(讲义)第2章 4 自感-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(教科版2019)

4．自感 学习任务 1．了解自感系数的意义和决定因素；知道磁场具有能量。 2．了解自感现象，理解自感电动势对电路中电流的影响。 3．了解互感现象及互感现象的应用。 知识点一　自感现象及自感系数 1．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。 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D2逐渐地变亮 阻碍电流的增加 断电自感 断开开关的瞬间，灯泡D闪亮一下后逐渐变暗或灯泡D逐渐变暗，直至熄灭 阻碍电流的减小 3．自感电动势 在自感现象中产生的电动势叫作自感电动势。 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：与线圈的形状、直径、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＝106 μH。 　当线圈电流减少时，自感电动势方向与原电流方向相同还是相反？ 提示：相同。 1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)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。 (×) (2)线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。 (√) 知识点二　自感现象的应用——日光灯 1．组成 灯管、镇流器、启动器、导线和开关。 2．灯管 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。 3．启动器 启动器的作用：通断电路。 4．镇流器的作用 日光灯启动时，提供瞬时高压；日光灯启动后降压限流。 　镇流器在启动时和在正常工作时分别起什么作用？启辉器中电容器的作用是什么？ 提示：瞬时高压，降压限流作用；避免产生电火花。 2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)日光灯正常发光后，启动器就不起什么作用了。 (√) (2)镇流器只起升压作用。 (×) 如图所示 ①A1、A2 是规格完全一样的灯泡。 ②闭合电键S，调节变阻器R和R1 ，使A1、A2亮度相同且正常发光。 ③然后断开开关S。重新闭合S，观察到什么现象？ 提示：灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。 考点1　对自感现象的理解和应用 1．对自感现象的分析思路 (1)明确通过自感线圈的电流大小的变化情况(是增大还是减小)。 (2)根据“增反减同”，判断自感电动势的方向。 (3)分析阻碍的结果：当电流增强时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；当电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小。 2．自感现象中，灯泡亮度变化的问题 与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡 电路图 通电时 电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮 电流I1突然变大，然后逐渐减小达到稳定，灯泡突然变亮然后逐渐变暗，最后亮度不变 断电时 电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变 电路中稳态电流为I1、I2，①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗；②若I2＞I1，灯泡闪亮一下后逐渐变暗，两种情况灯泡电流方向均改变 【典例1】　(多选)如图所示，灯A、B完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则(　　) A．S闭合的瞬间，灯A、B同时发光，接着灯A变暗，灯B更亮，最后灯A熄灭 B．S闭合瞬间，灯A不亮，灯B立即亮 C．S闭合瞬间，灯A、B都不立即亮 D．稳定后再断开S的瞬间，灯B立即熄灭，灯A闪亮一下再熄灭 AD　[S接通的瞬间，L所在支路中电流从无到有发生变化，因此，L中产生的自感电动势阻碍电流增加。由于有铁芯，自感系数较大，对电流的阻碍作用也就很强，所以S接通的瞬间L中的电流非常小，即干路中的电流几乎全部流过灯A，所以灯A、B会同时亮；又由于L中电流逐渐稳定，感应电动势逐渐消失，灯A逐渐变暗，线圈的电阻可忽略，对灯A起到“短路”作用，因此灯A最后熄灭。这个过程电路的总电阻比刚接通时小，由闭合电路知识可知，灯B会更亮。稳定后S断开瞬间，由于线圈的电流较大，L与灯A组成回路，灯A要闪亮一下再熄灭，灯B立即熄灭，故A、D正确。] [母题变式]　 在[典例1]中，若线圈L的电阻为RL且RL>RA(RA为灯A的电阻)，稳定后断开S的瞬间，两个灯的亮暗变化情况是怎样的？ 提示：B灯立即熄灭，A灯(不会闪亮)逐渐熄灭。 (1)断开开关后，灯泡是否瞬间变得更亮，取决于电路稳定时两支路中电流的大小关系，即由两支路中电阻的大小关系决定。 (2)若断开开关后，线圈与灯泡不能组成闭合回路，则灯泡会立即熄灭。 (3)自感线圈直流电阻小与直流电阻不计含义不同，稳定时，前者相当于