需要500700 v的瞬时高压，这个高压是由镇流器产生的自感电动势与电源电压叠加后产生的(2)当灯管正常发光后，它的电阻变得很小，允许通过较小的电流，需要加在它两端的电压变小，镇流器这时又起到给灯管降压限流的作用针对训练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() 【导学号：97752058】abcda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项满足发光条件当 堂 达 标固 双 基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，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，所以选项b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，所以选项c、d错2. (多选)如图165所示，带铁芯的电感线圈的电阻与电阻器r的阻值相同，a1、a2是指针零刻度在中间的两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是()【导学号：97752059】图165a闭合s瞬间，电流表a1示数小于a2示数b闭合s瞬间，电流表a1示数等于a2示数c断开s瞬间，电流表a1示数大于a2示数d断开s瞬间，电流表a1示数等于a2示数ad开关s闭合瞬间，线圈l产生自感电动势阻碍电流增大，所以此时电流表a1中的电流小于电流表a2中的电流，a项正确；开关断开瞬间，线圈l与a1、a2和r构成回路，线圈l中产生自感电动势，阻碍电流减小，所以a1、a2中电流也逐渐减小，但始终相等，d项正确3.如图166所示是用于观察自感现象的电路图设线圈的自感系数较大，线圈的直流电阻rl与灯泡的电阻r满足rlr，则在开关s由闭合到断开的瞬间，可以观察到()图166a灯泡立即熄灭b灯泡逐渐熄灭c灯泡有明显的闪亮现象d只有在rlr时，才会看到灯泡有明显的闪亮现象cs闭合电路稳定时，由于rlr，那么ilir，s断开的瞬间，流过线圈的电流il要减小，在l上产生的自感电动势要阻碍电流的减小通过灯泡原来的电流ir随着开关的断开变为零，而灯泡与线圈形成闭合回路，此时灯泡的电流等于流过线圈的电流，即从il开始逐渐变小，由于ilir，因此灯泡开始时有明显的闪亮现象，c正确，a、b错误若