1、6自感学 习 目 标 知 识 脉 络1知道什么是自感现象并理解自感电动势的作用2知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道其单位及影响因素(重点)3知道日光灯管的结构和工作原理4会判断通电自感和断电自感中灯泡亮度的变化( 重点、难点)自 主 预 习探 新 知知识梳理一、自感现象1实验探究：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 D1 慢慢变亮 阻碍电流的增加 断电自感断开开关的瞬间，灯泡 D 延迟熄灭有时灯泡 D会闪亮一下，然后逐渐变暗阻碍电流的减小 2.自感现象(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(2)自感电动势：在自感现象中产生
2、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ELL .It2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)1 H10 3 mH10 6 H.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 161 所示图 1612启动器的构造及作用启动器是一个充有氖气的小玻璃泡
3、，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1思考判断(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
4、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 ()(5)日光灯正常工作时，镇流器起降压限流的作用 ()(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 162 所示电路中，当开关 S 断开瞬间( )图 162A流经 R2 的电流方向向右，流经 L 的电流方向向左B流经 R2 的电流方向向左，流经 L 的电流方向向右C流经 R2 和 L 的电流方向都向右D流经 R2 和 L 的电流方向都向左A 在 S 断开前，自感线圈 L 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，
5、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 R2，由于电源的断开，向左的电流会立即消失，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 R2中流过，方向由左到右3若将图 163 甲中启动器换为开关 S1，并给镇流器并联一个开关 S2，如图 163 乙所示，则下列叙述正确的是( )图 163A只把 S3 接通，日光灯就能正常发光B把 S3、S 1 接通后，S 2 不接通，日光灯就能正常发光CS 2 不接通，接通 S3、 S1 后，再断开 S1，日光灯就能正常发光D当日光灯正常发光后，再接通 S2，日光灯仍能正常发光C 一般日光灯启动时瞬间把
6、电源、灯丝、 镇流器接通，然后自动断开，靠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 S3闭合，又需使 S1 瞬间闭 合再断开，A、 B 错， C 对；正常工作时镇流器起降压限流作用，若把乙图中 S2闭 合， 则镇流器失去作用，日光灯不能正常工作，D 错合 作 探 究攻 重 难对自感现象的理解1对自感电动势的理解(1)产生原因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，自感电动势方向与原电流方向相同(即：增反减同)(3)自感电动势的作用阻碍原电流的
7、变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用2对电感线圈阻碍作用的理解(1)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的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变(2)若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的3自感现象的分析思路明 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 向分析阻碍的结果：电流增大时，由于自感电动势的作用，线圈中电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；电流减
8、小时，由于自感电动势的作用，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 1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，通电瞬间自感线圈处相当于断路.2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零.3电流稳定时 ，自感线圈相当于导体.(多选)如图 164 所示的电路中，a、b、c 为三盏完全相同的灯泡，L 是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈， E 为电源，S 为开关关于三盏灯泡，下列说法正确的是( )图 164A合上开关，c 、b 先亮，a 后亮B合上开关一会后，a、b 一样亮C断开开关，b、c 同时熄灭，a 缓慢熄灭D断开开关，c 马上熄
9、灭，b 闪一下后和 a 一起缓慢熄灭思路点拨：线圈的自感系数很大，能够产生足够大的自感电动势线圈的直流电阻为零，电路稳定后 线圈相当于普通导线AB 闭合开关 S 时，由于线圈 L 的自感作用，流 过 a 灯的电流逐渐增大，所以 a 灯后亮， b、c 灯与电源构成回路，所以 b、c 灯先亮，故 A 正确；合上开关一会后，电 路稳定，L 是一个直流电阻为零的自感线圈，可视为导线，a 、b 灯完全相同，并联电压相同，故 a、b 灯一样亮，故 B 正确；断开开关瞬间，a 、b 灯与线圈构成闭合回路，由于 L 的自感作用，a、b 灯的电流要逐 渐减小，故 c 灯马上熄灭，a、b 灯 缓慢熄灭，C 错误；
10、由于电路稳定时，a、b 灯中 电流相同，故 b 灯无闪亮现象，D 错误 通、断电自感中灯泡亮度变化问题与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡电路图通电时电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮灯泡立即变亮(自感线圈电阻不可忽略)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(1)若 I2I 1，灯泡逐渐变暗(2)若 I2I1，灯泡闪亮后逐 渐变暗，两种情况灯泡电流方向均改变针对训练1(多选 )如图 165 所示的电路中，电源电动势为 E，内阻 r 不能忽略R 1 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为止的时
11、间内，通过 R1 的电流 I1 和通过 R2 的电流 I2 的变化情况是 ( )【导学号：24622031】图 165AI 1 开始较大而后逐渐变小BI 1 开始很小而后逐渐变大CI 2 开始很小而后逐渐变大DI 2 开始较大而后逐渐变小AC 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，所以开始 I2 很小，随着 电 流达到稳定，自感作用减小，I 2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2(多选 )如图 166 甲、乙电路中，电
12、阻 R 和自感线圈 L 的电阻都很小，接通 S，使电路达到稳定，灯泡 A 发光，则下列说法中正确的是( )甲 乙图 166A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，I LI R，断开S 后，通 过灯泡的 电流在 IL的基础上变小，所以乙图中灯泡会突然亮一下，然后渐渐变暗自感现象中的图像问题分析如图 167 所示电路中，S 是闭合的，此时流过线圈 L 的电流为I1，流过灯 D 的电流为
13、 I2，且 I1I2，在 t1 时刻将 S 断开，那么流过灯 D 的电流随时间变化的曲线是下列图中的( )图 167A BC D思路点拨：S 断开瞬间，回路中电流的大小和方向由线圈 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 I2，方向由左向右； S 断开时灯 D 中电流立即减小为零，由于线圈 L 的作用， I1 不能立即减小为零，L 与灯 D 构成闭合电路，其中电流由 I1 逐渐减小至零，流经灯 D 的 电流方向由右向左，故选 D.1S 断开时，因自感作用，线圈 L 中的电流不能立即减
14、小为零，要通过回路逐渐减小为零.2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 168 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 168A第 1 s 末 B第 2 s 末C第 3 s 末 D第 4 s 末BD 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It改变由 题图可知 t2 s 和 t4 s 时 为零故选项 B、D 正确It4.如图 169 所示的电路中，电源的电动势为 E，内阻为 r，电感线圈 L 的
15、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 1 时刻断开 S.下列表示 A、B 两点间电压 UAB随时间 t 变化的图像中，正确的是( )图 169A B C DB 开关 S 闭 合的瞬间，由于电感 L 的阻碍作用，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减小，根据闭合电路欧姆定律 I 知，整个 电路中的 总电流不断增大，由 U 内ER rIr 得内电压不断增大，由 UABEIr 得路端电压 UAB不断减小电路稳定后，由于 R 的阻值大于灯泡 D 的阻值，所以流过 L 支路的电
16、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 UAB反向且逐渐减小，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 1610 所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 1610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
17、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 1611 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 1611A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
18、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
19、要构成有灯管、镇流器、启动器启动器的构造如图 1612 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 1612A启动器两脚 A、B 与启动器座接触不良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
20、接线图正确的是 ( )A B C DA 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，
21、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 1613 所示的电路中，L 为电阻很小的线圈， G1 和 G2 为零刻度在表盘中央的两相同的电流表当开关 S 闭合时，电流表 G1、G 2 的指针都偏向右方，那么当断开开关 S 时，将出现的现象是 ( )图 1
22、613AG 1 和 G2 指针都立即回到零点BG 1 指针立即回到零点，而 G2 指针缓慢地回到零点CG 1 指针缓慢地回到零点，而 G2 指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点DG 2 指针缓慢地回到零点，而 G1 指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点 D 根据 题意，电流方向自右向左时， 电流表指针向右偏，那么， 电流方向自左向右时，电流表指针应 向左偏当开关 S 断开的瞬间，G 1 中原电流立即消失，而对于 G2 所在支路，由于 线圈 L 的自感作用，阻碍电流不能立即消失，自感电流沿 L、G2、G1 的方向，在由它 们组成的闭合回路中继续维持一段时间，即 G2 中的电流按原方向自右向左
23、逐渐减为零，此时 G1 中的电 流和原电流方向相反，变为自左向右，且与 G2 中的电 流同时缓慢减为零，故 选项 D 正确 3在如图 1614 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，调节 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，能正确反映流过 L1 的电流 i1、流过 L2 的电流 i2 随时间 t 变化的图像是( ) 【导学号：24622034】图 1614A BC DB 由题中给出的电路可知，电路由 L 与 L1
24、 和 L2 与 R 两个支路并联，在t时刻， L1 支路的 电流因 为有 L 的自感作用，所以 i1 由 0 逐渐增大， L2 支路为纯电阻电路，i 2 不存在逐渐增大的 过程，所以选项 B 正确4(多选 )如图 1615 所示，日光灯正常发光时，流过灯管的电流为 I，那么对于灯丝 ab 上的电流，以下说法正确的是( )图 1615A灯丝 ab 上的电流处处为 IB灯丝 a 处的电流为 IC灯丝 b 处的电流为 I，其他地方的电流都比 I 小D灯丝 b 处最容易烧断CD 当日光灯正常发光时，启动器是断开的，因此在 ab 上没有电流，故选项 A、B 错误；导通后是气体 导电，所以电流存在于 b 处到 d 处之间，故选项C、D 正确
