第二章 4.自感-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

4.自感 【核心素养目标】 物理观念 知道自感现象的概念，知道通电自感和断电自感。 科学思维 能在问题情境中应用楞次定律判断自感电动势的方向，知道自感电动势的大小符合法拉第电磁感应定律。 科学探究 通过实验观察通电自感和断电自感现象，并能解释其工作原理。 科学态度与责任 通过本节课的探究活动，培养学生参与科学探究活动的热情和实事求是的科学素养。 一、自感现象 由于导体线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象叫作自感，在自感现象中产生的电动势叫作自感电动势。 二、自感系数 1．自感电动势：EL＝L，其中L是自感系数，简称自感或电感。 2．单位：亨利，简称亨，符号：H。常用的还有毫亨(mH)和微亨(μH)。 换算关系是： 1 mH＝10－3 H，1 μH＝10－6_ H。 三、自感现象的应用——日光灯 1．日光灯的构造：普通日光灯由灯管、镇流器、启动器、导线和开关组成。 2．镇流器的作用：启动时产生瞬时高压使灯管的气体放电，日光灯被点亮，正常工作时，镇流器起着降压限流作用。 1．判断正误 (1)自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反。(　　) (2)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关。(　　) (3)断电自感中，灯泡的能量来源于磁场。(　　) (4)日光灯点亮后，启动器就没有作用了。(　　) (5)在日光灯正常工作中，镇流器只会消耗能量，没有作用。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)× 2．链接实景“千人震”实验 装置：如图所示。 步骤：先闭合开关S，再断开开关S。 通电时一节干电池不足以让这么多同学感觉到被电击，但断电的瞬间，同学们都会突然受到电击，这是什么原因呢？ 提示：当开关闭合后，镇流器与同学们并联，由于干电池的电动势小，所以电流很小，同学们不会感觉到电击；但在断电的瞬间，镇流器的电流迅速减小，瞬间产生高压，从而使同学们有触电的感觉。 学生用书↓第64页 知识点一　对通电自感的理解 按照图示连接电路。 (1)开关S接通时，灯泡1和2的发光情况有什么不同？ (2)利用已学知识解释该现象。 提示：(1)灯泡2立即发光，而灯泡1是逐渐亮起来的。 (2)接通电源的瞬间，电流增加，线圈L中产生感应电动势。根据楞次定律，感应电动势会阻碍电流的增加，所以灯泡1慢慢地亮起来。 1．通电瞬间自感线圈处相当于断路。接通瞬间，电路中的电流要增大，线圈产生自感电动势的方向与原电流的方向相反，阻碍电流的增大，使电流逐渐增大到稳定状态，但不能阻止电流的增大。 2．稳定时自感线圈相当于电阻(若线圈无电阻，则相当于导线)。 如图所示，电路中电源的内阻不能忽略，电阻R的阻值和线圈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(线圈L的直流电阻较小)(　　) A．A比B先亮，然后A灭 B．B比A先亮，然后B逐渐变暗 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，稳定后，流过B灯支路的电流变小，所以B灯逐渐变暗，故B正确。] 针对练1. (多选)在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略。R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系数较大，电阻可忽略的线圈。开关S原来是断开的，从闭合开关S到电路中电流达到稳定状态为止的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是(　　) 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 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R1两端的电压逐渐减小，电流逐渐减小；故A、C正确。] 针对练2. 如图所示，多匝线圈和电池的内阻均为0，两个电阻的阻值均为R，开关S断开时，电路中的电流为I。现将S闭合，于是电路中产生自感电动势，此自感电动势的作用是(　　) A．使电路中的电流减小，最后由I减小到0 B．有阻碍电流的作用，最后电流小于I C．有阻碍电流增大的作用，故电流总保持不变 D．有阻碍电流增大的作用，但电流还是增大，最后变为2I D　[当S闭合后，电路总电阻减小，电流增大，线圈产生自感电动势阻碍电流增大，但“阻碍”并不是“阻止”，电流最终仍增大到2I，故D正确。] 学生用书↓第65页 知识点二　对断电自感的理解 如图所示为演示断电自感的电路，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关。为什么灯泡A不立即熄灭？ 提示：电源断开时，灯泡