1、1 新情境激趣引航镇流器(ballast resistor)是日光灯上起限流作用和产生瞬间高压的设备，它是在硅钢制作的铁芯上缠漆包线制作而成，这样的带铁芯的线圈，在瞬间断电时，就会自感产生高压，加在日光灯管的两端的电极(灯丝)上这个动作是交替进行的，当启辉器(跳泡)闭合时，灯管的灯丝通过镇流器限流导通发热；当启辉器开路时，镇流器就会自感产生高压加在灯管的两端灯丝上，灯丝发射电子轰击管壁的萤光粉发光，启辉器反复几次通断，就会反复几次这样的动作，从而打通灯管当灯管正常发光时，内阻变小，启辉器就始终保持开路状态，这样电流就稳定的通过灯管、镇流器工作了，使灯管正常发光由于镇流器在日光灯工作时，始终有电
2、流通过，所以容易产生振动，并且会发热，所以有镇流器的日光灯，特别是镇流器质量不好时，会产生很大的声音，用的时间长了，还容易烧毁学习本节内容同学们将了解镇流器在日光灯电路中的具体作用.2 新知识预习探索学习目标1.了解互感现象及互感现象的应用2.了解自感现象，认识自感电动势对电路中电流的影响3.了解自感系数的意义和决定因素4.知道磁场具有能量新知预习一、互感现象1互感：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象2互感电动势：互感现象中产生的感应电动势3互感的应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈如变压器，收音机的“磁性天
3、线”就是利用互感现象制成的二、自感现象1自感：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在它本身激发出感应电动势的现象2自感电动势：由于自感而产生的感应电动势3自感电动势对电流的作用：自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化，即当导体中的电流增大时，自感电动势的方向与电流的方向相反，阻碍电流的增大；当导体中的电流减小时，自感电动势的方向与电流的方向相同，阻碍电流的减小三、自感系数1自感电动势的大小：ELIt，其中 L 是自感系数，简称自感或电感单位：亨利，符号 H.2自感系数的大小决定因素：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说明：自感系数是表示线圈产生自感电动势本领大小的
4、物理量，只与线圈本身的因素有关，与其他因素无关四、磁场的能量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，电源的能量输送给线圈，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化的惯性问题探索想一想互感现象和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 两者都属于电磁感应现象，所以都遵守楞次定律和法拉第电磁感应定律.3 新课堂互动探究 知识点一对自感电动势和自感现象的理解重点聚焦(1)对自感现象的理解自感现象是一种电磁感应现象，遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律(2)对自感电动势的理解产生原
5、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)自感电动势的作用阻碍原电流的变化，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(3)对电感线圈阻碍作用的理解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典例精析 在如图所示的四个日光灯的接线图中，S1 为
6、启动器，S2 为开关，L 为镇流器，能使日光灯正常发光的是()【解析】日光灯工作时，电流通过镇流器、灯丝和启动器构成回路，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，灯丝发射电子，镇流器起控制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，使灯管中的气体导电，日光灯发光，此时启动器已无作用，所以启动器可用手动的开关来代替(在实际操作中，若启动器丢失或损坏，可手持带绝缘皮的导线短接启动器后再断开来开启日光灯)【答案】AC【方法归纳】自感的实质仍然是电磁感应现象，电流的大小决定其周围磁场的强弱，当通过线圈的电流变化时会引起电流周围的磁场变化，就会
7、在线圈中产生感应电动势跟踪练习1如下图所示，闭合电路中的螺线管可自由伸缩，螺线管有一定的长度，这时灯泡具有一定的亮度，若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内，则将看到()A灯泡变暗B灯泡变亮C螺线管缩短D螺线管长度不变【解析】通电螺线管周围存在磁场，软铁棒插入其中，软铁棒迅速被磁化引起螺线管磁通量的增加，产生感应电流引起灯泡变暗每匝线圈之间吸引力减小，螺线管伸长，A 对，B、C、D 错【答案】A知识点二 自感现象的分析思路重点聚焦1明确通过自感线圈的电流的变化情况(增大还是减小)2判断自感电动势方向，电流增强时(如通电时)，自感电动势方向与电流方向相反；电流减小时(如断电时)，自感电动势方向
8、与电流方向相同3分析线圈中电流变化情况，电流增强时(如通电时)，由于自感电动势方向与原电流方向相反，阻碍增加，电流逐渐增大；电流减小时(如断电时)，由于自感电动势方向与原电流方向相同，阻碍减小，线圈中电流方向不变，电流逐渐减小4明确电路中元件与自感线圈的连接方式，若元件与自感线圈串联，元件中的电流与线圈中电流有相同的变化规律；若元件与自感线圈并联，元件上的电压与线圈上的电压有相同的变化规律；若元件与自感线圈构成临时回路，元件成为自感线圈的临时外电路，元件中的电流大小与线圈中电流大小有相同的变化规律5分析阻碍的结果，具体见下表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
9、电流突然变大，然后逐渐减小达到稳定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若 I2I1，灯泡逐渐变暗；若 I2I1，灯泡闪亮后逐渐变暗两种情况灯泡电流方向均改变特别提醒电流减小时，自感线圈中电流大小一定小于原先所通电流大小，自感电动势可能大于原电池电动势典例精析 如右图所示，多匝线圈 L 的电阻和电池内阻不计，两个电阻的阻值都是 R，电键 S 原来是断开的，电流 I0 E2R，今合上电键 S 将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，这电动势()A有阻碍电流的作用，最后电流由 I0 减小到零B有阻碍电流的作用，最后电流总小于 I0C有阻碍电流增大的作用，因而电流将保
10、持 I0 不变D有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到 2I0【解析】电键 S 由断开到闭合，回路的电流要增大，因而在 L上要产生自感电动势，根据楞次定律，自感电动势总是要阻碍引起它的电流的变化，这就是说由于电流增加引起的自感电动势因此要阻碍原电流的增加，但阻碍不是阻止，电流仍要增大，而达到稳定后其电流为 2I0.选项 D 正确【答案】D【方法归纳】当电路中有电感时，若电路中的电流发生变化，电感 L 的作用总是阻碍电流的变化当电路稳定时，电感 L 相当于一段导体跟踪练习2.如右图所示，对于原来闭合的开关 S 突然断开的瞬间，会看到灯 A 更亮的闪一下再熄灭设 S 闭合时，灯中电流为 I 灯
11、，线圈 L 中电流为 IL，断开瞬间灯 A 中电流为 I 灯，线圈 L 中电流为 IL，则()AI 灯I 灯，ILILBI 灯I 灯，ILILCI 灯I 灯，ILILDI 灯I 灯，ILIL【解析】断开 S 的瞬间，L 内的电流减小才使 L 产生自感电动势在 L 和灯 A 的并联电路里，因为 L 的电阻比灯 A 的电阻小得多，闭合 S 时，L 内的电流 IL 比灯 A 内电流 I 灯大得多，断开 S 的瞬间，因为 IL 的减小才产生自感电动势，自感电动势阻碍 IL 的减小，因此流过线圈 L 的电流只能是减小而不能是增大，断开瞬间有 ILIL，这时 L和灯 A 组成的闭合回路是串联的，在自感电动
12、势的作用下使 IL流过灯 A，故 I 灯IL.虽说 IL是减小的，但在开始断开的一小段时间内还是比灯 A 原来的电流 I 灯大，则有 I 灯I 灯，才会使灯 A 在 S 断开瞬间闪亮一下子才熄灭【答案】A4 新思维随堂自测1.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】自感系数是线圈本身的固有属性，只决定于线圈长短、粗细、匝数、有无铁芯等自身因素，而与电流变化快慢等外部因素无关自感电动势的大小与线圈自感系数及电流变化率有关，而自感系数
13、与线圈形状、长短、匝数、有无铁芯有关，与线圈中的电流无关线圈越长，横截面积越大，单位长度上的匝数越多，自感系数越大另外有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时线圈的自感系数要大得多，B、C 错，D 对由 ELIt知，自感系数越大，自感电动势不一定越大，A 错【答案】D2下列哪些单位关系是不正确的()A1 亨1 欧秒 B1 亨1 伏安/秒C1 伏1 韦/秒D1 伏1 亨安/秒【解析】由 ELIt知，LEtI，故 1 亨1 伏秒/安，或 1 伏1 亨安/秒，选项 B 错误，D 正确；又 1 伏1 安欧，故 A 亦正确；由 Ent 知，选项 C 也正确综上知，不正确的为 B.【答案】B3在同一铁芯上绕着两
14、个线圈，单刀双掷开关原来接在点 1，现把它从 1 扳向 2，如图所示，试判断在此过程中，在电阻 R 上的电流方向是()A先由 PQ，再由 QPB先由 QP，再由 PQC始终由 QPD始终由 PQ【解析】开关由 1 扳到 2，线圈 A 中电流磁场由左向右先减小后反向增加，由楞次定律可得 R 中电流由 QP，选项 C 正确【答案】C4如图所示的电路中，A1，A2 为相同的灯泡，线圈电阻与电阻 R相同，当开关接通和断开时，灯泡 A1 和 A2 先后亮暗的次序是()A接通时 A1 先达最亮，断开时 A1 后暗B接通时 A1 先达最亮，断开时 A2 后暗C接通时 A1 先达最亮，断开时 A1 先暗D接通
15、时 A2 先达最亮，断开时 A1 先暗【解析】开关 S 接通时，由于自感现象，流过自感线圈的电流由零慢慢增加，所以开始瞬间，由于自感电动势的阻碍，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，即 IA1 和 IA2，所以 A1 先达最亮；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弱，线圈中产生自感电动势，使线圈 L 和 A1 组成的闭合电路中有感应电流，所以 A1 后暗故正确答案为 A.【答案】A5.如图所示的电路中，电源电动势为 E，内阻 r 不能忽略R1 和R2 是两个定值电阻，L 是一个自感系数较大的线圈开关
16、S 原来是断开的，从闭合开关 S 到电路中电流达到稳定的时间内，通过 R1 的电流I1 和通过 R2 的电流 I2 的变化情况是()AI1 开始较大而后逐渐变小BI1 开始很小而后逐渐变大CI2 开始很小而后逐渐变大DI2 开始较大而后逐渐变小【解析】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 I2 开始很小，随着电流达到稳定，自感作用减小，I2 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【答案】AC5 新视点名师讲座日光灯的工
17、作原理日光灯的电路如图甲所示，由日光灯管、镇流器、启动器(如图乙所示)、开关等组成当开关闭合时，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的热量使 U 形动触片膨胀伸长，跟静触片接触而把电路接通，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U 形动触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开流过镇流器的电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，形成瞬时高压加在灯管两端，使灯管中的气体开始放电，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，由于使用的是交变电流，电流的大小和方向做周期性变化当交变电流的大小增大时，镇流器上的自感电动势阻碍原电流增大
18、，自感电动势与原电压反向；当交变电流的大小减小时，镇流器上的自感电动势阻碍原电流减小，自感电动势与原电压同向可见镇流器的自感电动势总是阻碍电流的变化，镇流器就起降压限流的作用 如图所示，为启动器，L 为镇流器，其中日光灯的接线图正确的是()【解析】根据日光灯的工作原理，要想使日光灯发光，灯丝需预热发出电子，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，不能使灯管中气体导电，选项 D 错误；只有选项 A 是正确的【答案】A
