2024年高中物理第一章电磁感应第六节自感现象及其应用讲义含解析粤教版选修3_2.docVIP

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自感现象及其应用

1．当线圈中电流变更时，线圈本身产生自感电动

势，这个电动势阻碍原电流的变更。

2．自感电动势的大小与通过线圈的磁通量变更的

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．试验探究

通电时的自感

断电时的自感

电路图

现象

L2马上正常发光，L1渐渐亮起来

L2马上熄灭，L1闪亮一下再渐渐熄灭

试验分析

闭合开关或断开开关时，通过线圈的电流都发生了变更。由法拉第电磁感应定律可以知道，穿过线圈的磁通量发生变更时，线圈中就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变更

2．自感现象

由于线圈本身的电流发生变更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

线圈的形态、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1-6-1所示，由灯管、镇流器和启动器组成。

图1-6-1

2．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耀下发出可见光。

(2)气体导电的特点：只有当灯管两端的电压达到肯定值时，气体才能电离导电；而要在灯管中维持肯定大小的电流，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．自主思索——判一判

(1)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变更率有关。(×)

(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，感应电流肯定与原电流方向相反。(×)

(5)一个线圈中的电流匀称增大，自感电动势也匀称增大。(×)

(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)如何推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更，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)断电自感的试验装置如图1-6-2所示，在断电自感电路中，线圈L的电阻较小(RLRA)，当S断开时为什么A先闪亮一下，过一会才熄灭？

图1-6-2

提示：电路断开时，通电线圈的电流突然减小，穿过线圈的磁通量也很快地削减，线圈中产生了感应电动势，此感应电动势阻碍(而非阻挡)线圈L中电流的减小。由于S断开后，L、A形成闭合回路，L中的电流渐渐减小，流过A的电流由IA突然变为IL，然后从IL渐渐减小到零，又因为ILIA，所以A先闪亮一下，再渐渐熄灭。可见S断开前后，流过A的电流方向相反。

(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供应？

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．自感电动势的产生缘由

通过线圈的电流发生变更，导致穿过线圈自身的磁通量发生变更，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

阻碍原电流的变更，起到推迟电流变更的作用。

4．确定自感电动势大小的因素

(1)电流的变更率。

(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确定的，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。事实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、断电自感中灯泡亮度变更分析

(1)通电自感如图1-6-3甲所示，线圈产生的