自感現(xiàn)象與日光燈1知道日光燈中起輝器和鎮(zhèn)流器的構(gòu)造和工作原理，了解鎮(zhèn)流器的作用2了解自感現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因，會分析自感現(xiàn)象(重點)3了解自感電動勢和自感系數(shù)4知道互感現(xiàn)象一、探究日光燈電路按如圖所示連接日光燈電路1日光燈構(gòu)造：主要由燈管、鎮(zhèn)流器、起輝器組成2鎮(zhèn)流器的作用：啟動時產(chǎn)生瞬時高電壓，在正常工作時起到降壓限流的作用1探究電路閉合時線圈的自感現(xiàn)象：如圖所示的電路，兩燈泡規(guī)格相同，接通開關(guān)后調(diào)節(jié)電阻r，使兩個燈泡亮度相同，然后斷開電路重新接通電路，在s閉合的瞬間，觀察到a2先亮，a1逐漸亮起，最后達到相同的亮度2探究電路斷開時線圈的自感現(xiàn)象：如圖所示，將電路連接好，先閉合開關(guān)使燈泡亮起來，然后將開關(guān)斷開，會發(fā)現(xiàn)燈泡還會亮一會后再熄滅1在接觸或斷開電動機電路時，開關(guān)處會產(chǎn)生火花放電，你知道為什么嗎？提示：電動機電路是含有線圈的電路，在通電瞬間或斷電瞬間，線圈中就會有電流的巨大變化，會產(chǎn)生很大感應(yīng)電動勢，就會在動靜片間形成火花放電三、自感電動勢和自感系數(shù)1自感現(xiàn)象：由于導體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象2自感電動勢：自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做自感電動勢el，式中的比例系數(shù)l叫做線圈的自感系數(shù)3自感系數(shù)(1)物理意義：表征線圈能產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)大小的物理量數(shù)值上等于通過線圈的電流在1 s內(nèi)改變1_a時產(chǎn)生的自感電動勢的大小(2)決定自感系數(shù)l大小的因素：跟線圈的形狀、大小、橫截面積、長短、匝數(shù)等因素有關(guān)線圈的橫截面積越大，匝數(shù)越多，越密，線圈越長，它的自感系數(shù)越大將鐵心插入線圈，也會使線圈的自感系數(shù)大大增加(3)單位：自感系數(shù)的單位是亨利，簡稱亨，符號是h常用的較小單位還有毫亨(mh)和微亨(h)1 h103mh，1 h106h2自感系數(shù)越大，自感電動勢就越大嗎？提示：不一定自感電動勢由自感系數(shù)和電流的變化率共同決定日光燈的電路及其原理1日光燈的元件及其作用(1)燈管：日光燈燈管的兩端各有一個燈絲，燈管內(nèi)充有微量的氬和稀薄的汞蒸氣，燈管內(nèi)壁上涂有熒光粉兩個燈絲之間的氣體導電時發(fā)出紫外線，使涂在管壁上的熒光粉發(fā)出柔和的可見光(2)鎮(zhèn)流器構(gòu)造：鎮(zhèn)流器是一個帶鐵心的線圈，自感系數(shù)很大作用：起輝器接通再斷開的瞬間，鎮(zhèn)流器能產(chǎn)生瞬時高壓，加在燈管兩端，使燈管中的氣體導電，日光燈開始發(fā)光在日光燈正常發(fā)光時，由于交變電流通過鎮(zhèn)流器的線圈，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，總是阻礙電流的變化，這時鎮(zhèn)流器起著降壓限流的作用，保證日光燈的正常工作(3)起輝器構(gòu)造：起輝器主要由電容器和封裝在充有氖氣的小玻璃泡中的靜觸片及由雙金屬片制成的u形動觸片構(gòu)成作用：起輝器的主要作用是通過它的接通和斷開過程，使鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時高電壓2日光燈的工作原理(1)啟動：開關(guān)閉合后，電源電壓加在起輝器兩極間，使氖氣放電，發(fā)輝光，產(chǎn)生熱量，使u形動觸片膨脹，跟靜觸片接觸把電路接通，電路接通后，氖氣停止放電，u形動觸片冷卻收縮，兩觸片分開，電路斷開，電路斷開瞬間，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很高的自感電動勢，其方向與原電壓方向相同，共同加在燈管兩端，使汞蒸氣放電，日光燈開始工作(2)正常發(fā)光：日光燈正常發(fā)光時，鎮(zhèn)流器與兩燈絲及燈管內(nèi)的汞蒸氣組成閉合電路，由于鎮(zhèn)流器的線圈產(chǎn)生自感現(xiàn)象，阻礙通過燈管的電流變化，起降壓限流作用，確保日光燈正常工作如圖所示，在日光燈工作原理中(1)開關(guān)合上前起輝器的靜觸片和動觸片是_(填“接通的”或“斷開的”)；(2)開關(guān)剛合上時，220 v交流電壓加在_上，使氖泡發(fā)出紅光；(3)日光燈啟動瞬間，燈管兩端的電壓_220 v(填“高于”“等于”或“小于”)；(4)日光燈正常發(fā)光時，起輝器的靜觸片和動觸片_(填“接通”或“斷開”)，鎮(zhèn)流器起著_的作用，保證日光燈正常工作；(5)起輝器中的電容器能_，沒有電容器，起輝器也能工作思路點撥 根據(jù)日光燈構(gòu)造及各種元件的原理及用途分析解答解析日光燈按原理圖接好電路后，當開關(guān)閉合，電源把電壓加在起輝器的兩金屬片之間，使氖泡內(nèi)的氖氣放電發(fā)出輝光輝光放電產(chǎn)生的熱量使u形動觸片膨脹，跟靜觸片接觸把電路接通，于是鎮(zhèn)流器的線圈和燈管的燈絲中就有電流通過，電路接通后，起輝器中的氖氣停止放電，u形動觸片冷卻后收縮恢復原狀，兩金屬片分離，電路斷開，由于鎮(zhèn)流器的自感作用，會產(chǎn)生很高的自感電動勢，其方向與原電壓方向相同，很高的自感電動勢加上原電源電壓加在燈管兩端，使管內(nèi)汞氣體導電，產(chǎn)生紫外線，激發(fā)熒光粉發(fā)光，燈管被點燃日光燈使用的是正弦交流電，電流的大小和方向都隨時間做周期性變化，在日光燈正常發(fā)光后，由于交變電流通過鎮(zhèn)流器的線圈，線圈中會產(chǎn)生自感電動勢，它的作用總是阻礙電流的變化，這時的鎮(zhèn)流器就起到了降壓限流的作用，保證日光燈的正常工作起輝器中的電容器能使動、靜片脫離時避免產(chǎn)生電火花而燒毀啟輝器，沒有電容器，同樣能工作，當日光燈正常點燃后，起輝器不再起作用，就是摘去了也不影響日光燈的發(fā)光答案(1)斷開的(2)起輝器(3)高于(4)斷開降壓、限流(5)避免產(chǎn)生電火花(多選)日光燈電路主要由鎮(zhèn)流器、起輝器和燈管組成，在日光燈正常工作的情況下，以下說法正確的是()a燈管點燃發(fā)光后，起輝器中兩個觸片是分離的b燈管點燃發(fā)光后，鎮(zhèn)流器起降壓限流作用c鎮(zhèn)流器有整流作用d鎮(zhèn)流器點燃日光燈時提供瞬時高壓解析：選abd日光燈電路中鎮(zhèn)流器起兩種作用：(1)提供瞬時高壓點燃燈管；(2)在燈管點燃后，起降壓限流作用，故選項b、d正確，c錯誤；燈管點燃后，起輝器中的動、靜兩觸片應(yīng)該是分離的，故選項a正確自感現(xiàn)象的分析1對自感電動勢的理解(1)自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象(2)自感電動勢的作用：總是阻礙導體中原電流的變化，即總是起著推遲電流變化的作用(3)自感電動勢的方向：自感電動勢總是阻礙導體中原來電流的變化，當原來電流增大時，自感電動勢與原來電流方向相反；當原來電流減小時，自感電動勢與原來電流方向相同2通、斷電自感現(xiàn)象的比較與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖通電時電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮電流突然變大，然后逐漸減小達到穩(wěn)定斷電時電流逐漸減小，小燈泡逐漸變暗，電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為i1、i2若i2i1，燈泡逐漸變暗；若i2i1，燈泡閃亮后逐漸變暗，兩種情況燈泡電流方向均改變?nèi)鐖D所示的電路中有l(wèi)1和l2兩個完全相同的燈泡，線圈l的電阻忽略不計下列說法中正確的是()a閉合s時，l2先亮，l1后亮，最后一樣亮b斷開s時，l2立刻熄滅，l1過一會兒熄滅cl1中的電流始終從a到bdl2中的電流始終從c到d思路點撥 解此類問題抓住兩點：(1)分清電路結(jié)構(gòu)，搞清自感線圈與其他元件間的連接關(guān)系(2)通電瞬間線圈相當于斷路，斷電瞬間相當于電源解析閉合s時，l2中立即有從d到c的電流，先亮，線圈由于自感作用，通過它的電流將逐漸增加，所以l1逐漸變亮電路穩(wěn)定后自感作用消失，線圈l相當于導線，所以l1、l2最后一樣亮，選項a正確；斷開s時，l2中由電源提供的電流立即消失，但是l中的電流由于自感的阻礙作用只能逐漸減小，通過l2、l1形成回路因此l1、l2都將過一會兒才熄滅，選項b錯誤；l1中的電流始終由b到a，l2中的電流在閉合s后由d到c，在斷開s后由c到d，選項c、d錯誤答案a自感現(xiàn)象中電流變化的分析技巧(1)分析線圈與周圍元件的連接方式，是串聯(lián)還是并聯(lián)；(2)開關(guān)接通瞬間線圈阻礙所在串聯(lián)電路電流的增大，因此與線圈串聯(lián)的元件電流都從零開始逐漸增大；(3)當開關(guān)斷開瞬間，線圈阻礙所在串聯(lián)電路電流的減小，此時要分清自感電流流經(jīng)哪些元件，所有自感電流流經(jīng)的元件都要工作一段時間，直到電能全部損失掉 【通關(guān)練習】1如圖所示，電路中自感線圈電阻很小，可以忽略不計r的阻值和l的自感系數(shù)都很大，a、b為兩個完全相同的燈泡，當s閉合時，下列說法正確的是()aa比b先亮，然后a滅bb比a先亮，然后a燈逐漸變亮ca、b一起亮，然后a滅da、b一起亮，然后b滅解析：選bs閉合時，由于與a燈串聯(lián)的線圈l的自感系數(shù)很大，故在線圈上產(chǎn)生很大的自感電動勢，阻礙電流的增大，所以b比a先亮，由于l的直流電阻很小，所以穩(wěn)定后a燈的電流變大，a燈逐漸變亮，故a、c、d錯誤，b正確2甲如圖甲所示為研究自感實驗電路圖，并用電流傳感器顯示出在t1103 s時斷開開關(guān)前后一段時間內(nèi)各時刻通過線圈l的電流(如圖乙)已知電源電動勢e6 v，內(nèi)阻不計，燈泡r1的阻值為6 ，電阻r的阻值為2 乙(1)線圈的直流電阻rl_(2)開關(guān)斷開時，該同學觀察到的現(xiàn)象是_，并計算開關(guān)斷開瞬間線圈產(chǎn)生的自感電動勢是_v解析：由圖像可知s閉合穩(wěn)定時il15 arlr 2 2 此時小燈泡電流i1 a1 as斷開后，l、r、r1組成臨時回路電流由15 a逐漸減小，所以燈會閃亮一下再熄滅，自感電動勢eil(rrlr1)15 v答案：(1)2(2)燈泡閃亮一下后逐漸變暗，最后熄滅15隨堂檢測1關(guān)于線圈的自感系數(shù)、自感電動勢下列說法中正確的是()a線圈中電流變化越大，線圈自感系數(shù)越大b對于某一線圈，自感電動勢正比于電流的變化量c一個線圈的電流均勻增大，這個線圈自感系數(shù)、自感電動勢都不變d自感電動勢總與原電流方向相反解析：選c線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素決定e自，而不是e自i，c對，a、b錯；線圈中電流減小時，自感電動勢方向與原電流方向相同，電流增大時，自感電動勢方向與原電流方向相反，d錯2如圖所示四個日光燈的接線圖中(s為起輝器，l為鎮(zhèn)流器)，正確的是()解析：選a本題可依據(jù)各選項所提供的電路圖，分析各自的工作情況來判定能使日光燈正常發(fā)光的選項d選項中燈絲被短路，顯然日光燈不能正常發(fā)光；c選項中s和l串聯(lián)在一條支路上，s斷開時，l中能產(chǎn)生自感電動勢，但不能給燈管提供瞬時高壓(因為此時s斷開)；b選項中由于s和燈管串聯(lián)，所以當s斷開時，只有l(wèi)上的自感電動勢加在燈管上，電源電壓沒能加在上面3某同學為了驗證斷電自感現(xiàn)象，自己找來帶鐵心的線圈l，小燈泡a ，開關(guān)s和電池組e，用導線將它們連接成如圖所示的電路檢查電路后，閉合開關(guān)s，小燈泡發(fā)光；再斷開開關(guān)s，小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象雖經(jīng)多次重復，仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因，你認為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是 ()a電源的內(nèi)阻較大b小燈泡電阻偏大 c線圈電阻偏大 d線圈的自感系數(shù)較大解析：選c由自感規(guī)律可知在開關(guān)斷開的瞬間造成燈泡閃亮以及延時的原因是在線圈中產(chǎn)生了與原電流同向的自感電流且大于穩(wěn)定時通過燈泡的原電流由圖可知燈泡和線圈構(gòu)成閉合的自感回路，與電源無關(guān)，故a錯；造成不閃亮的原因是自感電流不大于穩(wěn)定時通過燈泡的原電流，當線圈電阻小于燈泡電阻時才會出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象，故b錯，c對；自感系數(shù)越大，則產(chǎn)生的自感電流越大，燈泡更亮，故d錯4如圖所示，a、b、c為三個相同的燈泡，額定電壓稍大于電源的電動勢，電源內(nèi)阻可以忽略l是一個本身電阻可忽略的電感線圈開關(guān)s閉合現(xiàn)突然斷開，已知在這一過程中燈泡都不會燒壞，則下列關(guān)于c燈的說法中正確的是()a亮度保持不變b將閃亮一下，而后逐漸熄滅c將閃亮一下，而后逐漸恢復原來的亮度d將變暗一下，而后逐漸恢復原來的亮度解析：選c當開關(guān)合上，穩(wěn)定后，燈泡a短路，不亮，b、c兩燈的電壓為電源電壓，通過l的電流，為e電壓下燈泡工作電流的2倍開關(guān)s斷開后，a、b燈串聯(lián)后與c燈并聯(lián)接到電路中，l的電流成為通過c的電流，即原電流的2倍，c燈閃亮，但是穩(wěn)定后c兩端的電壓仍是e，所以最終恢復原亮度，故a、b、d錯誤，c正確5在如圖所示的電路中，兩個相同的小燈泡l1和l2分別串聯(lián)一個帶鐵心的電感線圈l和一個滑動變阻器r閉合開關(guān)s后，調(diào)整r，使l1和l2發(fā)光的亮度一樣，此時流過兩個燈泡的電流為i然后，斷開s若t時刻再閉合s，則在t前后的一小段時間內(nèi)，正確反映流過l1的電流i1、流過l2的電流i2隨時間t變化的圖像是()解析：選b閉合開關(guān)s后，調(diào)整r，使兩個小燈泡l1、l2發(fā)光的亮度一樣，電流為i，說明rlr若t時刻再閉合s，流過電感線圈l和燈泡l1的電流迅速增大，使電感線圈l產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了流過l1的電流i1增大，直至到達電流為i，故a錯誤，b正確；而對于t時刻再閉合s，流過燈泡l2的電流i2立即達到電流為i，故c、d錯誤課時作業(yè)一、單項選擇題1關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說法中正確的是()a自感現(xiàn)象是線圈自身的電流變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象b自感電動勢總是阻止原電流的變化c自感電動勢的方向總與原電流方向相反d自感電動勢的方向總與原電流方向相同解析：選a自感現(xiàn)象是線圈自身的電流變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在自感現(xiàn)象中自感電動勢總是阻礙原電流的變化，不是阻止，所以選項a對、b錯當原電流減小時，自感電動勢與原電流的方向相同，當原電流增加時，自感電動勢與原電流的方向相反，所以選項c、d錯2關(guān)于線圈中自感電動勢的大小，下列說法中正確的是()a電感一定時，電流變化越大，電動勢越大b電感一定時，電流變化越快，電動勢越大c通過線圈的電流為零的瞬間，電動勢為零d通過線圈的電流為最大值的瞬間，電動勢最大解析：選b自感電動勢的大小取決于穿過線圈的磁通量的變化快慢，而穿過線圈的磁通量取決于線圈的電流產(chǎn)生的磁場，電流變化越快，穿過線圈的磁通量的變化越快，自感電動勢越大，故只有b正確3日光燈鎮(zhèn)流器的作用有()a起輝器動、靜觸片接觸時，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時高壓b正常工作時，鎮(zhèn)流器降壓限流保證日光燈正常工作c正常工作時，使日光燈管兩端的電壓穩(wěn)定在220 vd正常工作時，不準電流通過日光燈管解析：選b當起輝器的動、靜觸片分離，即電路斷開時，鎮(zhèn)流器能產(chǎn)生瞬時高壓，與電源電壓一起加在燈管兩端，使燈管中的氣體導電，日光燈開始發(fā)光；在日光燈正常發(fā)光時，由于交變電流通過鎮(zhèn)流器的線圈，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，總是阻礙電流的變化，起著降壓(低于220 v)限流的作用，保證日光燈的正常工作4如圖所示，l為一自感系數(shù)很大的有鐵心的線圈，電壓表與線圈并聯(lián)接入電路，在下列哪種情況下，有可能使電壓表損壞(電壓表量程為3 v)()a開關(guān)s閉合的瞬間b開關(guān)s閉合電路穩(wěn)定時c開關(guān)s斷開的瞬間d以上情況都有可能損壞電壓表解析：選c開關(guān)s閉合瞬間，l在電路中相當于斷路，電壓表兩端的電壓為3 v，所以a錯；s閉合電路穩(wěn)定時，l在電路中相當于短路，電壓表兩端的電壓幾乎為0，所以b錯；開關(guān)s斷開的瞬間，l兩端產(chǎn)生很高的電動勢，可能損壞電壓表所以c對5如圖所示的電路中，電阻r和電感線圈自感系數(shù)l的值都較大，電感線圈的電阻不計，a、b是兩只完全相同的燈泡，當閉合開關(guān)s時，下面能發(fā)生的情況是()ab比a先亮，然后b熄滅ba比b先亮，然后a熄滅ca、b一起亮，然后a熄滅da、b一起亮，然后b熄滅解析：選c當開關(guān)s閉合時，電源的電壓同時加到兩個燈泡上，它們會一起亮，但由于電感線圈的電阻不計，線圈將a燈逐漸短路，a燈變暗直至熄滅，故a、b、d錯誤，c正確6如圖所示的電路中，電源的電動勢為e，內(nèi)阻為r，電感l(wèi)的電阻不計，電阻r的阻值大于燈泡d的阻值，在t0時刻閉合開關(guān)s，經(jīng)過一段時間后，在tt1時刻斷開s，下列表示a、b兩點間電壓uab隨時間t變化的圖像中，正確的是()解析：選b開關(guān)閉合時，由于線圈的自感阻礙作用，可看做電阻，線圈電阻逐漸減小，并聯(lián)電路電阻逐漸減小，路端電壓uab逐漸減??；開關(guān)閉合后再斷開時，線圈的感應(yīng)電流與原電流方向相同，形成回路，燈泡的電流與原來相反，并逐漸減小到0，路端電壓uab逐漸減小到零，uab為負值a圖像開關(guān)閉合時，uab增大，不符合題意，錯誤；b圖像電壓uab的變化規(guī)律符合題意，正確；c圖像的電壓uab先增大后減小，且方向不變，錯誤；d圖像在兩過程中電壓uab始終方向不變，錯誤二、多項選擇題7下列說法正確的是()a當線圈中電流不變時，線圈中沒有自感電動勢b當線圈中電流反向時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電流的方向相反c當線圈中電流增大時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反d當線圈中電流減小時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反解析：選ac當線圈中的電流不變時，由楞次定律可知，線圈中就不會產(chǎn)生自感電動勢，所以a正確判斷線圈中的自感電動勢的方向與原電流的方向的關(guān)系時，是要看原電流的大小的變化，當原電流增大時，線圈中的自感電動勢的方向與原電流方向相反，當原電流減小時，線圈中的自感電動勢的方向與原電流方向相同，所以c選項正確，b、d錯誤8關(guān)于線圈自感系數(shù)的說法，正確的是()a自感電動勢越大，自感系數(shù)也越大b把線圈中的鐵心抽出一些，自感系數(shù)減小c把線圈匝數(shù)增加一些，自感系數(shù)變大d電感是自感系數(shù)的簡稱解析：選bcd自感系數(shù)的大小是由線圈的匝數(shù)、材料、粗細、有無鐵心等決定的，與電流大小、自感電動勢大小無關(guān)，匝數(shù)越多，自感系數(shù)越大，有鐵心時，自感系數(shù)顯著增大，故a選項錯誤，b、c選項正確；同時，自感系數(shù)簡稱為電感，故d選項也正確9起輝器是由電容器和氖管兩大部分組成，其中氖管中充有氖氣，內(nèi)部有靜觸片和u形動觸片通常動、靜觸片不接觸，有一小縫隙則下列說法正確的是()a當電源的電壓加在起輝器兩端時，氖氣放電發(fā)出輝光并產(chǎn)生熱量，導致雙金屬片受熱膨脹b當電源的電壓加在啟輝器兩極后，動、靜觸片間輝光放電，受熱膨脹兩觸片接觸而不分離c起輝器中u形動觸片是由單金屬片制成d當動、靜兩觸片接觸后，氖氣停止放