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(通用)高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 1.6 自感課件 教科選修32

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1、6自感第一章電磁感應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能夠通過電磁感應(yīng)的有關(guān)規(guī)律分析通電自感和斷電自感現(xiàn)象.2.了解自感電動(dòng)勢的表達(dá)式ELL ,知道自感系數(shù)的決定因素.3.了解日光燈結(jié)構(gòu)及工作原理.內(nèi)容索引自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ)重點(diǎn)探究啟迪思維 探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測檢測評價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān)自主預(yù)習(xí)一、自感現(xiàn)象一、自感現(xiàn)象由于導(dǎo)體線圈本身的 發(fā)生變化而引起的 現(xiàn)象叫做自感,在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫做 .二、自感系數(shù)二、自感系數(shù)1.自感電動(dòng)勢:EL ,其中L是自感系數(shù),簡稱自感或電感.單位: ,簡稱亨,符號(hào):H.2.自感系數(shù)與線圈的 、大小、匝數(shù),以及是否有 等因素有關(guān).電流電磁感應(yīng)自感電動(dòng)勢亨利形狀鐵芯三、日光燈三、日光

2、燈1.日光燈的構(gòu)造:普通日光燈由燈管、 、啟動(dòng)器、導(dǎo)線和開關(guān)組成.2.鎮(zhèn)流器的作用:啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生 使燈管發(fā)光,正常工作時(shí),起著 作用.鎮(zhèn)流器瞬時(shí)高電壓降壓限流即學(xué)即用即學(xué)即用1.判斷下列說法的正誤.(1)自感現(xiàn)象中,感應(yīng)電流一定與原電流方向相反.()(2)線圈的自感系數(shù)與電流大小無關(guān),與電流的變化率有關(guān).()(3)日光燈點(diǎn)亮后,啟動(dòng)器就沒有作用了.()(4)在日光燈正常工作中,鎮(zhèn)流器只會(huì)消耗能量,沒有作用.()答案2.如圖1所示,電路中電源內(nèi)阻不能忽略,L的自感系數(shù)很大,其直流電阻忽略不計(jì),A、B為兩個(gè)完全相同的燈泡,當(dāng)S閉合時(shí),A燈 亮,B燈 亮.當(dāng)S斷開時(shí),A燈 熄滅,B燈 熄滅.(填“立即

3、”或“慢慢”)圖1答案慢慢立即慢慢慢慢重點(diǎn)探究導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖2所示,先閉合S,調(diào)節(jié)R2使A1、A2的亮度相同,再調(diào)節(jié)R1,使A1、A2都正常發(fā)光,然后斷開S.再次閉合S,觀察兩只燈泡在電路接通的瞬間發(fā)光情況有什么不同?根據(jù)楞次定律分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因.一、通電自感現(xiàn)象答案圖2答案答案現(xiàn)象:燈泡A2立即發(fā)光,燈泡A1逐漸亮起來.原因:電路接通時(shí),電流由零開始增加,穿過線圈L的磁通量逐漸增加,為了阻礙磁通量的增加,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通量與原來電流產(chǎn)生的磁通量方向相反,則線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的方向與原來的電流方向相反,阻礙了L中電流的增加,即推遲了電流達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間.知識(shí)深化知識(shí)深化通電自感現(xiàn)象中,

4、當(dāng)線圈中的電流增大時(shí),自感電動(dòng)勢的方向與原電流的方向相反,阻礙電流的增大,但不能阻止電流的變化.例例1(多選)在如圖3所示的甲、乙電路中,電阻R和燈泡電阻的阻值相等,自感線圈L的電阻值可認(rèn)為是0,在接通開關(guān)S時(shí),則 圖3A.在電路甲中,A將漸漸變亮B.在電路甲中,A將先變亮, 然后漸漸變暗C.在電路乙中,A將漸漸變亮D.在電路乙中,A將先由亮漸 漸變暗,然后熄滅答案解析解析解析在電路甲中,當(dāng)接通開關(guān)S時(shí),通過與燈泡相連的自感線圈的電流突然增大,由于線圈的自感現(xiàn)象,開始時(shí),自感線圈產(chǎn)生一個(gè)很大的自感電動(dòng)勢來阻礙電流的流入,流入燈泡的電流很小;后來由于電流的不斷流入,通過自感線圈的電流變化逐漸變慢

5、,所以自感線圈的阻礙作用逐漸減小;當(dāng)流過線圈的電流最大時(shí),自感線圈不再有阻礙作用,所以通過燈泡的電流只能慢慢增大,故選項(xiàng)A正確.在電路乙中,當(dāng)接通開關(guān)S時(shí),通過自感線圈的電流突然增大,由于線圈的自感現(xiàn)象,開始時(shí),自感線圈就產(chǎn)生一個(gè)很大的自感電動(dòng)勢來阻礙電流的流入,流入線圈的電流很小(可認(rèn)為是0),電路中的電流可以認(rèn)為都是從燈泡通過的,以后自感線圈的阻礙作用逐漸減小,通過自感線圈的電流逐漸增大,而通過燈泡的電流逐漸減小,直到流過線圈的電流最大時(shí),自感線圈不再有阻礙作用,又因?yàn)樽愿芯€圈L的電阻值可認(rèn)為是0,所以燈泡被短路,故選項(xiàng)D正確.分析通電自感需抓住三點(diǎn):(1)通電瞬間自感線圈處相當(dāng)于斷路;(

6、2)電流增大過程中自感線圈對電流有阻礙作用,使線圈中的電流從0逐漸增大到穩(wěn)定值;(3)電流穩(wěn)定時(shí)自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)體(若直流電阻為0,相當(dāng)于導(dǎo)線).總結(jié)提升總結(jié)提升導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖4所示,先閉合開關(guān)使燈泡發(fā)光,然后斷開開關(guān).二、斷電自感現(xiàn)象圖4(1)開關(guān)斷開前后,流過燈泡的電流方向相同嗎?答案答案不相同.S閉合時(shí),燈泡A中的電流方向向左,S斷開瞬間,燈泡A中的電流方向向右,所以開關(guān)S斷開前后,流過燈泡的電流方向相反.答案(2)在斷開過程中,有時(shí)燈泡閃亮一下再熄滅,有時(shí)燈泡只會(huì)緩慢變暗直至熄滅,請分析上述兩種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什么?答案答案在開關(guān)斷開后燈泡又閃亮一下的原因是燈泡斷電后自感線圈中產(chǎn)

7、生的感應(yīng)電流比開關(guān)斷開前流過燈泡的電流大.要想使燈泡閃亮一下再熄滅,就必須使自感線圈的電阻小于與之并聯(lián)的燈泡電阻.而當(dāng)線圈電阻大于或等于燈泡電阻時(shí),燈泡就會(huì)緩慢變暗直至熄滅.答案知識(shí)深化知識(shí)深化1.當(dāng)線圈中的電流減小時(shí),自感電動(dòng)勢的方向與原電流方向相同;2.斷電自感中,由于自感電動(dòng)勢的作用,線圈中電流從原值逐漸減小.若斷開開關(guān)瞬間通過燈泡的電流大于斷開開關(guān)前的電流,燈泡會(huì)閃亮一下;若斷開開關(guān)瞬間通過燈泡的電流小于或等于斷開開關(guān)前的電流,燈泡不會(huì)閃亮一下,而是逐漸變暗直至熄滅.3.自感電動(dòng)勢總是阻礙線圈中電流的變化,但不能阻止線圈中電流的變化.例例2(多選)如圖5甲、乙所示的電路中,電阻R和自感

8、線圈L的電阻值都很小, 且小于燈泡A的電阻, 閉合開關(guān)S, 使電路達(dá)到穩(wěn)定, 燈泡A發(fā)光, 則 A.在電路甲中,斷開S,A將漸漸變暗B.在電路甲中,斷開S,A將先變得更亮,然后漸漸變暗C.在電路乙中,斷開S,A將漸漸變暗D.在電路乙中,斷開S,A將先變得更亮,然后漸漸變暗圖5答案解析解析解析在電路甲中,燈A和線圈L串聯(lián),它們的電流相同,斷開S時(shí),線圈上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢,阻礙原電流的減小,流過燈A的電流逐漸減小,燈A漸漸變暗.在電路乙中,電阻R和燈A串聯(lián),燈A的電阻大于線圈L的電阻,電流則小于線圈L中的電流,斷開S時(shí),電源不再給燈泡供電,而線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙電流的減小,通過R、A形成回路,燈A

9、中電流突然變大,燈A將先變得更亮,然后漸漸變暗,故A、D正確.例例3如圖6所示的電路中,S閉合且穩(wěn)定后流過電感線圈的電流是2 A,流過燈泡的電流是1 A,現(xiàn)將S突然斷開,S斷開前后,能正確反映流過燈泡的電流i隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖像是 三、自感現(xiàn)象中的圖像問題圖6答案解析解析解析開關(guān)S斷開前,通過燈泡D的電流是穩(wěn)定的,其值為1 A.開關(guān)S斷開瞬間,自感線圈的支路由于自感現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生與線圈中原電流方向相同的自感電動(dòng)勢,使線圈中的電流從原來的2 A逐漸減小,方向不變,且同燈泡D構(gòu)成回路,通過燈泡D的電流和線圈L中的電流相等,也應(yīng)該是從2 A逐漸減小到零,但是方向與原來通過燈泡D的電流方向相反,D對.1

10、.斷電時(shí),若自感線圈能組成閉合回路,自感線圈處電流由原值逐漸減小,不能發(fā)生突變,而且電流方向也不變;若自感線圈不能組成閉合回路,自感線圈處電流立即變?yōu)?.2.斷電前后,無線圈的支路要注意電流方向是否變化.技巧點(diǎn)撥技巧點(diǎn)撥2.工作原理:日光燈在接通電源時(shí),啟動(dòng)器首先導(dǎo)通,又立即斷開,在斷開的瞬間,由于自感現(xiàn)象,鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢,而使燈管快速啟動(dòng).3.鎮(zhèn)流器的作用:日光燈啟動(dòng)時(shí),鎮(zhèn)流器提供瞬時(shí)高電壓,而使氣體放電;燈管發(fā)光后,鎮(zhèn)流器又起著降壓限流的作用.1.日光燈的電路如圖7所示.四、自感的典型應(yīng)用日光燈圖7例例4若將圖8甲中啟動(dòng)器換為開關(guān)S1,并給鎮(zhèn)流器并聯(lián)一個(gè)開關(guān)S2,如圖乙所示,則

11、下列敘述正確的是 圖8答案解析A.只把S3接通,日光燈就能正常發(fā)光B.把S3、S1接通后,S2不接通,日光 燈就能正常發(fā)光C.S2不接通,接通S3、S1后,再斷開 S1,日光燈就能正常發(fā)光D.當(dāng)日光燈正常發(fā)光后,再接通S2, 日光燈仍能正常發(fā)光解析解析一般日光燈啟動(dòng)的瞬間把電源、燈絲、鎮(zhèn)流器接通,然后自動(dòng)斷開,靠鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時(shí)高壓,使燈管內(nèi)氣體導(dǎo)電,所以啟動(dòng)時(shí)既要使題圖乙中S3閉合,又需使S1瞬間閉合再斷開,A、B錯(cuò),C對.正常工作時(shí)鎮(zhèn)流器起降壓限流作用,若把題圖乙中S2閉合,則鎮(zhèn)流器失去作用,日光燈不能正常工作,D錯(cuò).達(dá)標(biāo)檢測1.(對自感電動(dòng)勢的理解對自感電動(dòng)勢的理解)關(guān)于線圈中自感電動(dòng)勢的

12、大小,下列說法中正確的是 A.電感一定時(shí),電流變化越大,自感電動(dòng)勢越大B.電感一定時(shí),電流變化越快,自感電動(dòng)勢越大C.通過線圈的電流為零的瞬間,自感電動(dòng)勢為零D.通過線圈的電流為最大值的瞬間,自感電動(dòng)勢最大答案1234解析解析解析電感一定時(shí),電流變化越快, 越大,由ELL 知,自感電動(dòng)勢越大,A錯(cuò),B對;線圈中電流為零時(shí),電流的變化率不一定為零,自感電動(dòng)勢不一定為零,故C錯(cuò);當(dāng)通過線圈的電流最大時(shí),若電流的變化率為零,自感電動(dòng)勢為零,故D錯(cuò).12342.(自感現(xiàn)象的分析自感現(xiàn)象的分析)(多選)如圖9所示,帶鐵芯的電感線圈的電阻與電阻器R的阻值相同,A1、A2是兩個(gè)完全相同的電流表,則下列說法中

13、正確的是 A.閉合S瞬間,電流表A1示數(shù)小于A2示數(shù)B.閉合S瞬間,電流表A1示數(shù)等于A2示數(shù)C.斷開S瞬間,電流表A1示數(shù)大于A2示數(shù)D.斷開S瞬間,電流表A1示數(shù)等于A2示數(shù)答案圖91234解析解析解析開關(guān)S閉合瞬間,線圈L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢阻礙電流增大,所以此時(shí)電流表A1中的電流小于電流表A2中的電流,A項(xiàng)正確;開關(guān)S斷開瞬間,線圈L與A1、A2和R構(gòu)成回路,線圈L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢,阻礙電流減小,所以A1、A2中電流也逐漸減小,但始終相等,D項(xiàng)正確.12343.(自感現(xiàn)象的圖像問題自感現(xiàn)象的圖像問題)(多選)如圖10所示,用電流傳感器研究自感現(xiàn)象.電源內(nèi)阻不可忽略,線圈的自感系數(shù)較大,其直

14、流電阻小于電阻R的阻值.t0時(shí)刻閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后,t1時(shí)刻斷開S,電流傳感器連接計(jì)算機(jī)分別描繪了整個(gè)過程線圈中的電流IL和電阻中的電流IR隨時(shí)間t變化的圖像.下列圖像中可能正確的是 答案圖1012344.(日光燈工作原理日光燈工作原理)家用日光燈電路如圖11所示,S為啟動(dòng)器,A為燈管,L為鎮(zhèn)流器,關(guān)于日光燈的工作原理,下列說法正確的是 A.鎮(zhèn)流器的作用是將交流電變?yōu)橹绷麟夿.在日光燈正常發(fā)光時(shí),啟動(dòng)器中的兩個(gè)觸片是 分開的C.日光燈發(fā)出的光是電流加熱燈絲發(fā)出的D.日光燈發(fā)出的光是汞原子受到激發(fā)后直接輻射的答案解析1234圖11解析解析鎮(zhèn)流器在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生瞬時(shí)高壓,在正常工作時(shí)起降壓限流作用,故A錯(cuò)誤;電路接通后,啟動(dòng)器中的氖氣停止放電(啟動(dòng)器分壓少、輝光放電無法進(jìn)行,不工作),U形動(dòng)觸片冷卻收縮,兩個(gè)觸片分離,B正確.燈絲受熱時(shí)發(fā)射出來的大量電子,在燈管兩端高電壓作用下,以極大的速度由低電勢端向高電勢端運(yùn)動(dòng).在加速運(yùn)動(dòng)的過程中,碰撞管內(nèi)氣體(通常是氬氣)分子,使之迅速電離.在紫外線的激發(fā)下,管壁上的熒光粉發(fā)出近乎白色的可見光.故C、D錯(cuò)誤.1234

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