高中物理 第一章 电磁感应 6 自感课件 教科版选修32.ppt

6自感 第一章电磁感应 1 知道自感现象 观察通电自感和断电自感实验现象 了解自感现象中自感电动势的作用 2 理解自感系数和自感系数的决定因素 3 了解日光灯的构造及工作原理 目标定位 二 自感系数 三 自感的典型应用 日光灯 栏目索引 一 自感现象 对点检测自查自纠 2 自感电动势对电流的作用 电流增加时 自感电动势阻碍 电流减小时 自感电动势 实验1 演示通电自感现象实验电路如图1所示 开关s接通时 可以看到灯泡2 而灯泡1是 一 自感现象 知识梳理 1 定义 由于导体的电流发生变化而引起的电磁感应现象 叫做自感 在自感现象中产生的电动势叫做 答案 线圈本身 自感电动势 图1 电流的增加 阻碍电流的减小 立即发光 逐渐亮起来的 实验2 演示断电自感现象 实验电路如图2所示 线圈l的电阻比灯泡的电阻小 接通电路 灯泡正常发光后 迅速断开开关s 可以看到灯泡 图2 闪亮一下再逐渐熄灭 答案 深度思考 在断电自感现象中 电流减小时 自感线圈中的电流大小一定小于原先所通过电流的大小 为什么灯泡有时闪亮一下再熄灭 答案断电自感时 自感线圈中的电流大小一定小于原先所通过电流的大小 但是可能会大于灯泡中的电流 所以灯泡会闪亮一下再熄灭 答案 典例精析 例1如图3所示 电路中电源的内阻不能忽略 r的阻值和l的自感系数都很大 a b为两个完全相同的灯泡 当s闭合时 下列说法正确的是 a a比b先亮 然后a灭b b比a先亮 然后b逐渐变暗c a b一起亮 然后a灭d a b一起亮 然后b灭 图3 解析答案 总结提升 解析本题考查通电自感现象的分析 关键是要知道纯电感线圈在电路稳定前后的作用 s闭合时 由于与a灯串联的线圈l的自感系数很大 故在线圈上产生很大的自感电动势 阻碍电流的增大 所以b比a先亮 故a c d错 稳定后 由于与b灯连接的电阻很大 流过b灯支路的电流很小 所以b灯逐渐变暗 故b正确 答案b 总结提升 总结提升 分析通电自感需抓住三点 1 通电瞬间自感线圈处相当于断路 2 电流增大过程中自感线圈对电流有阻碍作用使线圈中的电流从0逐渐增大到稳定值 3 电流稳定时自感线圈相当于导体 例2如图4 a b 所示的电路中 电阻r和自感线圈l的电阻值都很小 且小于灯泡a的电阻 闭合开关s 使电路达到稳定 灯泡a发光 则 a 在电路 a 中 断开s a将渐渐变暗b 在电路 a 中 断开s a将先变得更亮 然后渐渐变暗c 在电路 b 中 断开s a将渐渐变暗d 在电路 b 中 断开s a将先变得更亮 然后渐渐变暗 图4 解析答案 解析在电路 a 中 灯a和线圈l串联 它们的电流相同 断开s时 线圈上产生自感电动势 阻碍原电流的减小 流过灯a的电流逐渐减小 从而灯a只能渐渐变暗 在电路 b 中 电阻r和灯a串联 灯a的电阻大于线圈l的电阻 电流则小于线圈l中的电流 断开s时 电源不再给灯泡供电 而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小 通过r a形成回路 灯a中电流突然变大 灯a将先变得更亮 然后渐渐变暗 故a d正确 答案ad 针对训练如图5所示的电路中 电源的电动势为e 内阻为r 线圈l的电阻不计 电阻r的阻值大于灯泡d的阻值 在t 0时刻闭合开关s 经过一段时间后 在t t1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5 返回 解析答案 总结提升 解析在t 0时刻闭合开关s 由于线圈l产生自感电动势 阻碍电流通过 电源输出电流较小 路端电压较高 经过一段时间电路稳定 电源输出电流较大 路端电压较低 在t t1时刻断开s 线圈l产生自感电动势 与灯泡构成闭合回路 灯泡d中有反向电流通过 所以表示a b两点间电压uab随时间t变化的图像中正确的是b 答案b 总结提升 返回 总结提升 1 断电时 自感线圈处相当于电源 其电流逐渐减小 不会发生突变 2 断电时 灯泡会不会闪亮一下再熄灭取决于通过灯泡前后电流大小的关系 若断电前自感线圈电流il大于灯泡的电流id则灯泡会闪亮一下再熄灭 若断电前自感线圈中的电流il小于或等于灯泡中的电流id则不会出现闪亮 而是逐渐熄灭 3 要注意断电前后通过灯泡的电流方向是否变化 二 自感系数 知识梳理 1 自感电动势的大小和自感系数 1 自感电动势el跟 式中比例系数l叫做线圈的自感系数 简称或 2 自感系数 单位 符号 1mh 1 h 2 自感系数的决定因素 与线圈的形状 体积 以及是否有等因素有关 自感 电感 亨利 h 10 3h 10 6h 匝数 铁芯 答案 电流的变化率 成正比 公式el 解析线圈的自感系数是由线圈本身的因素及有无铁芯决定的 与有无电流 电流变化情况都没有关系 故b c错误 d正确 自感电动势的大小除了与自感系数有关 还与电流的变化率有关 故a错误 典例精析 例3关于线圈的自感系数 下面说法正确的是 a 线圈的自感系数越大 自感电动势就一定越大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 解析答案 d 返回 总结提升 总结提升 对自感系数的理解 1 自感系数的大小由线圈本身的特性及有无铁芯决定 线圈越长 单位长度的匝数越多 自感系数越大 2 自感系数与e i t等均无关 返回 三 自感的典型应用 日光灯 知识梳理 1 日光灯的电路如图6所示 2 工作原理 日光灯在接通电源时 启动器首先 又立即 在的瞬间 由于自感现象 镇流器产生的自感电压 而使灯管快速启动 3 镇流器的作用 日光灯启动时 镇流器提供 而使气体电离 灯管发光后 镇流器又起着的作用 图6 导通 断开 断开 很高 瞬时高压 稳压限流 答案 典例精析 例4如图7甲为日光灯电路 图乙为启动器结构图 在日光灯正常工作的过程中 图7 解析日光灯刚发光时 镇流器在启动时产生瞬时高压 故a正确 灯管点亮发光后 镇流器起分压限流作用使灯管在较低的电压下工作 故b错误 d正确 灯管正常发光后 启动器不再工作 启动器中两个触片是分离的 故c错误 故选a d 答案ad a 镇流器为日光灯的点亮提供瞬时高压b 镇流器维持灯管两端有高于电源的电压 使灯管正常工作c 灯管点亮发光后 启动器中两个触片是接触的d 灯管点亮发光后 镇流器起分压限流作用使灯管在较低的电压下工作 解析答案 返回 对点检测自查自纠 1 2 3 4 解析答案 1 对通 断电自感的理解 多选 如图8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是两个完全相同的电流表 则下列说法中正确的是 a 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 图8 1 2 3 4 解析开关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 答案ad 2 对通 断电自感的理解 如图9所示的电路中a1和a2是两个相同的小灯泡 l是一个自感系数很大的线圈 其阻值与r相同 在开关s接通和断开时 灯泡a1和a2亮暗的顺序是 a 闭合时a1先达最亮 断开时a1后灭b 闭合时a2先达最亮 断开时a1后灭c 闭合时a1先达最亮 断开时a1先灭d 闭合时a2先达最亮 断开时a2先灭 1 2 3 4 解析答案 图9 解析当开关s闭合时 a1和a2同时亮 但由于自感现象的存在 线圈上产生自感电动势阻碍电流的增大 使通过线圈的电流从零开始逐渐增大 所以开始时电流几乎全部从a1通过 而该电流又将同时分两路通过a2和r 所以a1先达最亮 经过一段时间电路稳定后 a1和a2达到一样亮 当开关s断开时 电源电流立即为零 因此a2立即熄灭 而对a1 由于通过线圈的电流突然减小 线圈中产生自感电动势阻碍电流的减小 使线圈l和a1组成的闭合电路中有感应电流 所以a1后灭 1 2 3 4 答案a 1 2 3 4 3 对自感电动势的理解 关于线圈中自感电动势大小的说法中正确的 a 电感一定时 电流变化越大 自感电动势越大b 电感一定时 电流变化越快 自感电动势越大c 通过线圈的电流为零的瞬间 自感电动势为零d 通过线圈的电流为最大值的瞬间 自感电动势最大 b 解析电感一定时 电流变化越快 越大 由e l知 自感电动势越大 a错 b对 解析答案 线圈中电流为零时 电流的变化率不一定为零 自感电动势不一定为零 故c错 当通