【配套K12】高中物理第一章电磁感应第六节自感现象及其应用学案粤教版选修3_2

第一节电磁感应现象【思维激活】1.1820年奥斯特发现电流的磁效应.这个发现受到科学界的关注，促进了科学的发展，1821年美国《哲学年鉴》的主编约请戴维撰写一篇文章，评述奥斯特发现电流的磁效应以来电磁学实验的理论发展概况.戴维把这一工作交给了法拉第，法拉第在收集资料的过程中，对电磁现象的研究产生了极大的热情，并开始转向电磁学的研究，他细细地分析了电流的磁效应等现象，认为既然电流能产生磁，磁能否产生电呢？1822年他在日记中写下了自己的思想：“磁能转化成电”.他在这方面进行了系统的研究.起初，他试图用强磁铁靠近闭合导线或用强电流使另一闭合导线中产生电流，做了大量的实验，都失败了.经过历时十年的失败、再试验，直到1831年8月29日才取得成功.法拉第（1791-1867）你知道磁是怎样生电的吗？提示：穿过闭合回路的磁通量发生变化是磁生电的根本.【自主整理】1.电流的磁效应显示了载流导体对磁体的作用力，揭示了电现象与磁现象之间的联系？2.应用电流的磁效应使人们发明了电磁铁、电磁铁的应用非常广泛，电磁铁在科学技术中有应用实例有电磁继电器、电磁炉、电磁打点计时器、变压器等。

3.著名哲学家康德提出了哲学思想是：各种自然现象之间相互影响和相互制约。

4.“磁有电”是一种在变化电流过程中才出现的效应，法拉第把引起电流的原因概括为五类，它们都与变化和运动相联系，这就是变化着的电流、变化的磁场，运动的稳恒电流，运动的磁体，在磁场中运动的身体，把这些现象定名为电磁感应现象，产生的电流称为感应电流。

5.电磁感应现象的发现把机械能变为电能，使现代社会用到廉价的电能。

【高手笔记】磁通量（1）磁通量的计算式Φ=BS的理解：公式中的B应是匀强磁场的磁感应强度，S是磁场方向垂直的面积，因此可以理解为Φ=BS⊥，如果平面与磁场方向不垂直，应把面积S投影到磁场垂直方向上，求出投影面积S⊥，代入到Φ=BS⊥中计算。

（2）磁通量的意义可以用磁感线形象地说明，磁通量所表示的就是穿过磁场中某个面的磁感线条数。

自感现象及其应用-粤教版选修3-2教案一、教学目标知识目标•理解自感现象的基本概念和特性。

•掌握自感电势的计算方法和自感系数的计算方法。

•理解自感的应用。

能力目标•掌握自感现象的实验方法，能够进行自感实验。

•能够运用自感现象分析解决问题。

•培养学生观察能力和实验操作能力。

情感目标•培养学生探究精神和探究兴趣。

•培养学生实验精神和创新思维。

二、教学重点•自感电势的计算方法和自感系数的计算方法。

三、教学难点•自感现象的实验方法和实验要点。

四、教学过程1.自感现象的引入•讲述电磁感应定律，引出自感现象的概念和应用。

2.自感电势和自感系数的讲解•讲述自感现象的特点和自感电势的定义。

•讲述自感系数的定义和计算方法。

3.自感实验•按照教师指导完成自感实验的操作。

•记录实验数据并完成实验报告。

4.自感现象的应用•讲述自感的应用，如变压器和电感器等。

•分析自感在应用中的作用和优点，培养学生的实践能力和分析能力。

五、教学方法•讲述法；•实验演示法；•讨论方法。

六、教学资源•电子白板；•电磁学实验室；•自感实验仪器。

七、教学评估•自感实验报告。

八、板书设计自感电势和自感系数自感电势：$U_L=-L\\frac{di}{dt}$自感系数：$M=\\frac{N\\phi_B}{i}$自感实验•实验目的；•实验器材；•实验步骤。

自感应用•变压器；•电感器。

九、拓展延伸•学生可以通过查阅有关电路图和电学原理方面的书籍，丰富自己的知识，拓宽视野；•学生可以进行相关实验，自主探索自感现象的应用。

第六节自感现象及其应用[学习目标] 1.了解自感现象及其应用.2.能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象.3.了解自感系数的决定因素.4.了解日光灯的发光原理．一、自感现象[导学探究] (1)通电自感：如图1所示，开关S闭合的时候两个灯泡的发光情况有什么不同？图1(2)断电自感：如图2所示，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关，两灯泡的发光情况有什么不同？图2答案(1)灯泡L2立即发光，灯泡L1逐渐亮起来．(2)L2立即熄灭，L1闪亮一下，再逐渐熄灭．[知识梳理] 自感现象及自感电动势的定义和特点(1)定义：由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象．在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势．(2)自感电动势的大小：跟穿过线圈的磁通量变化快慢有关，还跟自感系数有关．(3)自感系数的决定因素：由线圈本身性质决定，与线圈的长短、形状、匝数，以及是否有铁芯等因素有关，与E、ΔI、Δt等无关．单位：亨利，符号H.[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)在实际电路中，自感现象有害而无益．( )(2)只要电路中有线圈，自感现象就会存在．( )(3)发生断电自感时，因为断开电源之后电路中还有电流，所以不符合能量守恒定律．( )(4)线圈中的电流变化越快，自感现象越明显．( )答案(1)×(2)×(3)×(4)√二、日光灯[导学探究] 自感现象可分为断电自感和通电自感．在使日光灯管启动的过程中(如图3为日光灯的结构)应用了哪种自感现象？启动器在日光灯电路中的作用是什么？图3答案断电自感自动开关[知识梳理]1．灯管：在高压激发下，两灯丝间的气体导电，发出紫外线，管壁上的荧光粉在紫外线照射下发出可见光．2．启动器：在开关闭合后，氖气放电发出辉光，辉光产生热量使动触片膨胀变形，与静触片接触之后，辉光放电消失，动触片降温恢复原状，与静触片分离，电路断开．3．镇流器：启动时产生瞬时高电压使灯管发光，正常发光时，起着降压限流的作用．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)没有启动器，在安启动器的位置，可以用一根导线，通过瞬时接通、断开的方式，使日光灯点亮．( )(2)日光灯点亮后，启动器就没有作用了．( )(3)在日光灯正常工作中，镇流器只会消耗电能，没有作用．( )(4)日光灯正常工作的电压高于220V．( )答案(1)√(2)√(3)×(4)×一、自感现象的分析例1 如图4所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，L A、L B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，L A、L B同时达到最亮，且L B更亮一些B．闭合开关S时，L A、L B均慢慢亮起来，且L A更亮一些C．断开开关S时，L A慢慢熄灭，L B马上熄灭D．断开开关S时，L A慢慢熄灭，L B闪亮后才慢慢熄灭图4答案 D解析由于灯泡L A与线圈L串联，灯泡L B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L B先亮，A、B错误．由于L A所在的支路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即L A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I A开始减小，故L A慢慢熄灭，L B闪亮后才慢慢熄灭，C错误，D正确．自感线圈对电流的变化有阻碍作用，具体表现为：(1)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，其电流由原值逐渐减小，不会发生突变(必须有闭合回路)．(3)电流稳定时自感线圈相当于导体，若其直流电阻忽略不计，则相当于导线．针对训练(多选)如图5所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，L A是一灯泡，下列说法正确的是 ( )图5A．开关S闭合瞬间，无电流通过灯泡B．开关S闭合后，电路稳定时，无电流通过灯泡C．开关S断开瞬间，无电流通过灯泡D．开关S闭合瞬间，灯泡中有从a到b的电流，而在开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a 的电流答案BD解析开关S闭合瞬间，灯泡中的电流从a到b，A错误；线圈由于自感作用，通过它的电流逐渐增加，开关S接通后，电路稳定时，纯电感线圈对电流无阻碍作用，将灯泡短路，灯泡中无电流通过，B正确；开关S断开的瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，线圈与灯泡形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流，C错误，D正确．二、自感现象的图象问题例2 如图6所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2A，流过灯泡的电流是1A，现将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是( )图6答案 D解析开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为1A．开关S断开瞬间，自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势，使线圈中的电流从原来的2A逐渐减小，方向不变，且同灯泡D构成回路，通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同，也应该是从2A逐渐减小到零，但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反，D对．1．断电时，自感线圈处电流由原值逐渐减小，不能发生突变，而且电流方向也不变．2．断电前后，无线圈的支路要注意电流方向是否变化．三、对日光灯的原理的理解例3 (多选)在日光灯电路中接有启动器、镇流器和日光灯管，下列说法中正确的是( ) A．日光灯点燃后，镇流器、启动器都不起作用B．镇流器在点燃灯管时产生瞬时高压，点燃后起降压限流作用C．日光灯点亮后，启动器不再起作用，可以将启动器去掉D．日光灯点亮后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光，并能降低对电能的消耗答案BC解析日光灯工作时都要经过预热、启动和正常工作三个不同的阶段，它们的工作电路如图所示．在启动阶段镇流器与启动器配合产生瞬时高压．工作时，电流由镇流器经灯管，不再流过启动器，故日光灯启动后启动器不再工作，可以去掉，而镇流器还要起降压限流作用，不能去掉，故选B、C.1．关于自感现象，下列说法正确的是( )A．感应电流一定和原来的电流方向相反B．对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大C．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大答案 D解析当电流增大时，感应电流的方向与原来的电流方向相反，当电流减小时，感应电流的方向与原来的电流方向相同，故选项A错误；自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项B错误，D正确；自感系数只取决于线圈本身的因素及有无铁芯，与电流变化情况无关，故选项C错误．。

自感现象及其应用1．当线圈中电流变化时，线圈本身产生自感电动势，这个电动势阻碍原电流的变化。

2．自感电动势的大小与通过线圈的磁通量变化的快慢和自感系数大小有关。

3．线圈越粗、越长、匝数越多，它的自感系数就越大。

此外，有铁芯的线圈自感系数比没有铁芯时大得多。

一、自感现象1．实验探究2．自感现象由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。

3．自感电动势在自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。

二、自感系数1．物理意义描述通电线圈自身影响自感电动势的特性的物理量，简称自感或电感。

2．影响因素线圈的形状、长短、匝数和有无铁芯。

线圈越粗、越长、匝数越多，其自感系数就越大，有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。

3．单位亨利，简称亨，符号是H，常用的较小单位有毫亨和微亨。

三、日光灯1．构造如图1­6­1所示，由灯管、镇流器和启动器组成。

图1­6­12．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，管壁上的荧光粉在紫外线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。

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，使电路短暂接通再将电路断开。

4．镇流器的作用(1)启动时产生瞬时高压使灯管发光。

(2)正常发光时，起着降压、限流的作用，保证日光灯的正常工作。

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。

2019-2020年高中物理第一章第六、七节自感现象及其应用涡流现象及其应用学案粤教版选修3-21．知道什么是自感现象和自感电动势，知道自感系数及影响自感系数的因素．2．知道日光灯的基本原理和结构．3．知道涡流是如何产生的，知道如何利用和防止．1．自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象．2．自感电动势：自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势．3．自感电流：自感电动势在闭合回路中产生电流，这种电流叫做自感电流．4．自感系数：描述通电线圈自身特性的物理量叫做自感系数，简称自感或电感．5．日光灯的组成：日光灯主要由灯管、镇流器和启动器组成．自感现象应用于防止电表烧坏例如图所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在实验完毕后，将电路拆开时应( )A．先断开开关S1 B．先断开开关S2C．先拆去电流表 D．先拆去电阻R解析：若先断开开关S1或先拆去电流表或先拆去电阻R，由于L的自感作用都会使L和电压表组成回路，原先L中有较大的电流通过，现在这个电流将通过电压表，造成电表损坏，所以实验完毕应先断开开关S2.答案：B一、单项选择题1．一个线圈的电流在均匀增大，则这个线圈的(D)A．自感系数也将均匀增大B．自感电动势也将均匀增大C．磁通量的变化率也将均匀增大D．自感系数、自感电动势都不变解析：自感系数是线圈本身特征的物理量，不随电流而变；电流均匀变化，则磁通量的变化率和自感电动势均不变．故D选项正确．2．关于自感电动势的方向，正确的说法是(D)A．它总是同原电流方向相同B．它总是同原电流方向相反C．当原电流增大时，它与原电流方向相同D．当原电流减小时，它与原电流方向相同解析：自感电动势总是阻碍原电流的变化．故D选项正确．3．如右图所示，开关S闭合且达到稳定时，小灯泡能正常发光．则当闭合S和断开S 的瞬间能观察到的现象分别是(A)A．小灯泡慢慢亮；小灯泡立即熄灭B．小灯泡立即亮；小灯泡立即熄灭C．小灯泡慢慢亮；小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭D．小灯泡立即亮；小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭解析：合上开关S，由于自感L产生自感电动势阻碍A的电流增大，所以A慢慢变亮；断开S瞬间L也产生自感电动势，但由于没有形成闭合回路，所以没有电流，即灯泡立即熄灭．4．在日光灯的连接线路中，关于启动器的作用，以下说法正确的是(C)A．日光灯启动时，为灯管提供瞬时高压B．日光灯正常工作时，起降压限流的作用C．起到一个自动开关的作用，实际上可用一个弹片开关代替(按下接通，放手断开) D．以上说法均不正确解析：启动器的作用是利用动触片和静触片的接通与断开起一个自动开关的作用，启动的关键就在于断开的瞬间，镇流器产生的感应电动势与交流电压一起加在灯丝上，由此获得瞬间高压使得灯管变成通路并开始发光．二、多项选择题5．如右图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是(CD)A．铁 B．木 C．铜 D．铝解析：小球的材料若是铁，则磁铁会吸引小球，小球会加速运动，排除A；若小球是铜或铝制成的，靠近磁铁时，小球会产生涡电流，动能转化为电能再转化为内能，小球做减速运动，所以C、D对．6．如右图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B.不考虑空气阻力，则下列说法正确的是(BD)A．A、B两点在同一水平线B．A点高于B点C．A点低于B点D．铜环摆动过程中有部分机械能转化为热能解析：在铜环进、出磁场时，穿过铜环的磁通量发生变化，故在环中产生感应电流，有热量产生，在运动过程中铜环的机械能转化为热能，机械能减少．7．在如右图所示的电路中，S1和S2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻值与R相等．在电键S接通和断开时，灯泡S1和S2亮暗的顺序是(AC)A．接通时，S1先达到最亮 B．接通时，S2先达到最亮C．断开时，S1后熄灭 D．断开时，S2后熄灭解析：从等效的观点看，在S接通时，相当于L表现为很大的电阻，故S1先达到最亮，选项A正确．同理，选项C也正确．8．如右图电路甲、乙中，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(AD)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，然后渐渐变暗解析：本题考查同学们对断电时产生的自感电动势的阻碍作用的理解．在电路断开时，电感线圈的自感电动势阻碍原电流的减小，此时电感线圈在电路中相当于一个电源，表现为两个方面：一是自感电动势所对应的电流方向与原电流方向一致；二是在断电瞬间，自感电动势所对应的电流大小与原电流的大小相等，以后以此电流开始缓慢减小到零．甲图中，电灯A与电感线圈L在同一个支路中，流过的电流相同；断开电键S时，线圈L中的自感电动势要维持原电流不变，所以，电键断开的瞬间，电灯A的电流不变，以后电流渐渐变小．因此电灯渐渐变暗．乙图中，电灯A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小(因为电感线圈的电阻很小)，断开电键S时，电感线圈的自感电动势要阻碍电流的变小，此瞬间电感线圈中的电流不变，电感线圈相当于一个电源给灯A供电．因此，反向流过A的电流瞬间要变大，然后渐渐变小，所以电灯要先亮一下，然后渐渐变暗．故D选项正确．9．日光灯镇流器的作用是(BC)A．启动时限制灯管中电流B．启动时产生瞬间高压，点燃灯管C．工作时降压限流，使灯管在较低电压下工作D．工作时维持灯管两端有高于电源的电压，使灯管正常工作解析：镇流器的作用：日光灯点燃时，利用自感现象产生瞬时高压；日光灯正常发光时，利用自感现象，对灯管起到降压限流作用．三、非选择题(按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位．)10．在如图所示的日光灯工作电路中．(1)开关合上前，启动器的静触片和动触片是__________(填“接通的”或“断开的”)；(2)开关刚合上时，220 V电压加在________上，使________泡发出红光；(3)日光灯起辉瞬间，灯管两端电压________(填“大于”“等于”或“小于”)220 V；(4)日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片________(填“接通”或“断开”)．答案：(1)断开的(2)启动器氖(3)大于(4)断开11．如右图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为0.电键原来是合上的，在K断开后，分析：(1)若R1>R2，灯泡的亮度如何变化？(2)若R1<R2，灯泡的亮度又如何变化？解析：(1)因R1>R2，即I1<I2，所以小灯泡在K断开后先突然变到某一较暗状态，再逐渐变暗到最后熄灭．(2)因R1<R2，即I1>I2，小灯泡在K断开后电流从原来的向右突然变为向左(方向相反)，然后再逐渐变小，最后为零，所以灯泡在K断开后先变得比原来更亮，再逐渐变暗到熄灭．答案：(1)先突然变到某一较暗状态，再逐渐变暗到最后熄灭．(2)所以灯泡在K断开后先变得比原来更亮，再逐渐变暗到熄灭．12．我们用来煮食物的炉子有各种各样的款式，它们的工作原理各不相同，有以天然气、液化石油气等作燃料的，例如天然气炉，还有直接以电热方式加热的，例如电饭锅．下面介绍的是以电磁感应原理生热的电磁炉，如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图，炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是随电流不断变化的，这个变化的磁场又会使放在电磁炉上面的铁质(或钢铁)锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些内能便能起到加热物体的作用从而煮熟食物．电磁炉的特点是：效率比一般的炉子都高，炉面无明火，无烟无废气，火力强劲，安全可靠．因为电磁炉是由电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用．对于锅的选择，方法很简单，只要是锅底能被磁铁吸住的就能用．适用于电磁炉的烹饪器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等．(1)在电磁炉加热食物的过程中涉及的物理原理有(回答三个即可)：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________.(2)电磁炉所用的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是________________________；电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是_______________________________________________________________________________ _________________________________________________________________.(3)在锅和电磁炉中间放置一纸板，电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？答案：(1)①电流的磁效应(或电生磁) ②电磁感应现象(或磁生电) ③电流的热效应(或焦耳定律)(2)瓷和玻璃不能产生电磁感应现象铝、铜的导磁性太差，效率低(3)能起到加热作用，因为线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应起到加热作用．2019-2020年高中物理第一章第六节洛伦兹力初探练习粤教版选修1-1►达标训练1．磁场对电流有作用力，对这个问题进行研究并且取得成功的科学家是( )A．奥斯特 B．安培C．法拉第 D．洛伦兹答案：B2．电子通过磁场时会发生偏转，这是因为受到( )A．库仑力的作用 B．万有引力的作用C．洛伦兹力的作用 D．安培力的作用解析：洛伦兹力的方向与电荷的运动方向垂直，所以电子通过磁场时会发生偏转，因此C选项正确．答案：C3．关于电荷所受电场力和洛伦兹力，正确的说法是( )A．电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用B．电荷在电场中一定受电场力作用C．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致D．电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直解析：电荷在电场中一定受电场力的作用，正电荷受电场力方向与电场方向一致，静止电荷不受磁场力作用，运动电荷受磁场力作用时方向总是垂直于磁场方向．答案：B4．对阴极射线管的认识，下列说法错误的是( )A．阴极射线管是用来观察电子束运动轨迹的装置B．借助阴极射线管我们可以看到每个电子的运动轨迹C．阴极射线管内部抽成真空D．阴极射线管工作时，它的阴极和阳极之间存在强电场答案：B5．一个带正电的粒子以速度v进入匀强磁场中，速度方向与磁感线方向相同，不计重力，能正确反映粒子运动轨迹的图是( )解析：带电粒子只有运动方向不平行于磁场时才受洛伦磁力，该粒子不受力，故选C.答案：C6．(多选)带电粒子在磁场中发生偏转的物理原理可运用于各种科学实验和电器中．下面利用了此物理原理的装置有( )解析：A、B、C均利用了带电粒子在磁场中发生偏转的物理原理．答案：ABC7．(多选)在如下图所示的四幅图中，正确标明了带正电的粒子所受洛伦兹力F方向的是( )解析：由左手定则可知选项A、C正确．答案：AC没有理解相对论的相对论先驱洛伦兹生于1853年，他是一位多才全能的物理学家，在物理学的许多领域中都作出了极为引人注目的贡献：经典电子论的创立、“洛伦兹力”的确定、“塞曼效应”的发现与解释、洛伦兹变换的确立等都凝聚着这位物理学家一生的心血，用物理学家拉莫的话讲：“概括洛伦兹一生的工作，相当于接收到一次半世纪的物理学史全面教育，而这半个世纪曾开创了物理学的新纪元．”洛伦兹正是生活在物理学的革命时代，一方面，以牛顿力学为基础的经典物理学渐趋完善；另一方面，新的物理现象，新的发现的出现越来越暴露了经典物理学的缺陷，人们有必要彻底修正经典物理学大厦，麦克斯韦电磁波理论的成功，麦克斯韦预言的电磁波也为赫兹等人证实，电磁波在真空中的传播速度为光速，即每秒30万千米．令人疑惑的是电磁波的传播并没有指明参照系，这与经典运动是难以一致的，为此又有人提出了“以太”介质，即认为光及电磁波的传播速度是相对于以太而言的．为了证实以太介质的存在，科学家们在长达几十年的时间里都在寻找证据，最后迈克尔逊的实验否定了以太的存在，以太渐渐为物理学家们所摈弃，从而进入了相对论时代．洛伦兹是以太学说的支持者之一，这位颇有成就的物理学家至死都没有放弃以太的存在．在迈克尔逊实验后，为了挽救以太，摆脱实验结果造成的令人困惑的局面，1892年，他提出了“收缩假说”，即认为物质运动时，由于组成物质粒子间相互作用的变化，物质将在运动方向上缩短，从而机械性地解释了迈克尔逊的实验结果．洛伦兹还发现，当电子高速运动时，电子的质量也会随运动速度的增加而增加，而当他把“收缩理论”中的时间t用另一与运动速度有关的时间t′(洛伦兹称为“运动系统中的本地时”)取代后，他发现他的“收缩理论”就呈现出一种和谐的美，这种空间收缩及时间的变换关系就是洛伦兹变换，它适用于一切惯性坐标系．在洛伦兹变换提出一年后(1905年)，爱因斯坦就创立了狭义相对论，从本质上揭示了时间与空间、物质和运动、质量和能量、动量和能量的统一性，其中很多结论与洛伦兹是相同的，以至于英国数学、物理学家惠特克把相对论的功绩全部归之于洛伦兹．然而物理本性上，洛伦兹理论是以以太为参考系，他所引进的时间t′仅作为数学上的一个辅助量，而没有赋给它真实的物理含意．事实上，在爱因斯坦提出相对论后，洛伦兹一直不承认相对论，当很多事实证实相对论的正确性时，他虽表示祝贺和赞誉爱因斯坦，但一定也不理解，他在相对论时代生活了20多年(1928年去世)，但至死都没有理解相对论．。

第六节自感现象及其应用［学习目标］ 1.理解自感现象，把握自感现象的特点，能正确分析两类自感现象．（重点)2。

知道日光灯的结构和工作原理．（重点)3.断电自感灯泡闪亮原因的分析判断．（难点)一、自感现象及自感系数1．自感现象：当线圈中的电流发生变化时，线圈本身产生感应电动势,阻碍原来电流变化的现象．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A1较慢的亮起来阻碍电流的增加断电自感断开开关的瞬间，灯泡A逐渐变暗阻碍电流的减小在自感现象中产生的感应电动势．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领大小的物理量．（3)大小的决定因素:与线圈的大小、形状、匝数以及有无铁芯等因素有关．(4)单位：国际单位是亨利，简称亨,符号是H，常用的还有毫亨(mH）和微亨（μH），1 H＝103 mH＝106μH.二、日光灯1．主要组成灯管、镇流器和启动器．2．灯管（1）工作原理：管中气体导电时发出紫外线，荧光粉受其照射时发出可见光．可见光的颜色由荧光粉的种类决定．（2)气体导电的特点：灯管两端的电压达到一定值时，气体才能导电；而要在灯管中维持一定大小的电流,所需的电压却很低．3．镇流器的作用日光灯启动时，提供高压；日光灯启动后，降压限流．4．启动器启动器的作用:通断电路．1．思考判断（正确的打“√”,错误的打“×”）（1）自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象．(√）(2)线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反．(×)(3）线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关．（√）（4)日光灯正常发光后，启动器就不起什么作用了．（√）（5）镇流器只起升压作用．(×）2．（多选）如图所示,带铁芯的自感线圈的电阻与电阻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示数小于A2示数B．闭合S瞬间，电流表A1示数等于A2示数C．断开S瞬间,电流表A1示数大于A2示数D．断开S瞬间，电流表A1示数等于A2示数AD [闭合S瞬间，由于自感线圈L的阻碍，使得I1<I2，电流表A1示数小于A2示数，A对，B错;断开S瞬间，自感线圈L与R形成闭合回路，因此电流表A1示数等于A2示数，C错，D对．] 3．（多选)下列关于日光灯的说法正确的是（)A．启动器触片接通时，镇流器产生瞬时高压B．工作时，镇流器降压、限流，保证日光灯管正常发光C．工作时,镇流器使日光灯管的电压稳定在220 VD．正常工作和不工作时，双金属片的状态相同BD ［启动器接通后再断开时，镇流器产生瞬时高压，而不是接通时产生高压，故A错误;日光灯正常工作时，因交流电通过镇流器产生自感电动势,起降压、限流作用，故B正确;保证日光灯管正常工作，此时有电流通过日光灯管,灯管两端电压小于220 V，故C错误；启动器在启动时，相当于自动开关的作用，启动后双金属片恢复原状，故D正确．]自感现象的理解1．对自感现象的理解：自感现象是一种电磁感应现象，遵从法拉第电磁感应定律和楞次定律．2．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（增反减同）．(3）自感电动势的作用:阻碍原电流的变化，而不是阻止，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(1)两种阻碍作用产生的原因不同：线圈对稳定电流的阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻决定的,对稳定电流阻碍作用的产生原因是金属对定向运动电子的阻碍作用,具体可用金属导电理论理解．线圈对变化电流的阻碍作用是由线圈的自感现象引起的，当通过线圈中的电流变化时，穿过线圈的磁通量发生变化，产生自感电动势，根据楞次定律知，当线圈中的电流增加时,线圈中的自感电动势与原电流方向相反，阻碍电流的增加（图甲)．当线圈中的电流减小时,线圈中的自感电动势与原电流方向相同，阻碍电流的减小（图乙)．甲乙（2)两种阻碍作用产生的效果不同：在通电线圈中，电流稳定值为错误!，由此可知线圈的稳定态电阻决定了电流的稳定值．L越大，电流由零增大到稳定值I0的时间越长．也就是说，线圈对变化电流的阻碍作用越大，电流变化的越慢．总之，稳定态电阻决定了电流所能达到的稳定值，对变化电流的阻碍作用决定了要达到稳定值所需的时间．【例1】关于线圈中自感电动势大小的说法中正确的是（）A．电感一定时，电流变化越大，自感电动势越大B．电感一定时,电流变化越快，自感电动势越大C．通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零D．通过线圈的电流为最大值的瞬间,自感电动势最大B [由自感电动势E＝L错误!得L一定时，E与错误!成正比，即电感一定时，电流变化越快,自感电动势越大,故A错误,B正确；通过线圈的电流为零的瞬间，电流变化率不一定为零,自感电动势不一定为零，通过线圈的电流为最大值的瞬间，电流变化率可能为零，自感电动势也可能为零，故C、D均错误．](1)电流变化时，电感线圈产生自感电动势，对电流的变化有阻碍作用．(2）电流稳定时,电感线圈不产生自感电动势，相当于一段导体,阻值即为直流电阻．训练角度1：自感电动势的方向判定1．如图所示的电路中，电源电动势为E，线圈L的电阻不计．以下判断正确的是（)A．闭合S，稳定后，电容器两端电压为EB．闭合S,稳定后，电容器的a极带正电C．断开S的瞬间,电容器的a极板将带正电D．断开S的瞬间，电容器的a极板将带负电C ［闭合S，稳定后，线圈L相当于导线,则电容器被短路，则其电压为零，故A错误；电容器的电压为零，a极板不带电，故B 错误；断开S的瞬间，线圈L中电流减小，产生自感电动势，相当于电源，给电容器充电，根据线圈的电流方向不变，则电容器的a 极板将带正电,故C正确,D错误．]训练角度2:自感电动势的大小分析2．关于自感现象，正确的说法是( ）A．感应电流一定和原来的电流方向相反B．对于同一线圈，当电流变化越大时,线圈产生的自感电动势也越大C．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D．对于同一线圈,当电流变化越快时,线圈中的自感电动势也越大D ［当电流增加时，自感电动势的方向与原来的电流反向,当电流减小时与原来的电流同向,故选项A错误；自感电动势的大小,与电流变化快慢有关,与电流变化大小无关，故选项B错误；自感系数只取决于线圈的本身因素，与电流变化情况无关，故选项C错误；结合选项B的错误原因可知，选项D正确．]通电自感与断电自感问题在处理通断电自感灯泡亮度变化问题时，不能一味套用结论，如通电时逐渐变亮，断电时逐渐变暗，或闪亮一下逐渐变暗，要具体问题具体分析，关键要搞清楚电路连接情况．通电自感断电自感电路图器材要求A1、A2同规格,R＝R L,L较大L很大(有铁芯）,R L≪R A现象在S闭合瞬间，A2灯立即亮起来，A1灯逐渐变亮，最终一样亮在开关S断开时，灯A突然闪亮一下后再渐渐熄灭(当抽掉铁芯后，重做实验，断开开关S时，会看到灯A马上熄灭）原因由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大,使流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增加得慢断开开关S时，流过线圈L的电流减小，使线圈产生自感电动势，阻碍电流的减小，使电流继续存在一段时间；在S断开后，通过L的电流反向通过电灯A，且由于R L≪R A，使得流过A灯的电流在开关断开瞬间突然增大，从而使A灯的发光功率突然变大能量电能转化为磁场能磁场能转化为电能转化情况【例2】(多选)图中两个电路是研究自感现象的电路,对实验结果的描述正确的是( ）A．接通开关时，灯A2立即就亮，A1稍晚一会儿亮B．接通开关时，灯A1立即就亮，A2稍晚一会儿亮C．断开开关时,灯A 1立即熄灭，A2稍晚一会儿熄灭D．断开开关时，灯A2立即熄灭,A1稍晚一会儿熄灭思路点拨：①与线圈L串联的灯泡与线圈中电流一定相等．②与线圈L并联的灯泡的电流与线圈中电流可以不同．AC ［接通开关时,A2立即就亮，A1与线圈串联，由于自感电动势的作用，电流逐渐变大，所以A1稍晚一会儿亮，A正确；断开开关时,A1立即熄灭，A2由于和线圈构成回路，回路中电流逐渐减小，所以稍晚一会儿熄灭，C正确．]通、断电自感现象的判断技巧（1）通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加，且与电流方向相反，使电流相对缓慢地增加．(2)断电时线圈产生的自感电动势与原电流方向相同，在与线圈串联的回路中，线圈相当于电源,它提供的电流逐渐变小．（3）电流稳定时，若线圈有电阻时就相当于一个定值电阻，若不计线圈的电阻时就相当于一根导线．训练角度1：通电自感现象分析3．如图所示，电路中自感线圈电阻很小，可以忽略不计．R的阻值和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（)A．A比B先亮，然后A灭B．B比A先亮，然后A灯逐渐变亮C．A、B一起亮，然后A灭D．A、B一起亮,然后B灭B [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，由于L的直流电阻很小,所以稳定后A灯的电流变大，A灯逐渐变亮,故A、C、D错误，B正确．]训练角度2:断电自感现象分析4．如图所示，a、b、c为三个相同的灯泡，额定电压稍大于电源的电动势，电源内阻可以忽略．L是一个本身电阻可忽略的电感线圈．开关S闭合．现突然断开,已知在这一过程中灯泡都不会烧坏，则下列关于c灯泡的说法中正确的是（）A．亮度保持不变B．将闪亮一下,而后逐渐熄灭C．将闪亮一下,而后逐渐恢复原来的亮度D．将变暗一下,而后逐渐恢复原来的亮度C ［当开关合上，稳定后,灯泡a短路，不亮，b、c两灯的电压为电源电压，通过L的电流，为E电压下灯泡工作电流的2倍．开关S断开后，a、b灯串联后与c灯并联接到电路中，由于自感电动势的作用，断电瞬间，通过L的电流成为通过c的电流，即原电流的2倍，c灯闪亮,但是稳定后c两端的电压仍是E，所以最终恢复原亮度，故A、B、D错误，C正确．］训练角度3：自感现象中的图象问题5。

第六节 法拉第电磁感应定律（二）【思维激活】铜球在一磁铁磁极附近下落，它会受到影响吗？绝缘体球呢？提示：铜球在磁铁磁极附近下落时会受到影响，因为穿过铜球的磁通量会变化，铜球自成回路会产生感应电流，会受到阻碍；绝缘体不会受到影响，因为在绝缘体中不会产生电流。

【自主整理】1.由于电磁感应，在闭合电路中产生感应电流，而处于磁场中的感应电流往往又受到安培力作用，而安培力做功则会带来能量的转化。

2.电磁流量计是由流量传感器和转换器两大部分组成。

能量转化：电磁感应现象中产生的电能是通过克服安培力做功转变而来的，克服安培力做了多少功就有多少电能产生，而这些电能又通过电流做功使电阻发热转变成内能。

【高手笔记】应用公式E =t Φ∆∆计算电动势大小应注意以下几点： （1）E =tΦ∆∆适用于线圈为单匝的情况，如果线圈共有n 匝的话，由于这n 匝线圈是一种串联的关系，则电路中的总电动势E =n tΦ∆∆，这是在有关计算时一定要加以注意的。

（2）这个公式适用于任何原因引起回路中磁通量变化而产生的电动势的计算。

（3）在应用E =nt Φ∆∆时，一定要理解和区分Φ、Φ∆、t Φ∆∆的不同含义，且E 只与t Φ∆∆有关。

（4）若是因为B 的变化而产生电动势，公式可写为E =nSt Φ∆∆。

若是因为S 的变化而产生电动势，则公式可写为E =nB tΦ∆∆。

（5）利用此公式计算得到的感应电动势是t ∆时间内的平均值。

【名师解惑】1.磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率tΦ∆∆的意义不同。

（1）磁通量Φ是穿过某一面积的磁感线的条数；磁通量的变化量ΔΦ=Φ2－Φ1表示磁通量变化了多少，不管时间长短；磁通量的变化率tΦ∆∆表示磁通量变化的快慢。

（2）三个量之间无关系。

磁通量Φ很大时，磁通量的变化量ΔΦ可能很小。

同理，当磁通量的变化量ΔΦ很大时，磁通量的变化率tΦ∆∆可能很小。

（3）磁通量Φ是状态量；磁通量的变化量ΔΦ是过程量；磁通量的变化率t Φ∆∆有两种情况，瞬时变化率是状态量、平均变化率是过程量。