教科版选修32 1. 6 自感 学案.docx

6自感学习目标1.能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象.2.了解自感电动势的表达式ell，知道自感系数的决定因素.3.了解日光灯结构及工作原理一、通电自感现象导学探究通电自感：如图1所示，开关s闭合的时候两个灯泡的发光情况有什么不同？根据楞次定律结合电路图分析现象产生的原因图1答案现象：灯泡a2立即发光，灯泡a1逐渐亮起来原因：电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈l的磁通量逐渐增加，为了阻碍磁通量的增加，感应电流产生的磁通量与原来电流产生的磁通量方向相反，则线圈中感应电动势方向与原来的电流方向相反，阻碍了l中电流的增加，即推迟了电流达到实际值的时间知识梳理自感及自感电动势的特点(1)自感：当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在它本身激发出感应电动势这种现象称为自感由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势(2)当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反，阻碍电流的增大，但不能阻止电流的变化即学即用判断下列说法的正误(1)在实际电路中，自感现象有害而无益()(2)只要电路中有线圈，自感现象就会存在()(3)线圈中的电流越大，自感现象越明显()(4)线圈中的电流变化越快，自感现象越明显()二、断电自感现象导学探究断电自感：如图2所示，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关图2(1)开关断开前后，流过灯泡的电流方向相同吗？(2)在断开过程中，有时灯泡闪亮一下再熄灭，有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭，请分析上述两种现象的原因是什么？答案(1)s闭合时，灯泡a中电流方向向左，s断开瞬间，灯泡a中电流方向向右，所以开关s断开前后，流过灯泡的电流方向相反(2)在电源断开后灯泡又闪亮一下的原因是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比原灯泡中的电流大要想使灯泡闪亮一下再熄灭，就必须使自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡电阻而当线圈电阻大于等于灯泡电阻时，灯泡就会缓慢变暗直至熄灭知识梳理对断电自感现象的认识(1)当线圈中的电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同；(2)断电自感中，若断开开关瞬间通过灯泡的电流大于断开开关前的电流，灯泡会闪亮一下；若断开开关瞬间通过灯泡的电流小于等于断开开关前的电流，灯泡不会闪亮一下，而是逐渐变暗(3)自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化，但不能阻止线圈中电流的变化即学即用判断下列说法的正误(1)自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反()(2)发生断电自感时，因为断开电源之后电路中还有电流，所以不符合能量守恒定律()(3)线圈的电阻很小，对恒定电流的阻碍作用很小()三、自感系数导学探究如图3所示，李辉在断开正在工作的电动机开关时，会产生电火花，这是为什么？图3答案电动机中的线圈匝数很多，当电路开关断开时会产生很大的自感电动势，使得开关中的金属片之间产生电火花知识梳理自感电动势及自感系数(1)自感电动势：ell，其中l是自感系数，简称自感或电感单位：享利，符号：h.(2)自感系数与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关即学即用判断下列说法的正误(1)线圈中电流变化越快，自感系数越大()(2)线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大()(3)一个线圈中的电流均匀增大，自感电动势也均匀增大()(4)线圈自感系数由线圈本身性质及有无铁芯决定()四、日光灯导学探究如图4所示为日光灯的构造，请说明启动器和镇流器的作用图4答案启动器的作用：当开关闭合时，电源电压全部加在启动器的两极之间，使启动器玻璃泡中的氖气放电发出辉光，辉光的热量使动触片变形与静触片接触，把电路接通，氖气放电停止，很快动触片降温形变恢复与静触片分离，电路断开，即启动器可以自动完成通电、断电的动作镇流器：当动、静触片脱离时，电路突然断开，镇流器中的电流急剧减小，产生很高的自感电动势，这个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高电压，加在灯管两端，使灯管中的气体放电，日光灯被点亮，日光灯点亮后的工作电压需低于220 v，此时镇流器又起到降压限流的作用知识梳理1灯管：在高压激发下，两灯丝间的气体导电，发出紫外线，涂在管壁上的荧光粉在紫外线照射下发出可见光2启动器：在开关闭合后，氖气放电发出辉光，辉光热量使动触片膨胀变形，与静触片接触，之后，辉光放电消失，动触片降温恢复原状与静触片分离，电路断开3镇流器：启动时产生瞬时高电压使灯管发光，正常发光时，起着降压限流的作用即学即用判断下列说法的正误(1)没有启动器，在安启动器的位置可以用一根导线，通过瞬时接通、断开的分工，使日光灯点亮()(2)日光灯点亮后，启动器就没有作用了()(3)在日光灯正常工作中，镇流器只会消耗电能，没有作用()(4)日光灯正常工作的电压高于220 v()一、自感现象的分析例1如图5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 ()图5a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闪亮后才慢慢熄灭答案d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先亮，a、b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，两灯组成的串联电路中，电流从ia开始减小，故la慢慢熄灭，lb闪亮后才慢慢熄灭，c错误，d正确自感线圈对电流的变化有阻碍作用，具体表现为：(1)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，其电流由原值逐渐减小，不会发生突变(必须有闭合回路)(3)电流稳定时自感线圈相当于导体，若其直流电阻忽略不计，则相当于导线针对训练(多选)如图6所示，l为一纯电感线圈(即电阻为零)，la是一灯泡，下列说法正确的是 ()图6a开关s闭合瞬间，无电流通过灯泡b开关s闭合后，电路稳定时，无电流通过灯泡c开关s断开瞬间，无电流通过灯泡d开关s闭合瞬间，灯泡中有从a到b的电流，而在开关s断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流答案bd解析开关s闭合瞬间，灯泡中的电流从a到b，a错误；线圈由于自感作用，通过它的电流逐渐增加，开关s接通后，电路稳定时，纯电感线圈对电流无阻碍作用，将灯泡短路，灯泡中无电流通过，b正确；开关s断开的瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，线圈与灯泡形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流，c错误，d正确二、自感现象的图像问题例2如图7所示的电路中，s闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 a，流过灯泡的电流是1 a，现将s突然断开，s断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图像是()图7答案d解析开关s断开前，通过灯泡d的电流是稳定的，其值为1 a开关s断开瞬间，自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势，使线圈中的电流从原来的2 a逐渐减小，方向不变，且同灯泡d构成回路，通过灯泡d的电流和线圈l中的电流相同，也应该是从2 a逐渐减小到零，但是方向与原来通过灯泡d的电流方向相反，d对1断电时，自感线圈处电流由原值逐渐减小，不能发生突变，而且电流方向也不变2断电前后，无线圈的支路要注意电流方向是否变化三、对日光灯工作原理的理解例3家用日光灯电路如图8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8a镇流器的作用是交流电变为直流电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答案b解析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.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答案d解析当电流增大时，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9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、g2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9ag1和g2指针都立即回到零点bg1指针立即回到零点，而g2指针缓慢地回到零点cg1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dg2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答案d解析根据题意，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，g1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10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()图10答案b4如图11所示是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是()图11as1接通，s2、s3断开，日光灯就能正常发光bs1、s2接通，s3断开，日光灯就能正常发光cs3断开，接通s1、s2后，再断开s2，日光灯就能正常发光d当日光灯正常发光后，再接通s3，日光灯仍能正常发光答案c选择题(17题为单选题，813题为多选题)1. 如图1所示，两个电阻阻值均为r，电感线圈l的电阻及电池内阻均可忽略不计，s原来断开，电路中电流i0，现将s闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的作用是 ()图1a使电路的电流减小，最后由i0减小到零b有阻碍电流增大的作用，最后电流小于i0c有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变d有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为2i0答案d解析s闭合，电路中电阻减小，电流增大，线圈产生的自感电动势的作用是阻碍原电流的增大，a错；阻碍电流增大，不是不让电流增大，而是让电流增大的速度变慢，b、c错；最后达到稳定时，电路中电流为i2i0，故d正确2. 如图2所示，绕在铁芯上的线圈m与电源、滑动变阻器和开关组成了一个闭合回路，在铁芯的右端，线圈p与电流表连成闭合电路下列说法正确的是()图2a开关s闭合后，线圈p中有感应电流，m、p相互排斥b开关s闭合后，使变阻器滑片向左匀速移动，线圈p中有感应电流，m、p相互排斥c开关s闭合后，使变阻器滑片向右匀速移动，线圈p中有感应电流，m、p相互排斥d开关s闭合瞬间，线圈p中有感应电流，m、p相互吸引答案b解析开关s闭合后，线圈m中的电流不变，产生的磁场方向由安培定则判知，沿铁芯轴线向右，线圈p中的磁通量不变，故不会产生感应电流，m、p没有排斥作用，也没有吸引作用，故a错误；当开关s闭合后，滑片向左匀速移动，线圈m中的电流增大，因而穿过线圈p的磁通量增加，产生感应电流，并且由楞次定律知，感应电流的磁场方向与线圈m的磁场方向相反，故m、p两线圈相互排斥，b正确同理判知c错误s闭合瞬间，线圈p中有感应电流，m、p相互排斥，所以d错误3. 如图3所示的电路中，a1和a2是两个相同的小灯泡，l是一个自感系数相当大的线圈，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()图3a接通时a1先达最亮，断开时a1后灭b接通时a2先达最亮，断开时a1后灭c接通时a1先达最亮，断开时a1先灭d接通时a2先达最亮，断开时a2先灭答案a解析当开关s接通时，a1和a2同时亮，但由于自感现象的存在，流过线圈的电流由零变大时，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慢慢增加，所以开始时电流几乎全部从a1通过，而该电流又将同时分路通过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4. 在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，如图4所示，其道理是()图4a当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势相互抵消b当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消c当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消d当电路中的电流变化时，电流的变化量相互抵消答案c解析能否有感应电动势，关键在于穿过回路的磁通量是否变化由于导线是双线绕法，使穿过回路的磁通量等于零，无论通过的电流变化与否，磁通量均为零不变，所以不存在感应电动势和感应电流5. 如图5所示的电路中，电源的电动势为e，内阻为r，自感线圈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tt1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答案b解析在t0时刻闭合开关s，由于电感线圈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后，电源输出电流较大，路端电压较低在tt1时刻断开s，电感线圈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.6如图6所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在实验完毕后，将电路拆开时应()图6a先断开开关s1 b先断开开关s2c先拆去电流表 d先拆去电阻r答案b解析该电路实际上就是用伏安法测自感线圈的直流电阻电路，在实验完毕后，由于线圈的自感现象，若电路拆开的先后顺序不对，可能会烧坏电表当s1、s2闭合，电路稳定时，线圈中的电流由ab，表右端为“”，左端为“”，指针正向偏转，先断开s1或先拆表或先拆电阻r的瞬间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，此时表加了一个反向电压，使指针反偏由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压较大，可能会烧坏表而先断开s2，由于电压表内阻很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏其他器件，故应先断开s2.7如图7甲所示，a、b两绝缘金属环套在同一铁芯上，a环中电流ia随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是()图7at1时刻，两环作用力最大bt2和t3时刻，两环相互吸引ct2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥dt3和t4时刻，两环相互吸引答案b解析t1时刻b环中感应电流为零，故两环作用力为零，则a错误；t2时刻a环中电流在减小，则b环中产生与a环中同向的电流，故相互吸引，t3时刻同理也应相互吸引，故b正确，c错误；t4时刻a中电流为零，两环无相互作用，d错8如图8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8a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，镇流器起降压限流作用使灯管在较低的电压下工作答案ad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.9下列说法正确的是()a当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势b当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反c当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反d当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反答案ac10. 无线电力传输目前取得重大突破，在日本展出了一种非接触式电源供应系统这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图9所示下列说法正确的是()图9a若a线圈中输入电流，b线圈中就会产生感应电动势b只有a线圈中输入变化的电流，b线圈中才会产生感应电动势ca中电流越大，b中感应电动势越大da中电流变化越快，b中感应电动势越大答案bd解析根据产生感应电动势的条件，只有处于变化的磁场中，b线圈才能