1、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 ELLIt，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。第 6 节自感一、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_灯泡D过一会才_逐渐变亮逐渐熄灭通电时的自感断电时的自感实验分析2自感现象(1)定义：由于导体线圈本身的电流发生而引起的电磁感应现象。(2)自感电动势：在现象中产生的电动势
2、。自感变化电路断开时，线圈 L 中电流，磁通量减小，产生的感应电动势阻碍的减小，导致灯泡 D接通瞬间，线圈 L 中电流增大，磁通量，产生的感应电动势阻碍了的增大，导致灯泡 D1增大原电流逐渐变亮减小原电流逐渐熄灭二、自感系数1自感电动势大小公式EL_。2自感系数(1)物理意义：表征线圈产生本领的大小。(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、等因素有关。另外有无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。LIt自感电动势匝数铁芯三、自感的典型应用日光灯1构造如图 1-6-1 所示，由灯管、和启动器组成。镇流器图
3、 1-6-12灯管(1)工作原理：在高压激发下，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。紫外线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，使电路短暂再将电路。4镇流器的作用(1)启动时产生使灯管发光。(2)正常发光时，起着降压、的作用，保证日光灯的正常工作。接通断开瞬时高压限流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
4、L 有关，反过来，L 与自感电动势也有关。()(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
5、势所对应的电流方向与原来电流方向相同。它们也遵循“增反减同”的规律。(3)断电自感的实验装置如图 1-6-2 所示，在断电自感电路中，线圈 L 的电阻较小(RLIA，所以A 先闪亮一下，再逐渐熄灭。可见 S 断开前后，流过 A 的电流方向相反。图 1-6-2(4)在高电压的激发下，日光灯的灯管才能发光，这个使日光灯管发光的高电压是由谁来提供？提示：镇流器中的电流急剧减小，会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。对通电自感和断电自感的理解 1自感电动势的产生原因通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈自身的磁通量发
6、生变化，因而在原线圈上产生感应电动势。2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，自感电动势的方向与原电流方向相同。3自感电动势的作用阻碍原电流的变化，起到推迟电流变化的作用。4决定自感电动势大小的因素(1)电流的变化率。(2)线圈的自感系数。5对自感系数的理解(1)线圈的自感系数是由线圈本身性质决定的，与电流的通断、电流的大小无关。(2)线圈的横截面积越大，线圈越长，匝数越多、越密，它的自感系数就越大。实际上它与线圈上单位长度的匝数 n 成正比，与线圈的体积成正比。除此之外，线圈内有无铁芯起相当大的作用，有铁芯比没有铁芯自感系数要大得多。6通、断电自感
7、中灯泡亮度变化分析(1)通电自感如图 1-6-3 甲所示，线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加，使线圈的电流从通电瞬间的 0 逐渐增大到正常值，所以与线圈串联的灯泡的亮度是逐渐亮起来。图 1-6-3(2)断电自感如图乙所示，正常工作时线圈和电灯的电流分别为IL 和 IA。断电后，线圈产生自感电动势，线圈与灯泡组成回路，线圈起到电源作用。线圈产生的自感电动势阻碍电流的减小，使线圈中的电流由 IL 逐渐减小到 0，因此灯泡中的电流也由断电前的 IA 突变为 IL，然后逐渐减小到 0，亮度也是逐渐变小到熄灭，当然灯泡中的电流方向由断电前的 dc 突变为 cd。若 ILIA，灯泡闪亮一下再逐渐熄灭；若
8、ILIA，灯泡逐渐熄灭，不闪亮。典例 (多选)如图 1-6-4 所示的电路中，a、b、c 为三盏完全相同的灯泡，L 是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E 为电源，S 为开关。关于三盏灯泡，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 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 马上熄灭，b 闪一下后和 a 一起缓慢熄灭图 1-6-4思路点拨(1)线圈的自感系数很大，能够产生足够大的自感电动势。(2)线圈的直流电阻为零，电路稳定后线圈相当于普通导线。解析 闭合开关 S 时，由于线圈 L 的自感作用，流过a 灯的电流逐渐增大，所以 a
9、 灯后亮，b、c 灯与电源构成回路，所以 b、c 灯先亮，故 A 正确。合上开关一会后，电路稳定，L 是一个直流电阻为零的自感线圈，可视为导线，a、b 灯完全相同，并联电压相同，故 a、b 灯一样亮，故 B 正确。断开开关瞬间，a、b 灯与线圈构成闭合回路，由于 L的自感作用，a、b 灯的电流要逐渐减小，故 c 灯马上熄灭，a、b 灯缓慢熄灭，C 错误。由于电路稳定时，a、b 灯中电流相同，故 b 灯无闪亮现象，D 错误。答案 AB(1)电流变化时，电感线圈对电流的变化有阻碍作用。(2)电流稳定时，电感线圈相当于一段导体，阻值即为直流电阻。对于理想线圈，此时相当于短路。1.(多选)如图 1-6
10、-5 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 S 原来是断开的，从闭合开关 S 到电路中电流达到稳定为止的时间内，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图 1-6-5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，所以开始 I2 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
11、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 I1 逐渐减小，故选 A、C。答案：AC 2.如图 1-6-6 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()A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 闪亮后才慢慢熄灭图 1-6-6解析：由于灯泡 LA 与线圈 L 串联，灯泡 LB
12、 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 比 LA 先亮，A、B 项错误；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，电流从线圈中电流开始减小，即从 IA 减小，故 LA 慢慢熄灭，LB 闪亮后才慢慢熄灭，C 错误、D 正确。答案：D 3.(多选)如图 1-6-7 所示，带铁芯的电感线圈的电阻与电阻器 R 的阻值相同，A1 和 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 的示数小于 A2 的示数
13、B闭合 S 瞬间，电流表 A1 的示数等于 A2 的示数C断开 S 瞬间，电流表 A1 的示数大于 A2 的示数D断开 S 瞬间，电流表 A1 的示数等于 A2 的示数图 1-6-7解析：闭合开关时，线圈中产生与电流反向的自感电动势起到阻碍作用，所以电流表 A1 的示数小于电流表 A2 的示数，A 对、B错；断开开关时，线圈中产生与原电流同向的自感电动势，并与R 组成临时回路，电流表 A1 与电流表 A2 示数相等，C 错、D 对。答案：AD 自感现象中的图像问题 典例 如图 1-6-8 所示电路中，S 是闭合的，此时流过线圈 L 的电流为 I1，流过灯 D 的电流为 I2，且 I1I2，在
14、t1 时刻将 S 断开，那么流过灯 D 的电流随时间变化的图像是下列图中的()图 1-6-8思路点拨(1)S 断开瞬间，回路中电流的大小和方向由线圈 L 中的电流决定。(2)因线圈的自感作用，回路中的电流逐渐减小到零。解析 注意分析各段时间内流过灯 D 电流的方向的变化情况。S 闭合时流过灯 D 的电流大小为 I2，方向由左向右；S 断开时灯 D 中电流立即减小为零，由于线圈 L 的作用，I1 不能立即减小为零，L 与灯 D 构成闭合电路，其中电流由 I1 逐渐减小至零，流经灯 D 的电流方向由右向左，故选 D。答案 D(1)S 断开时，因自感作用，线圈 L 中的电流不能立即减小为零，要通过回
15、路逐渐减小为零。(2)回路中的电流方向与 S 断开前线圈 L 中的电流方向相同。(3)回路中的电流从线圈 L 中原来的电流大小开始逐渐减小，但不是均匀减小。1.(多选)某线圈中通有如图 1-6-9 所示的电流，则线圈中自感电动势改变方向的时刻有()A第 1 s 末B第 2 s 末C第 3 s 末D第 4 s 末图 1-6-9解析：自感电动势 ELIt，当电流的变化率为零时，自感电动势的方向发生改变。由题图可知 t2 s 和 t4 s 时It为零。故选项 B、D 正确。答案：BD 2.如图 1-6-10 所示的电路中，电源的电动势为 E，内阻为 r，电感 L 的电阻不计，电阻 R 的阻值大于灯泡
16、 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 1-6-10解析：开关 S 闭合的瞬间，由于电感 L 的阻碍作用，由 R 与 L组成的支路相当于断路，后来由于 L 的阻碍作用不断减小，相当于外电路并联部分的电阻不断减小，根据闭合电路欧姆定律 IERr知，整个电路中的总电流不断增大，由 U 内Ir 得内电压不断增大，由 UABEIr 得路端电压 UAB 不断减小。电路稳定后，由于 R 的阻值大于灯泡 D 的阻值，所以流过 L 支路的电流小于流过灯泡 D 的电流。当开关断开时，由于电
17、感 L 的自感作用，流过灯泡 D 的电流立即与 L 中的电流相等，与灯泡中原来的电流方向相反且逐渐减小，即 UAB 反向且逐渐减小，选项 B 正确。答案：B 3.在如图 1-6-11 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，调整 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，图正确反映流过 L1 的电流 i1、流过 L2 的电流 i2 随时间 t 变化的图像是()图 1-6-11解析：由题中给出的电路可知，电路由 L 与 L1
18、 和 L2 与 R 两个支路并联，在 t时刻，L1 支路的电流因为有 L 的自感作用，所以 i1 由 0 逐渐增大，L2 支路为纯电阻电路，i2 不存在逐渐增大的过程，所以选项 B 正确。答案：B 日光灯的工作原理 1对启动器工作原理的认识启动器主要由电容器和玻璃泡组成，电容器与玻璃泡并联。玻璃泡内构造如图 1-6-12 所示。玻璃泡内充有氖气，泡内装有两个金属片，一个是固定不动的静触片，另一个是由双金属片制成的 U形动触片，动、静触片之间留有小缝隙，形成两个电极。启动器的主要作用是在开关闭合后，利用氖管的辉光放电，通过动、静触片的接通和断开过程，使镇流器产生瞬时高电压。图 1-6-122对镇
19、流器工作原理的认识镇流器是一个带铁芯的线圈，其自感系数很大。镇流器在日光灯启动阶段和正常发光阶段，起着不尽相同的作用，具体表现为：(1)在灯管启动时，镇流器能够产生一个高出电源电压很多的瞬时电压，使日光灯内的气体导电，而被点亮。(2)在日光灯启动后，因为日光灯的电阻变得很小，只允许通过不大的电流，否则就会将灯管烧坏。这时加在灯管两端的电压低于电源电压，此要求也是通过镇流器来实现的，镇流器起降压限流作用。1.人类生活中对能源的可持续利用可以通过节能方式体现，日光灯是最常用的节能照明工具，它的主要构成有灯管、镇流器、启动器。启动器的构造如图 1-6-13所示，为了便于日光灯工作，常在启动器两端并上
20、一个纸质电容器 C。现有一盏日光灯总是出现灯管两端亮而中间不亮，经检查，灯管是好的，电源电压正常，镇流器无故障，其原因可能是()A启动器两脚 A、B 与启动器座接触不良B电容器 C 断路C电容器 C 击穿而短路D镇流器自感系数 L 太大图 1-6-13解析：由题意知镇流器无故障，故 D 项错误。日光灯管两端亮而中间不亮，说明灯管两端的灯丝处于通电状态，即启动器接通，但不能自动断开，说明电容器 C 短路了，选 C。答案：C 2如图所示，S 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，灯丝需要预热发出电子，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，不能使灯管气体导电，选项 D 错误。只有 A 项满足发光条件。答案：A “多练提能熟生巧”见“课时跟踪检测(四)”(单击进入电子文档)