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6自感67涡流(选学)(略)[课标解读]1.知道自感现象和自感电动势.2.知道自感系数的决定因素是自感线圈的自身结构.3.知道日光灯及其原理，知道启动器和镇流器的构造和原理.4.了解自感现象的应用和防止．01课前自主梳理02课堂合作探究03课后巩固提升课时作业一、自感现象1．自感现象：由于导体线圈本身的发生变化而引起的电磁感应现象．2．自感电动势：在自感现象中产生的．电流电动势3．通电自感和断电自感项目类型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D2电流的增加断电自感(RDRL)先闭合开关使灯泡亮起来，然后将开关断开，会发现灯泡闪亮一下后再熄灭电流的减小缓慢变亮阻碍阻碍[思考]在断电自感现象中灯D一定“闪亮”一下才熄灭吗？提示：不一定．关键看断电瞬间流过灯D的电流是否大于原来的电流，若大于原电流则闪亮．二、自感系数1．自感电动势的大小：自感电动势EL跟电流的变化率ΔIΔt成正比，即EL＝LΔIΔt.2．自感系数(1)影响因素：自感系数L简称自感或电感，是由线圈本身性质决定的，跟线圈的、体积、等因素有关．横截面积越，匝数越，它的自感系数就越大，另外有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时要大得多．(2)单位：常用的还有、微亨(μH).1H＝mH＝μH.形状匝数大多亨利(H)毫亨(mH)103106[判断](1)线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大．()(2)对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势也较大．()(3)自感系数由线圈自身因素决定，与自感电动势大小及通电电流变化无关．()提示：(1)×(2)√(3)√三、自感的典型应用——日光灯按如图所示连接日光灯电路．1．日光灯构造：主要由灯管、、启动器组成．2．镇流器的作用：启动时产生，在正常工作时起到的作用．镇流器瞬时高电压降压限流[思考]当日光灯的启动器损坏时，日光灯无法正常启动发光，你可以采用什么应急措施来使灯管正常发光？提示：可以用一小段导线碰触启动器的插孔后立即断开，从而起到自动开关的作用．要点一对自感现象的理解1．对自感现象的理解自感现象是一种电磁感应现象，遵从法拉第电磁感应定律和楞次定律．2．对自感电动势的理解(1)自感电动势阻碍原电流的变化，而不是阻止原电流的变化，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(增反减同)．(3)自感电动势的大小：EL＝LΔIΔt，它可以超出线圈两端的原电压．3．自感现象的分析思路[例1](多选)在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略．R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系数较大的线圈．开关S原来是断开的，从闭合开关S到电路中电流达到稳定的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是()A．I1开始较大而后逐渐变小B．I1开始很小而后逐渐变大C．I2开始很小而后逐渐变大D．I2开始较大而后逐渐变小[思路点拨]分析自感电流的大小时，应注意“L是一个自感系数较大的线圈”这一关键语句．[解析]闭合开关S时，由于L是一个自感系数较大的线圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以I2开始很小，随着电流达到稳定，自感作用减小，I2开始逐渐变大．闭合开关S时，由于线圈阻碍作用很大，路端电压较大，随着自感作用减小，路端电压减小，所以R1上的电压逐渐减小，电流逐渐减小，故A、C正确．[答案]AC自感电动势的两个特点(1)自感电动势阻碍自身电流的变化，但不能阻止，且自感电动势阻碍自身电流变化的结果，会对其他电路元件的电流产生影响．(2)自感电动势的大小跟自身电流变化的快慢有关，电流变化越快，自感电动势越大．1．关于自感现象，正确的说法是()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解析：当电流增加时，自感电动势的方向与原来的电流反向，当电流减小时与原来的电流同向，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；自感系数只取决于线圈的本身因素，与电流变化情况无关，故选项C错误；由EL＝LΔIΔt可知，选项D正确．答案：D2．如图所示的电路中，三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1＜R2＜R3，电感线圈L的电阻可忽略，D为理想二极管．开关K从闭合状态突然断开时，下列判断正确的是()A．L1逐渐变暗，L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗B．L1逐渐变暗，L2立即熄灭，L3先变亮，然后逐渐变暗C．L2立即熄灭，L1、L3均逐渐变暗D．L1、L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗解析：开关K从闭合状态突然断开时，电感线圈L由于产生自感电动势，L中电流沿原方向逐渐减小，由于二极管的单向导电性，L和灯泡L1、L3构成闭合回路，L1逐渐变暗，L2立即熄灭，因R1＜R2＜R3，L3先变亮，然后逐渐变暗，选项B正确，A、C、D错误．答案：B要点二通电自感和断电自感的分析在处理通断电自感灯泡亮度变化问题时，不能一味套用结论，如通电时逐渐变亮，断电时逐渐变暗，或闪亮一下逐渐变暗，要具体问题具体分析，关键要搞清楚电路连接情况．通电自感断电自感电路图器材要求L1、L2同规格，R＝RL，L较大L很大(有铁芯)，RL≪RLA现象在S闭合瞬间，L2灯立即亮起来，L1灯逐渐变亮，最终一样亮在开关S断开瞬间，LA灯突然闪亮一下后再渐渐熄灭(当抽掉铁芯后，重做实验，断开开关S时，会看到LA灯马上熄灭)通电自感断电自感原因由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，使流过L1灯的电流比流过L2灯的电流增加得慢断开开关S时，流过线圈L的电流减小，产生自感电动势，阻碍电流的减小，使电流继续存在一段时间；在S断开后，通过L的电流反向通过灯LA，且由于RL≪RLA，使得流过LA灯的电流在开关断开瞬间突然增大，从而使LA灯的发光功率突然变大能量转化情况电能转化为磁场能磁场能转化为电能[例2]如图所示，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[思路点拨](1)开关S闭合时，线圈L起到什么作用？(2)开关S断开时，线圈L的作用是什么？[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比LA先亮，A、B项错误；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，在两灯组成的串联电路中，电流从线圈中电流开始减小，即从IA减小，故LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭，C错误，D正确．[答案]D(1)通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加，与原电流方向相反．(2)断电时，线圈产生的自感电动势与原电流方向相同．在与线圈串联的回路中，线圈相当于电源，它提供的电流大小由原来的IL逐渐变小．(3)若断开开关后，线圈与灯泡不能组成闭合回路，则灯泡会立即熄灭．1．如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S的瞬间会有()A．灯A立即熄灭B．灯A慢慢熄灭C．灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭D．灯A突然闪亮一下再突然熄灭解析：当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A串联，在S断开后，不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开后，电源供给的电流为零，灯就立即熄灭．因此正确选项应为A.答案：A2．(多选)如图所示，两个相同灯泡L1、L2，分别与自感线圈L和电阻R串联，接到内阻不可忽略的电源的两端，闭合开关S，电路稳定后，两灯泡均正常发光．已知自感线圈的自感系数很大．则下列说法正确的是()A．闭合开关S，电路稳定前，灯泡L1逐渐变亮B．闭合开关S，电路稳定前，灯泡L2由亮变暗C．断开开关S的一段时间内，A点电势比B点电势高D．断开开关S的一段时间内，灯泡L2亮一下后逐渐熄灭解析：闭合开关S，由于线圈L的自感作用，灯泡L1中电流逐渐增大，所以电路稳定前，灯泡L1逐渐变亮，选项A正确．由于电源内阻不可忽略，闭合开关S，电路稳定前，电源输出电流逐渐增大，电源路端电压逐渐减小，导致灯泡L2由亮变暗，选项B正确．断开开关S的瞬间，线圈L中产生感应电动势，根据楞次定律可判断出线圈L中感应电流方向向右，与L1、L2和电阻R形成闭合回路，所以断开开关S的一段时间内，A点电势比B点电势低，选项C错误．根据题述，当闭合开关S到电路稳定后，两灯泡均正常发光，亮度相同，断开开关S的一段时间内，线圈L中电流由原来的大小逐渐减小，灯泡L2也由原来的亮度逐渐熄灭，不会出现亮一下，选项D错误．答案：AB开关断开时，原电源不提供电流，若线圈形成回路，则自感电动势会通过回路形成电流，因此断电时线圈起到瞬间电源的作用．[随堂训练]1．关于线圈的自感系数，下列说法中正确的是()A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零C．线圈中电流变化越快，自感系数越大D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定解析：自感系数是线圈本身的固有属性，只决定于线圈大小、形状、匝数、有无铁芯等因素，而与电流变化快慢等外部因素无关．自感电动势的大小与线圈自感系数及电流变化率有关，故选项A、B、C错，D对．答案：D2．(多选)在下列四个日光灯的接线图中，S1为启动器，S2为开关，L为镇流器．能使日光灯正常发光的是()解析：日光灯工作时，电流通过镇流器、灯丝和启动器构成回路，使启动器发出辉光同时灯丝开始发光，发光的灯丝可以对灯管内气体进行短暂的预热，之后电路断开瞬间，镇流器产生很大的自感电动势，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，灯管中的气体放电，日光灯被点亮，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，启动器丢失或损坏时，可手持带绝缘皮的导线短接启动后再断开)．答案：AC3.如图所示为测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L的两端并联一个电压表，用来测量自感线圈的直流电压．在测量完毕后，将电路拆解时应()A．先断开S1B．先断开S2C．先拆除电流表D．先拆除电压表解析：若先断开S1或先拆除电流表，线圈与电压表组成闭合电路，这时，流过电压表的电流与原来方向相反，电压表的指针将反向转动，容易损坏电压表．按操作要求，应先断开开关S2，再断开开关S1，然后拆除器材．答案：B4．一个线圈的电流在0.001s内有0.02A的变化，产生50V的自感电动势，求线圈的自感系数．如果这个电路中的电流的变化率变为40A/s，自感电动势为多大？解析：由E＝LΔIΔt得L＝E·ΔtΔI＝50×0.0010.02H＝2.5H.E′＝LΔIΔt＝2.5×40V＝100V.答案：2.5H100V