18 19 第1章 6自感

1、 6自感 学 习 目 标 知 识 脉 络 知道什么是自感现象并理解自感电1 动势的作用知道自感系数是表示线圈本身特征2重(的物理量，知道其单位及影响因素 ) 点 知道日光灯管的结构和工作原理3 会判断通电自感和断电自感中灯泡4) 亮度的变化(重点、难点 自 主预 习探 新知 知识梳理 一、自感现象 实验探究：通电自感和断电自感1 电路 现象 作势感自电动的 用 接通电源的瞬间， 阻碍电流的增加 通电自感 灯泡D慢慢变亮1 断开开关的瞬间， 熄泡D延迟灯断电自感 灭有时灯泡D会阻碍电流的减小 闪亮一下，然后逐 渐变暗 自感现象2.(1)自感：由于导体线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象 页

2、 1 第 (2)自感电动势：在自感现象中产生的电动势 (3)作用：自感电动势总阻碍导体中原电流的变化 二、自感系数 1自感电动势大小公式 IEL. Lt 2自感系数 (1)物理意义：表征线圈产生自感电动势本领的大小 (2)决定因素：自感系数是由线圈本身性质决定的，跟线圈的形状、体积、匝数等因素有关另外有无铁芯对线圈的自感系数影响很大 (3)单位：亨(H)、毫亨(mH)、微亨(H) 36 H.10101 H mH 三、自感的典型应用日光灯 1日光灯的构造及电路图 日光灯由灯管、灯丝、镇流器和启动器组成，灯管中充有微量的惰性气体和 稀薄的汞蒸气，镇流器、灯丝和启动器的电路是串联的 电路图如图1-6

3、-1所示 图1-6-1 2启动器的构造及作用 启动器是一个充有氖气的小玻璃泡，里面有两个电极，一个是固定不动的静 触片，另一个是双金属片制成的U型动触片启动器的作用是在开关闭合后， 使电路短暂接通再将电路断开，相当于一个自动开关 3镇流器的作用 在启动器短暂接通电路再将电路断开的瞬间，镇流器中的电流急剧减小，产 生很高的自感电动势：这个自感电动势的方向与原来电源的电压方向相同，它们 合在一起，形成一个瞬时高电压，加在灯管两端，使灯管中的气体放电，于是日 光灯管成为电流的通路，开始发光 日光灯正常发光时，镇流器在电路中起着降压限流作用，保证日光灯的正常 工作 基础自测 页 2 第 1思考判断 (

4、1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化 () () (2)自感电动势的方向一定与原电流的方向相反 () (3)通过线圈的电流增大的越来越快，则自感系数变大 () (4)日光灯正常发光后，拿掉启动器，日光灯将熄灭 (日光灯正常工作时，镇流器起降压限流的作用 ) (5)(6)日光灯启动时，镇流器产生瞬时高压，从而使灯管中的气体放电，开始发光 () 2如图1-6-2所示电路中，当开关S断开瞬间( ) 图1-6-2 A流经R的电流方向向右，流经L的电流方向向左 2B流经R的电流方向向左，流经L的电流方向向右 2C流经R和L的电流方向都向右 2D流经R和L的电流方向都向左 2A 在S断开前，自感线圈L

5、中有自右向左的电流，断开S后瞬间，通过L的电流要减小，于是L中产生自感电动势，阻碍自身电流的减小，但电流还是逐渐减小为零，原来跟L并联的电阻R，由于电源的断开，向左的电流会立即消2失，但此时它却与L形成了串联的回路，L中维持的正在减弱的电流恰好从电阻R中流过，方向由左到右 23若将图1-6-3甲中启动器换为开关S，并给镇流器并联一个开关S，如21图1-6-3乙所示，则下列叙述正确的是( ) 图1-6-3 A只把S接通，日光灯就能正常发光 3B把S、S接通后，S不接通，日光灯就能正常发光 231CS不接通，接通S、S后，再断开S，日光灯就能正常发光 1123D当日光灯正常发光后，再接通S，日光灯

6、仍能正常发光 2C 一般日光灯启动时瞬间把电源、灯丝、镇流器接通，然后自动断开，靠 页 3 第 闭合，S镇流器产生瞬时高压，使灯管内气体导电，所以启动时既要使乙图中3正常工作时镇流器起降压限流作用，对；B错，C又需使S瞬间闭合再断开，A、1 闭合，则镇流器失去作用，日光灯不能正常工作，D错S若把乙图中2 难 究攻重 合作 探 对自感现象的理解 对自感电动势的理解1 产生原因(1)通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因 而在原线圈上产生感应电动势 (2)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， 即：增反减同)自感电动势方向与原电流方向相

7、同( (3)自感电动势的作用只是使原电流的变化时阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化， 间变长，即总是起着推迟电流变化的作用 对电感线圈阻碍作用的理解2若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流(1) 的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由(2) 绕制线圈的导线的电阻引起的 自感现象的分析思路3 ?明确通过自感线圈的电流的变化情况?增大或减小 根据“增反减同”，判断自感电动势的方向 电流增大时，由于自感电动势的作用，线圈中电流逐渐增分析阻碍的结果：大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；电流减小时，由于自

8、感电动势的作用，线圈中电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小 名师提醒 页 4 第 通电时，自感线圈相当于一个变化的电阻，阻值由无穷大逐渐减小，通?1. 电瞬间自感线圈处相当于断路. 断电时，自感线圈相当于电源，自感电动势由某值逐渐减小到零?2?. 电流稳定时，自感线圈相当于导体?3? 为三盏完全相同的灯泡，cb、6-4所示的电路中，a、 (多选)如图1-为开关关于SE为电源，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，) ( 三盏灯泡，下列说法正确的是4 1-图6- a后亮c、b先亮，A合上开关， b一样亮B合上开关一会后，a、 a缓慢熄灭、c同时熄灭，C断开开关，b 一起缓慢熄

9、灭b马上熄灭，闪一下后和aD断开开关，c线圈：线圈的自感系数很大，能够产生足够大的自感电动势思路点拨 的直流电阻为零，电路稳定后线圈相当于普通导线灯的电流逐渐增大，aL的自感作用，流过闭合开关AB S时，由于线圈正确；合上开灯先亮，故Acc灯与电源构成回路，所以b、a所以灯后亮，b、灯、b关一会后，电路稳定，L是一个直流电阻为零的自感线圈，可视为导线，ab、B灯一样亮，故正确；断开开关瞬间，a完全相同，并联电压相同，故a、bc灯的电流要逐渐减小，故、ba灯与线圈构成闭合回路，由于L的自感作用，灯中电流相同，、b灯缓慢熄灭，C错误；由于电路稳定时，ab灯马上熄灭，a、 错误b灯无闪亮现象，D故

10、通、断电自感中灯泡亮度变化问题 与线圈并联的灯泡与线圈串联的灯泡 电路图 页 5 第 自感线圈电阻不可忽(电流逐渐增大，灯泡逐渐变灯泡立即变亮 通电时) 略亮 I电路中稳态电流为I、21 断电时 电流逐渐减小，灯泡逐渐变 ，灯泡逐渐变暗II(1)若12 暗，电流方向不变 ，灯泡闪亮后逐渐变暗，两II(2)若12 种情况灯泡电流方向均改变 针对训练R不能忽略，内阻r6-5所示的电路中，电源电动势为E1(多选)如图1-1原来是断开的，是一个自感系数较大的线圈开关S和R是两个定值电阻，L2RI和通过S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R的电流从闭合开关211) I的变化情况是(的电流2 】246

11、22031【导学号：5 6-图1- 开始较大而后逐渐变小AI1 开始很小而后逐渐变大BI1 开始很小而后逐渐变大IC2 开始较大而后逐渐变小ID2产生反向的自感L是一个自感系数较大的线圈，闭合开关S时，由于 AC很小，随着电流达到稳定，自感作用减小，电动势阻碍电流的变化，所以开始I2时，由于线圈阻碍作用很大，路端电压较大，随着开始逐渐变大闭合开关SI2上的电压逐渐减小，电流逐渐减小，故R自感作用减小，路端电压减小，所以1 正确A、C的电阻都很小，接和自感线圈L6-6甲、乙电路中，电阻R如图2(多选)1-) ( A通S，使电路达到稳定，灯泡发光，则下列说法中正确的是 乙 甲 页 6 第 图1-6

12、-6 A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 AD 电阻R和自感线圈L的电阻都很小，图甲中，闭合S时，II，RL断开S后，通过灯泡的电流在I的基础上变小，所以乙图中灯泡会突然亮一下，L然后渐渐变暗 自感现象中的图像问题分析 如图1-6-7所示电路中，S是闭合的，此时流过线圈L的电流为I，1流过灯D的电流为I，且II，在t时刻将S断开，那么流过灯D的电流随时1122间变化的曲线是下列图中的( ) 图1-6-7 A B C D 思路点拨：S断开瞬间，回路中电流的大

13、小和方向由线圈L中的电流决定因线圈的自感作用，回路中的电流逐渐减小到零 D 注意分析各段时间内流过灯D电流的方向的变化情况S闭合时流过灯D的电流大小为I，方向由左向右；S断开时灯D中电流立即减小为零，由于线2圈L的作用，I不能立即减小为零，L与灯D构成闭合电路，其中电流由I逐渐11减小至零，流经灯D的电流方向由右向左，故选D. ?1?S断开时，因自感作用，线圈L中的电流不能立即减小为零，要通过回路逐渐减小为零. 页 7 第 ?2?回路中的电流方向与S断开前线圈L中的电流方向相同. ?3?回路中的电流从线圈L中原来的电流大小开始逐渐减小，但不是均匀减小. 针对训练 3(多选)某线圈中通有如图1-

14、6-8所示的电流，则线圈中自感电动势改变方向的时刻有( ) 【导学号：24622032】 图1-6-8 A第1 s末 B第2 s末 D 第4 s末 C第3 s末IBD 自感电动势EL，当电流的变化率为零时，自感电动势的方向发生 tI改变由题图可知t2 s和t4 s时为零故选项B、D正确 t4.如图1-6-9所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感线圈L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值在t0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在tt时刻断开S.下列表示A、B两点间电压U随时间t变化的图像AB1中，正确的是( ) 图1-6-9 A B C D B 开关S闭合的瞬间，由于电感L的阻碍作用，

15、由R与L组成的支路相当于断路，后来由于L的阻碍作用不断减小，相当于外电路并联部分的电阻不断E知，整个电路中的总电流不断增大，由UI减小，根据闭合电路欧姆定律 rR得内电压不断增大，由UIrEIr得路端电压U不断减小电路稳定后，内ABAB由于R的阻值大于灯泡D的阻值，所以流过L支路的电流小于流过灯泡D的电流当开关断开时，由于电感L的自感作用，流过灯泡D的电流立即与L中的电流相等，与灯泡中原来的电流方向相反且逐渐减小，即U反向且逐渐减小，AB 页 8 第 选项B正确 对日光灯工作原理的理解 1.对启动器工作原理的认识 启动器主要由电容器和玻璃泡组成，电容器与玻璃泡并联玻璃泡内构造如图1-6-10所

16、示玻璃泡内充有氖气，泡内装有两个金属片，一个是固定不动的静触片，另一个是由双金属片制成的U形动触片，动、静触片之间留有小缝隙，形成两个电极 图1-6-10 启动器的主要作用是在开关闭合后，利用氖管的辉光放电，通过动、静触片的接通和断开过程，使镇流器产生瞬时高电压 2对镇流器工作原理的认识 镇流器是一个带铁芯的线圈，其自感系数很大镇流器在日光灯启动阶段和正常发光阶段，起着不尽相同的作用，具体表现为： (1)在灯管启动时，镇流器能够产生一个高出电源电压很多的瞬时电压，使日光灯内的气体导电，而被点亮 (2)在日光灯启动后，因为日光灯的电阻变得很小，只允许通过不大的电流，否则就会将灯管烧坏这时加在灯管

17、两端的电压低于电源电压，此要求也是通过镇流器来实现的，镇流器起降压限流作用 家用日光灯电路如图1-6-11所示，S为启动器，A为灯管，C为镇流器，关于日光灯的工作原理，下列说法正确的是( ) 图1-6-11 A镇流器的作用是把交流电变为直流电 B在日光灯正常发光时，启动器中的两个触片是分开的 C日光灯发出的光是电流加热灯丝发出的 D日光灯发出的光是汞原子受到激发后直接辐射的 B 镇流器在启动时产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流作用，故A错误；电路接通后，启动器中的氖气停止放电(启动器分压少、辉光放电无法进 页 9 第 行，不工作)，U型动触片冷却收缩，两个触片分离，B正确；灯丝受热时发射出来

18、的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动在加速运动的过程中，碰撞管内氖气分子，使之迅速电离在紫外线的激发下，管壁上的荧光粉发出近乎白色的可见光故C、D错误故选B. 针对训练 5人类生活中对能源的可持续利用可以通过节能方式体现，日光灯是最常用的节能照明工具，它的主要构成有灯管、镇流器、启动器启动器的构造如图1-6-12所示，为了便于日光灯工作，常在启动器两端并上一个纸质电容器C.现有一盏日光灯总是出现灯管两端亮而中间不亮，经检查，灯管是好的，电源电压正常，镇流器无故障，其原因可能是 ( ) 【导学号：24622033】 图1-6-12 A启动器两脚A、B与启动器座

19、接触不良 B电容器C断路 C电容器C击穿而短路 D镇流器自感系数L太大 C 由题意知镇流器无故障，故D项错误；日光灯管两端亮而中间不亮，说明灯管两端的灯丝处于通电状态，即启动器接通，但不能自动断开，说明电容器C短路了，选C. 6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( ) A B C D A 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 页 10 第 热放

20、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 D 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 2.在如图1-6-13所示的电路中，L为电阻很小的线圈，G和G为零刻度在21表盘中央的两相同的电流表当开关S闭合时，电流表G、G的指针都偏向右21方，那么当断开开关S时，将出现的现象是( ) 图1-6-13 AG和G指针都立即回到零点 21BG指针立即回到零点，而G指针缓慢地回到零点 21CG指针缓慢地回到零点，而G指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到21零点 DG指针缓慢地回到零点，而G指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到12零点 D 根据题意，电流方向自右向左时，电