2017-2018学年高中物理 第一章 电磁感应 第6节 自感教学案 教科版选修-2

1、学必求其心得，业必贵于专精第6节 自_感1。由于导体线圈本身的电流发生变化而产生的感应电动势叫自感电动势,它的作用是阻碍线圈自身电流的变化。2自感电动势ell，其中l为自感系数，它与线圈的形状、体积、匝数，以及是否有铁芯等因素有关。3镇流器是一个有铁芯的自感系数很大的线圈，能产生瞬时高压，点亮日光灯，日光灯点亮后镇流器又起着降压限流的作用，以保证日光灯的正常工作。一、自感现象1实验探究通电时的自感断电时的自感电路图现象d2立即正常发光，d1逐渐变亮灯泡d过一会才逐渐熄灭实验分析接通瞬间，线圈l中电流增大,磁通量增大，产生的感应电动势阻碍了原电流的增大，导致灯泡d1逐渐变亮电路断开时，线圈l中电

2、流减小，磁通量减小,产生的感应电动势阻碍原电流的减小，导致灯泡d逐渐熄灭2自感现象(1)定义：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:在自感现象中产生的电动势。二、自感系数1自感电动势大小公式ell。2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 h103 mh106 h。三、自感的典型应用日光灯1构造如图16。1所示，由灯管、镇流器和启动器组成。图1.6.12灯管（1）工作原理：在

3、高压激发下,灯管内两灯丝间的气体导电，发出紫外线，管壁上的荧光粉在紫外线的照射下发出可见光。（2）气体导电的特点:只有当灯管两端的电压达到一定值时，气体才能电离导电；而要在灯管中维持一定大小的电流，所需的电压却低得多。3启动器的构造及作用（1）构造：双金属片(u形动触片和静触片)。(2)作用：在开关闭合后，使电路短暂接通再将电路断开。4镇流器的作用(1）启动时产生瞬时高压使灯管发光.(2）正常发光时，起着降压、限流的作用，保证日光灯的正常工作。1自主思考判一判(1）线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关。（)(2)线圈自感电动势的大小与自感系数l有关，反过来，l与自感电动势也有关。（

4、）（3)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。（)（4）自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反。()（5)一个线圈中的电流均匀增大,自感电动势也均匀增大。(）(6)镇流器在点亮日光灯时产生瞬时高电压，点亮后就不起作用了。()2合作探究议一议(1）自感现象是否属于电磁感应现象，是否遵守楞次定律和法拉第电磁感应定律？提示：自感现象属于电磁感应现象，同样遵守楞次定律和法拉第电磁感应定律。（2)如何判断自感电动势的方向？提示：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，当原来电流增大时,自感电动势所对应的电流方向与原来电流方向相反;当原来电流减小时,自感电动势所对应的电流方向与原来电流方向相同。它们也

5、遵循“增反减同”的规律.（3)断电自感的实验装置如图1.62所示，在断电自感电路中，线圈l的电阻较小（rli0i2ci1i2i0 di1i0i2解析：选d当滑动片从a端迅速滑向b端时，总电阻减小，总电流增大，l产生的自感电动势阻碍电流增大，自感电流方向与原电流方向相反，故i1比p稳定在c点的电流i0小；当p从b端迅速滑向a端时,总电流在减小,l产生的自感电动势阻碍电流减小，自感电流方向与原电流方向相同，故i2大于p稳定在c点时的电流i0。故d正确.9. （多选)如图7所示,e为电池，l是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，d1、d2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，s是控制电路的开关。对

6、于这个电路，下列说法正确的是（)图7a刚闭合开关s的瞬间,通过d1、d2的电流大小相等b刚闭合开关s的瞬间，通过d1、d2的电流大小不相等c闭合开关s，电路达到稳定时，d1熄灭,d2比原来更亮d闭合开关s,电路达到稳定时，再将s断开的瞬间，d2立即熄灭,d1闪亮一下后熄灭解析:选acd由于线圈的电阻可忽略不计，且自感系数足够大，在开关闭合的瞬间线圈的阻碍作用很大，线圈中的电流为零，所以通过d1、d2的电流大小相等，选项a正确，b错误。闭合开关s,电路达到稳定时线圈短路，d1中电流为零，回路中的总电阻减小，总电流增大,d2比原来更亮，选项c正确。闭合开关s，电路达到稳定时，再将s断开的瞬间,d2

7、立即熄灭,线圈和d1形成闭合回路，d1闪亮一下后熄灭，选项d正确.10。 (多选）某同学设计的家庭电路保护装置如图8所示，铁芯左侧线圈l1由火线和零线并行绕成。当右侧线圈l2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关k,从而切断家庭电路。仅考虑l1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有（)图8a家庭电路正常工作时，l2中的磁通量为零b家庭电路中使用的电器增多时，l2中的磁通量不变c家庭电路发生短路时，开关k将被电磁铁吸起d地面上的人接触火线发生触电时，开关k将被电磁铁吸起解析：选abd当家庭电路正常工作时，火线和零线中的电流大小始终相等，方向始终相反，由于采用双线绕成,火线和零线在铁

8、芯内部产生的磁场大小相等，方向相反,所以l2中的磁通量为零，选项a正确；当电路中的电器增多时,火线和零线中的电流都增大了，但大小始终相等，方向始终相反,故l2中的磁通量还是零，即l2中的磁通量不变，选项b正确；当电路发生短路时,电流不经用电器，火线和零线中电流很大,但大小始终相等,方向始终相反，l2中的磁通量还是零，l2不产生感应电流，开关k不会被电磁铁吸起,选项c错误；当地面上的人接触火线发生触电时，电流经人体流向地面，不经过零线，所以火线和零线中的电流大小不相等,l2中的磁通量发生变化，l2中产生感应电流，开关k被电磁铁吸起，选项d正确。11。两平行金属直导轨水平置于匀强磁场中，导轨所在平

9、面与磁场垂直,导轨右端接两个规格相同的小灯泡及一直流电阻可以不计的自感线圈。如图9所示，当金属棒ab正在直导轨上向右运动时，发现灯泡l1比灯泡l2更亮一些。试分析金属棒的运动情况.（导轨及金属棒电阻不计）图9解析:l2与l1和自感线圈并联，两支路电压相等，而l1较亮,说明l1上的电压大于l2支路电压,可以判定线圈中存在自感电动势，且方向与回路电流方向相同,所以回路中电流正在减小，即ab正在做减速运动。答案：见解析12如图10所示，图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈l的电流。电路中电灯的电阻r16。0 ,定值电阻r2.0 ,a、b间的电压u6.0 v。开关s原来闭合,电路处于稳定状态,在t11。0103 s时刻断开开关s,该时刻前后电流传感器显示的电流i随时间t变化的图线如图乙所示。（1）求出线圈l的电阻rl；(2）在图甲中,断开开关后通过电灯的电流方向如何？（3）在t21.6103 s时刻线圈l中的感应电动势的大小是多少?图10解析：(1）由题图可知，开关s闭合电路稳定时流过线圈l的电流i01.5 a。由欧姆定律得i0，解得rlr2.0 。（2)断开开关后，线圈l、电阻r和电灯构成一闭合回路,由自感现象规律可知，电灯中的电流方向向左.（3）由题图可知，t21.6103 s时刻线圈l中的电流i0。3 a.此时线圈l相当于电源,由