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“断电自感”中的电流问题剖析“断电自感”是一种常见的电磁感应现象，其电路图如图示；下面对该电路中开关K断开前后的电路状态与变化过程作如下分析：（忽略电池内阻及导线电阻，并设灯A的电阻为R A，线圈L的直流电阻为R L，电动势为ε）一、K闭合电路稳定时线圈L中的电流大小与方向：线圈L中的电流强度为，通过灯泡的电流强度为，电流方向均向左；二、电路稳定时线圈中储存的能量：我们先考虑当线圈与电流接通时，由于线圈的自感现象使电路中的电流i并不立刻由0变到稳定值I L0，而要经过一段时间；在这段时间内电路中的电流在增大，因而有反方向的自感电动势存在；那么电路中的电源（电池组）不仅要供给电路中产生焦耳热的能量，而且还要反抗自感电动势做功。
下面我们计算在电路中建立稳定电流I L0过程中电流所做的这部分额外功：在时间内电源反抗自感电动势所做的功为，式中i为电流强度的瞬时值；而，故；那么在建立电流的整个过程中，电源反抗自感电动势所做的功为，这部分功以能量的形式储存在线圈L内。
当K断开时电流由稳定值I L0减小到0，线圈中产生与电流方向相同的感应电动势。
线圈中原已储存的能量通过自感电动势作功全部释放出来；故K断开瞬间线圈中的能量为。
三、K断开瞬间A灯与线圈L的电流情况：⑴电流方向：K断开瞬间通过灯A的电流立刻减小为0；但同时由于线圈L中的电流I L0减小，故L中的自感电流I L'必与原电流I L0同向以“阻碍”原电流的减小，因而线圈L作了A、L回路的电源，且线圈L的左端为电流负极而右端为正极；故实际上K断开瞬间经过灯A的电流并不为0而是方向向左的电流I L。
⑵L断开瞬间线圈与A灯中的瞬时电流的大小：电路断开后线圈将原来储存起来的能量（磁场能）通过自感而经回路L、A释放，故在K断开前、后的瞬间线圈的能量（磁场能）是相等的，而磁场是由电流产生的，因而K断开后瞬线圈中的总电流强度与断开前的电流强度I L0必相等。
所以断电自感中线圈中的电流将从断开前瞬的电流强度I L0开始减小。
第2讲法拉第电磁感应定律自感现象主干梳理对点激活知识点法拉第电磁感应定律Ⅱ1．感应电动势(1)概念：在□01电磁感应现象中产生的电动势。
(2)产生条件：穿过回路的□02磁通量发生改变，与电路是否闭合□03无关。
(3)方向判断：感应电动势的方向用□04楞次定律或□05右手定则来判断。
2．法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的□06磁通量的变化率成正比。
(2)公式：□07E＝nΔΦΔt，其中n为□08线圈匝数。
(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守□09闭合电路欧姆定律，即I＝□10 E。
R＋r3．导体切割磁感线时的感应电动势知识点自感、涡流Ⅰ1．互感现象两个互相靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的□01磁场会在另一个线圈中产生□02感应电动势的现象。
2．自感现象(1)定义：当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场在它□03本身激发出□04感应电动势。
(2)自感电动势①定义：由于□05自感而产生的感应电动势。
②表达式：E＝□06LΔIΔt。
③自感系数L相关因素：与线圈的大小、形状、□07圈数以及是否有□08铁芯等因素有关。
单位：亨利(H)，1 mH＝□0910－H,1 μH＝10－6 H。
3．涡流当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生□10感应电流，这种电流像水的旋涡，所以叫涡电流，简称涡流。
(1)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到□11安培力，安培力的方向总是□12阻碍导体的运动。
(2)电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生□13感应电流，使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来。
交流感应电动机就是利用□14电磁驱动的原理工作的。
(3)电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了□15楞次定律的推广应用。
一思维辨析1．导体棒在磁场中运动一定能产生感应电动势。
()2．公式E＝B l v中的l就是导体的长度。
()3．断电自感中，感应电流方向与原电流方向一致。
电磁感应定律法拉第电磁感应定律即电磁感应定律。
因磁通量变化产生感应电动势的现象，闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应。
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生电流。
这种现象叫电磁感应现象。
产生的电流称为感应电流。
这是初中物理课本为便于学生理解所定义的电磁感应现象，不能全面概括电磁感现象：闭合线圈面积不变，改变磁场强度，磁通量也会改变，也会发生电磁感应现象。
所以准确的定义如下：因磁通量变化产生感应电动势的现象。
[1]电动势的方向（公式中的负号）由楞次定律提供。
楞次定律指出：感应电流的磁场要阻碍原磁通的变化。
对于动生电动势也可用右手定则判断感应电流的方向，进而判断感应电动势的方向。
“通过电路的磁通量”的意义会由下面的例子阐述。
传统上有两种改变通过电路的磁通量的方式。
至于感应电动势时，改变的是自身的磁场，例如改变生成场的电流（就像变压器那样）。
而至于动生电动势时，改变的是磁场中的整个或部份电路的运动，例如像在同极发电机中那样。
感应电动势的大小由法拉第电磁感应定律确定；e(t) = -n(dΦ)/(dt)。
对动生的情况也可用E=BLV来求。
法拉第电磁感应定律的综合一. 教学内容：法拉第电磁感应定律的综合二. 学习目标：1、掌握自感现象的原理及应用其典型的题型分析思路。
2、重点掌握电磁感应与能量综合、与图象综合类问题的分析方法。
3、掌握与电磁感应现象相联系的物理模型的分析。
考点地位：电磁感应现象与能量及图象的综合问题历来是高考的重点和难点，出题的形式一般以大型的计算题的形式出现，从深层次上考查了学生对于能量观点的理解，数学方法在分析物理问题中的应用能力，同时电磁感应问题与日常生活实际相联系的问题能够很好的考查学生抽象物理模型分析物理模型的能力，如2007年全国理综1卷第21题，2007年江苏卷第18题，2006年广东卷第16题，2006年上海高考试题的第22题，2006年天津理综卷的第20题，2005年江苏高考卷的第16题都突出了对于这方面问题的考查。
课程教育研究Course Education Research 2021年第36期一、引言物理新课程改革中为了避免由于测量手段、工具、环境和使用者本身素质产生的误差,引进了DIS 实验系统。
它是一种将传感器、数据采集器和计算机组合在一起,共同对一些物理量进行测量的装置,名为DIS 实验,是Digital Information system 三个英文单词的缩写,是“数字化信息系统实验室”的简称,它是一种可以实时采集测量数据的智能化辅助系统,由传感器、数据采集器、计算机系统及相关软件构成。
DISLab 运用于中学物理实验教学具有很多优势,本文通过对利用DISLab 改进自感现象实验的案例研究,可以使我们更加清楚地认识到DISLab 在中学物理实验教学中的地位,也能使我们以后更好地使用DISLab 进行物理实验教学。
二、DISLab 的特点DISLab 系统可以成功克服传统物理实验仪器的很多问题,有力地促进了计算机技术与传统物理实验教学的全面整合。
相对与传统实验仪器它有以下特点:一是实时。
实验数据测量记录与实验操作过程同步,可以同步采集和即时处理测量数据,并且能同时测量记录多个不同种类的物理量。
二是准确。
利用数据采集器可以直接采集所测量的物理量,对传感器不方便测量的物理量还可以通过人工输入相关数据。
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DISLab 能够在计算机软件上按照数字、指针、波形图三种方式动态实时地展现测量数据的动态变化。
操作者可以采用合适的数据呈现方式,任意察看某一瞬间、某一段时间或整个实验过程的测量数据。
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DISLab 不仅可以准确即时采集测量结果,还能利用相关软件高效的对测量结果进行分析和处理,如多种拟合(直线拟合、二次多项式拟合、三次多项式拟合)或求异等。
三、利用DISLab 改进自感现象实验的案例分析在自感现象实验中,我们以往只能通过小灯泡发光强弱的变化情况来观察电路中的自感现象,学生无法直观的体会到小灯泡两端的电压是如何随时间变化的。
六、自感现象涡流学习目标知识脉络1．知道什么是自感现象，了解自感系数与涡流．(重点)2．理解影响自感系数大小的因素．(重点)3．知道利用自感现象和涡流的实例，知道自感现象与涡流危害的避免方法．(难点)4．了解日光灯、电磁炉等家用电器的工作原理．(难点)自感现象及电感器[先填空]1．自感现象线圈中通交流时，由于线圈自身电流的变化，引起磁通量的变化，也会在它自身激发感应电动势，这个电动势叫做自感电动势，这种现象叫做自感现象．2．自感的作用阻碍电路中电流的变化．3．电感器：电路中的线圈叫做电感器．4．描述电感器性能的物理量：自感系数，简称自感．决定线圈自感系数的因素：线圈的大小、匝数、线圈中是否有铁芯．有铁芯时的自感系数比没有铁芯时大得多．5．电感器的电路作用：由于线圈中的自感电动势总是阻碍电流的变化．因此，电感器对交流有阻碍作用．[再判断]1．线圈中电流增大时，自感现象阻碍电流的增大．(√)2．线圈中电流减小时，自感现象阻碍电流的减小．(√)3．线圈匝数越多，对电流变化的阻碍作用就越大．(√)[后思考]1．一个灯泡通过一个粗导线绕制的线圈与一交流电源相连接，如图3-6-1所示．一条形铁块插进线圈之后，该灯明亮程度是否会发生变化？图3-6-1【提示】灯泡亮度会变暗，线圈和灯泡是串联的，因此加在串联电路两端的总电压等于线圈上的电压与灯泡上的电压之和．电源提供的220 V电压，一部分降落在线圈上，剩余的部分降落在灯泡上，把条形铁块插进线圈后，线圈的自感系数增大，对交流电的阻碍作用增大，线圈分得的电压增大，灯泡上的电压减小，故灯泡变暗．2．有人说自感现象不遵守法拉第电磁感应定律，你认为这种说法对吗？【提示】这种说法不对．自感现象是电磁感应现象，遵守法拉第电磁感应定律．1．通电自感和断电自感通电自感断电自感电路图电路准备灯A1、A2规格完全相同，闭合S，调节R使A1、A2亮度相同，再断开S线圈L的自感较大，闭合S，使灯A发光实验现象S重新闭合，灯A2立刻正常发光，S断开时，灯A过一会儿才灯A1逐渐亮起来熄灭原因S闭合时，电流从零开始增加，穿过L的磁通量逐渐增加，产生的感应电动势与L中原电流方向相反，阻碍L中电流增加，推迟了电流达正常值的时间S断开时，L中电流突然减弱，穿过L的磁通量减少，L中产生与原电流方向相同的感应电动势，阻碍电流的减小，这时，L与A构成闭合回路，灯A会闪亮一下再熄灭2．自感现象的实质自感现象遵循法拉第电磁感应定律．自感是由自身电流变化而产生的电磁感应现象．而前面所学变压器是由于另外线圈中电流变化，进而磁场、磁通量变化而在该线圈回路中产生电磁感应的现象，因此又叫互感现象．3．自感的作用阻碍电流的变化，应理解为自感仅仅是减缓了原电流的变化，而不会阻止原电流的变化或逆转原电流的变化．4．电感器的特点由于恒定直流的大小不变，通过电感器的磁通量不变，无自感电动势．因此，电感器对恒定直流无阻碍作用，故电感器有“通直流，阻交流”的特点．1．如图3-6-2所示电路中，S是闭合的，此时流过L的电流为I1，流过灯A 的电流为I2，且I1<I2，在t1时刻将S断开，那么流过灯泡的电流随时间变化的图象是图中的()【导学号：46852070】图3-6-2【解析】S断开前，流过A与L的电流分别为I2、I1，二者方向相同；S 断开后，I2立即消失，但由于自感作用，I1不会立即消失，并且A与L构成一回路，A中电流方向反向且由I1逐渐减小至0.【答案】 D2．如图3-6-3所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S的瞬间会有()图3-6-3A．灯A立即熄灭B．灯A慢慢熄灭C．灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭D．无法判定【解析】当开关S断开时，由于通过电感线圈的电流从有变到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A串联，在S断开后，不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开后，电源供给的电流为零，灯立即熄灭．因此正确选项为A.【答案】 A3．(多选)如图3-6-4所示，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法正确的是()【导学号：46852071】3-6-4A．闭合开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B．闭合开关S接通电路时，A1、A2始终一样亮C．断开开关S切断电路时，A2立即熄灭，A1过一会才熄灭D．断开开关S切断电路时，A1、A2都过一会才熄灭【解析】闭合开关时，由于自感电动势的作用，A1电路中的电流只能逐渐增大到与A2中的电流相同，故选项A正确，选项B错误；开关由闭合到断开，L相当于电源，A1、A2、L组成闭合回路，电流由支路A1中的电流逐渐减小，故选项C错误，选项D正确．【答案】AD1．自感是线圈自身电流变化引起的；互感是另外线圈电流变化引起的．2．自感现象也遵循法拉第电磁感应定律．涡流及其应用[先填空]1．定义：只要在空间有变化的磁通量，其中的导体就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流．2．应用：涡流通过电阻时可以生热，金属探测器和电磁炉就利用了涡流．但在电动机、变压器中涡流是有害的．[再判断]1．涡流是可以利用的．(√)2．变压器中的涡流是有害的．(√)3．冶炼金属中的涡流也是有害的．(×)[后思考]1．变压器中是如何减小涡流的？【提示】变压器中的铁芯是用涂有绝缘漆的硅钢片叠压制成，从而减小了涡流．2．电流频率的高低对涡流有什么影响？【提示】根据法拉第电磁感应定律知，电流频率越高涡流越强．1．涡流把块状金属放在变化的磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内将产生感应电流，这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的漩涡，故叫涡电流，简称涡流．涡流常常很强．2．涡流的减少在各种电机和变压器中，为了减少涡流的损失，在电机和变压器上通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成的铁芯．3．涡流的利用冶炼金属的高频感应炉就是利用强大的涡流使金属尽快熔化．电学测量仪表的指针快速停止摆动也是利用铝框在磁场中转动产生的涡流．4．如图3-6-5所示，在一个绕在线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小平底铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是()图3-6-5A．恒定电流、小铁锅B．恒定电流、玻璃杯C．变化的电流、小铁锅D．变化的电流、玻璃杯【解析】通入恒定电流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，铁锅是导体，在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁通量在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温．【答案】 C5．(多选)电磁炉在炉内由交变电流产生交变磁场，使放在炉上的金属锅体内产生感应电流而发热，从而加热食品．电磁炉的工作利用了()【导学号：46852072】A．电流的热效应B．静电现象C．电磁感应原理D．磁场对电流的作用【解析】电磁炉的原理是电磁炉产生高频的变化磁场，使炉上的铁或钢锅的锅底产生感应电流，此电流产生热量，所以选项A、C正确．【答案】AC6．下列关于涡流的说法中正确的是()A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C．涡流有热效应，但没有磁效应D．在硅钢中不能产生涡流【解析】涡流本质上是感应电流，是自身构成回路，在穿过导体的磁通量变化时产生的，所以选项A对，选项B错；涡流不仅有热效应，同其他电流一样也有磁效应，选项C错；硅钢电阻率大，产生的涡流较小，但仍能产生涡流，选项D错．【答案】 A为了减小涡流，变压器、电机里的铁芯不是由整块的钢铁制成，而是用薄薄的硅钢片叠合而成．一方面硅钢片的电阻率比一般钢铁的要大，从而减少损耗；另一方面，每层硅钢片之间都是绝缘的，阻断了涡流的通路，进一步减少了涡流的发热．计算表明：涡流的损耗与硅钢片的厚度的平方成正比．高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。
