高中物理《自感》课件PPT

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A．I1 开始较大而后逐渐变小 B．I1 开始很小而后逐渐变大 C．I2 开始很小而后逐渐变大 D．I2 开始较大而后逐渐变小
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AC [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．]
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通、断电自感中灯泡亮度变化问题
与线圈串联的灯泡
与线圈并联的灯泡
电路图
电流逐渐增大，灯泡逐 灯泡立即变亮(自感线圈电阻不可
通电时
渐变亮
忽略)
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电路中稳态电流为 I1、I2 断电时 电流逐渐减小，灯泡逐 (1)若 I2≤I1，灯泡逐渐变暗
渐变暗，电流方向不变 (2)若 I2>I1，灯泡闪亮后逐渐变暗， 两种情况灯泡电流方向均改变
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训练角度 2：断电自感 2．(多选)如图甲、乙电路中，电阻 R 和自感线圈 L 的电阻都很 小，接通 S，使电路达到稳定，灯泡 A 发光，则下列说法中正确的 是( )
甲
乙
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A．在电路甲中，断开 S，A 将渐渐变暗 B．在电路甲中，断开 S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗 C．在电路乙中，断开 S，A 将渐渐变暗 D．在电路乙中，断开 S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗
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2．启动器的构造及作用 启动器是一个充有氖气的小玻璃泡，里面有两个电极，一个是 固定不动的 静触片 ，另一个是双金属片制成的 U型动触片 ．启动 器的作用是在开关闭合后，使电路短暂接通再将电路断开，相当于 一个自动开关．
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3．镇流器的作用 在启动器短暂接通电路再将电路断开的瞬间，镇流器中的电 流 急剧减小 ，产生很高的自感电动势 ：这个自感电动势的方向与 原来电源的电压方向 相同 ，它们合在一起，形成一个瞬时高电压， 加在灯管两端，使灯管中的气体放电，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，镇流器在电路中起着降压限流 作用，保证 日光灯的正常工作．
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UAB＝E－Ir 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．]
现象． (2)自感电动势：在自感现象中产生的 电动势 ． (3)作用：自感电动势总 阻碍 导体中原电流的变化．
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二、自感系数 1．自感电动势大小公式
ΔI EL＝_L产生_自__感__电__动__势__本领的大小．
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(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．
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对日光灯工作原理的理解 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．
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【例 2】 如图所示电路中，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 I1<I2，在 t1 时刻将 S 断开，那么 流过灯 D 的电流随时间变化的曲线是下列图中的( )
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A
B
C
D
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思路点拨：①S 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．
D [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 断开时这一支 路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.]
(3)单位：亨(H)、毫亨(mH)、微亨(μH) 1 H＝ 103 mH＝ 106 μH.
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三、自感的典型应用——日光灯 1．日光灯的构造及电路图 日光灯由灯管、灯丝、 镇流器 和启动器 组成，灯管中充有微量 的惰性气体和稀薄的汞蒸气，镇流器、灯丝和启动器的电路是串 联 的． 电路图如图所示．
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一、自感现象
1．实验探究：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 D1 慢慢变亮
_阻__碍____电流的增加
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断电自 感
断开开关的瞬间，灯泡 D 延__迟__熄__灭__．有时灯泡 D 会 _阻__碍___电流的减小 闪亮一下，然后逐渐变暗
2.自感现象 (1)自感：由于导体线圈本身的电流发生变化 而引起的电磁感应
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AB [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 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．]
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AD [电阻 R 和自感线圈 L 的电阻都很小，图甲中，闭合 S 时， IL<IR，断开 S 后，IR＝0，由于自感线圈的存在，阻碍灯泡中的电流 IL 变小，但 IL 仍继续变小，并通过 R 形成回路，所以甲图中灯泡是 渐渐变暗．图乙中，同理 IL′>IR′，断开 S 后，通过灯泡的电流在 IL′的基础上变小，所以乙图中灯泡会突然亮一下，然后渐渐变暗．]
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(3)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． 2．对电感线圈阻碍作用的理解 (1)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． (2)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．
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(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．
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3.如图所示的电路中，电源的电动势为 E，内阻为 r，电感线圈 L 的电阻不计，电阻 R 的阻值大于灯泡 D 的阻值．在 t＝0 时刻闭合 开关 S，经过一段时间后，在 t＝t1 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( )
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3．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( )
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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
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3．自感现象的分析思路
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[名师提醒] 1通电时，自感线圈相当于一个变化的电阻，阻值由无穷大逐 渐减小，通电瞬间自感线圈处相当于断路. 2断电时，自感线圈相当于电源，自感电动势由某值逐渐减小 到零. 3电流稳定时，自感线圈相当于导体.
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【例 1】 (多选)如图所示的电路中，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( )
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A
B
C
D
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B [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 I＝R＋E r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
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
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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．
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合作探究 攻重难
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对自感现象的理解 1．对自感电动势的理解 (1)产生原因 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． (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，自感电动势方向与原电流方向相同(即：增反减同)．
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自感现象中的图像问题分析 自感现象中的图像问题，主要是 I-t 关系图像．分析问题时，关 键是明确通过自感线圈的电流是怎样变化的，是增大还是减小，电 流的方向如何．当电流增大时(如通电)，自感电动势方向与原电流方 向相反，阻碍电流增大；当电流减小时(如断电)，自感电动势方向与 原电流方向相同，阻碍电流减小．必须注意，断电时自感现象中流 过电感线圈的电流瞬时是不变的，即其大小、方向都与断电前相同， 即注意通过电感线圈的电流大小不能突变．