新教材2025版高中物理第二章电磁感应及其应用4.自感学生用书教科版选择性必修第二册

4.自感课标要求1．了解自感现象，理解自感电动势对电路中电流的影响．2．知道自感系数，会利用自感电动势公式计算自感电动势的大小．3．了解日光灯电路，知道日光灯电路中启动器的作用．思维导图必备学问·自主学习——突出基础性素养夯基一、自感现象及自感系数1．自感现象：由于导体线圈本身的________发生变更而引起的电磁感应现象．2．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D2渐渐地变亮阻碍电流的________断电自感断开开关的瞬间，灯泡D闪亮一下后渐渐变暗或灯泡D渐渐变暗，直至熄灭阻碍电流的________3.自感电动势在________中产生的电动势叫作自感电动势．4．自感系数(1)定义：描述通电线圈自身特性的物理量，又称自感或电感．(2)物理意义：表示线圈产生自感电动势本事大小的物理量．(3)大小的确定因素：与线圈的形态、直径、匝数以及有无________等因素有关．(4)单位：国际单位是亨利，简称亨，符号是________，常用的还有毫亨(mH)和微亨(μH)，1H＝________mH＝________μH.二、自感现象的应用——日光灯1．组成________、________、________、导线和开关．2.灯管工作原理：管中气体导电时发出________，________受其照耀时发出可见光．可见光的颜色由荧光粉的种类确定．3．启动器启动器的作用：________．4．镇流器的作用日光灯启动时，供应瞬时________；日光灯启动后，________．[导学1](1)自感现象中的磁场能量：①线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源的能量输送给磁场，储存在磁场中．②线圈中电流减小时：磁场中的能量释放出来转化为电能．(2)电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中电流变更的“惯性”．[导学2]只有线圈中电流发生变更时才能产生自感电动势，电流不变时，没有自感电动势产生．[导学3]自感电动势的作用是阻碍电流的变更，即电流增大时，自感电动势方向与原电流方向相反，阻碍电流的增加；电流减小时，自感电动势方向与原电流的方向相同，阻碍电流的减小．关键实力·合作探究——突出综合性素养形成探究点一对自感现象的理解归纳总结1.对自感现象的分析思路(1)明确通过自感线圈的电流大小的变更状况(是增大还是减小)．(2)依据“增反减同”，推断自感电动势的方向．(3)分析阻碍的结果：当电流增加时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流渐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也渐渐增大；当电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流渐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也渐渐减小．2．自感现象中，灯泡亮度变更的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渐渐增大，灯泡渐渐变亮电流I1突然变大，然后渐渐减小达到稳定，灯泡突然变亮然后渐渐变暗，最终亮度不变断电时电流渐渐减小，灯泡渐渐变暗，电流方向不变电路中稳态电流为I1、I2，①若I2≤I1，灯泡渐渐变暗；②若I2＞I1，灯泡闪亮一下后渐渐变暗，两种状况灯泡电流方向均变更典例示范例1(多选)在如图所示的甲、乙电路中，电阻R和灯泡电阻的阻值相等，自感线圈L的电阻值可认为是0.在接通开关S时，则()A．在电路甲中，A将渐渐变亮B．在电路甲中，A将先变亮，然后渐渐变暗C．在电路乙中，A将渐渐变亮D．在电路乙中，A将先由亮渐渐变暗，然后熄灭素养训练1(多选)如图所示，灯A、B完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽视，则()A．S闭合的瞬间，灯A、B同时发光，接着灯A变暗，灯B更亮，最终灯A熄灭B．S闭合瞬间，灯A不亮，灯B马上亮C．S闭合瞬间，灯A、B都不马上亮D．稳定后再断开S的瞬间，灯B马上熄灭，灯A闪亮一下再熄灭素养训练2如图所示，电路中电源的内阻不能忽视，电阻R的阻值和线圈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(线圈L的直流电阻较小)()A．A比B先亮，然后A灭B．B比A先亮，然后B渐渐变暗C．A、B一起亮，然后A灭D．A、B一起亮，然后B灭探究点二对日光灯原理的理解归纳总结1.开关闭合后，启动器动触片与静触片接触，使灯丝和镇流器线圈中有电流流过，使灯丝预热．2．电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分别，电路自动断开．在电路突然断开的瞬间，由于镇流器中的电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，方向与原来的电压方向相同，自感电动势与电源电压一起加在灯管两端，形成一个瞬时高电压，使灯管中的气体击穿，于是日光灯起先发光．3．日光灯正常发光后，由于交变电流通过镇流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它总是阻碍电流变更，镇流器起降压限流的作用，保证日光灯正常发光．典例示范例2(多选)启动器由电容器和氖管两大部分组成，其中氖管中充有氖气，内部有静触片和U形动触片，通常动、静触片不接触，有一个小缝隙．下列说法中正确的是()A．当电源的电压加在启动器两极时，氖气放电并产生热量，导致U形动触片受热膨胀B．当电源的电压加在启动器两极后，启动器的两个触片才接触，使电路有电流通过C．电源的电压加在启动器两极前，启动器的两个触片就接触着，电路就已经有电流通过D．当电路接通后，两个触片冷却，两个触片重新分别名师点拨镇流器作用的两点说明(1)日光灯管在启动时须要500～700V的瞬时高压，这个高压是由镇流器产生的自感电动势与电源电压叠加后产生的．(2)当灯管正常发光后，它的电阻变得很小，允许通过较小的电流，须要加在它两端的电压变小，镇流器这时又起到给灯管降压限流的作用．素养训练3(多选)如下图所示的四个日光灯的接线图中，S1为启动器，S2为开关，L为镇流器，能使日光灯正常发光的是()素养训练4若将图甲中启动器换为开关S1，并给镇流器并联一个开关S2，如图乙所示，则下列叙述正确的是()A．只把S3接通，日光灯就能正常发光B．把S3、S1接通后，S2不接通，日光灯就能正常发光C．S2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随堂演练·自主检测——突出创新性素养达标1．关于线圈中自感电动势大小的说法正确的是()A．电感肯定时，电流变更越大，自感电动势越大B．电感肯定时，电流变更越快，自感电动势越大C．通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势最大D．通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大2．(多选)如图所示，将两端刮掉绝缘漆的导线绕在一把锉刀上，一端接上电池(电池另一极与锉刀接触)，手持导线的另一端，在锉刀上来回划动，由于锉刀表面凹凸不平，就会产生电火花，下列说法中正确的是()A．产生电火花的回路只由导线与电池组成B．导线端向两个方向划动时都能产生电火花C．锉刀采纳什么材料制成对试验没有影响D．自感电动势的方向与导线端划动的方向无关3.在如图所示的电路中，a、b、c为三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的线圈，E为电源，S为开关．关于三个灯泡，下列说法正确的是()A．合上开关，c、b先亮，a后亮B．合上开关一会后，a、b、c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立刻熄灭，b闪一下后和a一起缓慢熄灭4．下列关于日光灯的说法中正确的是()A．日光灯是常用的照明灯具之一，它所消耗的电功率仅为相同亮度白炽灯的15～B．灯管内气体的击穿电压和正常工作电压都是220VC．灯管发光是由于管内的气体被加热到炙热状态，发出的光D．让日光灯正常工作，必需始终给其供应比220V高许多的电压5．图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈．试验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后渐渐变暗；闭合开关S2，灯A2渐渐变亮，而另一个相同的灯A3马上变亮，最终A2与A3的亮度相同．下列说法正确的是()A．图甲中，A1与L1的电阻值相同B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C．图乙中，变阻器R接入电路的阻值与L2的电阻值相同D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等4．自感必备学问·自主学习一、1．电流2．增加减小3．自感现象4．(3)铁芯(4)H103106二、1．灯管镇流器启动器2．紫外线荧光粉3．通断电路4．高压降压限流关键实力·合作探究探究点一【典例示范】例1解析：在电路甲中，当接通开关S时，通过与灯泡相连的自感线圈的电流突然增大，由于线圈的自感现象，起先时，自感线圈产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的流入，流入灯泡的电流很小；后来由于电流的不断流入，通过自感线圈的电流变更渐渐变慢，所以自感线圈的阻碍作用渐渐减小；当流过线圈的电流最大时，自感线圈不再有阻碍作用，所以通过灯泡的电流只能渐渐增大，A正确，B错误；在电路乙中，当接通开关S时，通过自感线圈的电流突然增大，由于线圈的自感现象，起先时，自感线圈就产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的流入，流入线圈的电流很小(可认为是0)，电路中的电流可以认为都是从灯泡通过的，以后自感线圈的阻碍作用渐渐减小，通过自感线圈的电流渐渐增大，而通过灯泡的电流渐渐减小，直到流过线圈的电流最大时，自感线圈不再有阻碍作用，又因为自感线圈L的电阻值可认为是0，所以灯泡被短路，C错误，D正确．答案：AD素养训练1解析：S接通的瞬间，L所在支路中电流从无到有发生变更，因此，L中产生的自感电动势阻碍电流增加．由于有铁芯，自感系数较大，对电流的阻碍作用也就很强，所以S接通的瞬间L中的电流特别小，即干路中的电流几乎全部流过灯A，所以灯A、B会同时亮；又由于L中电流渐渐稳定，感应电动势渐渐消逝，灯A渐渐变暗，线圈的电阻可忽视，对灯A起到“短路”作用，因此灯A最终熄灭．这个过程电路的总电阻比刚接通时小，由恒定电流学问可知，灯B会更亮．稳定后S断开瞬间，由于线圈的电流较大，L与灯A组成回路，灯A要闪亮一下再熄灭，灯B马上熄灭．综上所述，选项A、D正确．答案：AD素养训练2解析：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，稳定后，流过B灯支路的电流变小，所以B灯渐渐变暗，B正确．答案：B探究点二【典例示范】例2解析：依据日光灯的工作原理可知，电源把电压加在启动器的两极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生热量使U形动触片膨胀伸长，跟静触片接触把电路接通．电路接通后，启动器的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分开，电路自动断开．综上所述，A、B、D正确．答案：ABD素养训练3解析：日光灯工作时，电流通过镇流器、灯丝、电源和启动器形成回路，使启动器发出辉光，相当于启动器短路接通，同时电流加热灯丝，灯丝放射电子，镇流器起限制加热电流的作用；之后启动器断开瞬间，镇流器产生很大的自感电动势，出现一个高电压加在灯管两端，灯管中的气体放电、发光，此时启动器已无作用．所以启动器可用手动的开关来代替(实际操作时，当启动器丢失或损坏时，可将连接启动器的两个线头短接然后再断开)．综上所述，A、C正确．答案：AC素养训练4解析：一般日光灯启动时，瞬间把电源、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，所以启动时既要使题图乙中S3闭合，又需使S1瞬间闭合再断开，A、B错误，C正确；正常工作时镇流器起降压限流作用，若把题图乙中S2闭合，则镇流器失去作用，日光灯不能正常工作，D错误．答案：C随堂演练·自主检测1．解析：由E＝LΔIΔt答案：B2．解析：由图可知，产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成，A错误；手持导线的另一端，在锉刀上来回划动时产生电火花，是由于电路时通时断，在回路中产生自感电动势，与导线运动的方向无关，即导线端向两个方向划动时都能产生电火花，B正确；产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成，假如锉刀是绝缘体，则试验不能完成，C错误；自感电动势的方向依据楞次定律判定，与导线端划动的方向无关，D正确．答案：BD3．解析：开关S闭合瞬间，因线圈L的电流增大，导致出现自感电动势，阻碍电流的增大，则b、c先亮，a后亮，故A正确；合上开关一会后，因线圈中电流恒定，则线圈L相当于导线，所以a、b一样亮，c的电流是a、b的电流之和，故c比a、b更亮，故B错误；断开开关S的瞬间，由自感的特性可知L和a、b组成的回路中有电流，导致a、b一起缓慢熄灭，