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高中物理《自感》课件PPT

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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
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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 上的电压逐渐减小,电流逐渐减小,故 A、C 正确.]
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通、断电自感中灯泡亮度变化问题
与线圈串联的灯泡
与线圈并联的灯泡
电路图
电流逐渐增大,灯泡逐 灯泡立即变亮(自感线圈电阻不可
通电时
渐变亮
忽略)
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电路中稳态电流为 I1、I2 断电时 电流逐渐减小,灯泡逐 (1)若 I2≤I1,灯泡逐渐变暗
渐变暗,电流方向不变 (2)若 I2>I1,灯泡闪亮后逐渐变暗, 两种情况灯泡电流方向均改变
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训练角度 2:断电自感 2.(多选)如图甲、乙电路中,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,则下列说法中正确的 是( )


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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
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2.启动器的构造及作用 启动器是一个充有氖气的小玻璃泡,里面有两个电极,一个是 固定不动的 静触片 ,另一个是双金属片制成的 U型动触片 .启动 器的作用是在开关闭合后,使电路短暂接通再将电路断开,相当于 一个自动开关.
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3.镇流器的作用 在启动器短暂接通电路再将电路断开的瞬间,镇流器中的电 流 急剧减小 ,产生很高的自感电动势 :这个自感电动势的方向与 原来电源的电压方向 相同 ,它们合在一起,形成一个瞬时高电压, 加在灯管两端,使灯管中的气体放电,于是日光灯管成为电流的通 路,开始发光. 日光灯正常发光时,镇流器在电路中起着降压限流 作用,保证 日光灯的正常工作.
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UAB=E-Ir 得路端电压 UAB 不断减小.电路稳定后,由于 R 的阻值 大于灯泡 D 的阻值,所以流过 L 支路的电流小于流过灯泡 D 的电 流.当开关断开时,由于电感 L 的自感作用,流过灯泡 D 的电流立 即与 L 中的电流相等,与灯泡中原来的电流方向相反且逐渐减小, 即 UAB 反向且逐渐减小,选项 B 正确.]
现象. (2)自感电动势:在自感现象中产生的 电动势 . (3)作用:自感电动势总 阻碍 导体中原电流的变化.
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二、自感系数 1.自感电动势大小公式
ΔI EL=_L产生_自__感__电__动__势__本领的大小.
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(2)决定因素:自感系数是由线圈本身性质决定的,跟线圈的形 状、体积、 匝数 等因素有关.另外有无 铁芯 对线圈的自感系数 影响很大.
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对日光灯工作原理的理解 1.对启动器工作原理的认识 启动器主要由电容器和玻璃泡组成,电容器与玻璃泡并联.玻 璃泡内构造如图所示.玻璃泡内充有氖气,泡内装有两个金属片, 一个是固定不动的静触片,另一个是由双金属片制成的 U 形动触片, 动、静触片之间留有小缝隙,形成两个电极.
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【例 2】 如图所示电路中,S 是闭合的,此时流过线圈 L 的电 流为 I1,流过灯 D 的电流为 I2,且 I1<I2,在 t1 时刻将 S 断开,那么 流过灯 D 的电流随时间变化的曲线是下列图中的( )
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A
B
C
D
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思路点拨:①S 断开瞬间,回路中电流的大小和方向由线圈 L 中的电流决定.②因线圈的自感作用,回路中的电流逐渐减小到零.
D [注意分析各段时间内流过灯 D 电流的方向的变化情况.S 闭合时流过灯 D 的电流大小为 I2,方向由左向右,S 断开时这一支 路中电流立即减小为零,由于线圈 L 的作用,I1 不能立即减小为零, L 与灯 D 构成闭合电路,其中电流由 I1 逐渐减小至零,流经灯 D 的 电流方向由右向左,故选 D.]
(3)单位:亨(H)、毫亨(mH)、微亨(μH) 1 H= 103 mH= 106 μH.
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三、自感的典型应用——日光灯 1.日光灯的构造及电路图 日光灯由灯管、灯丝、 镇流器 和启动器 组成,灯管中充有微量 的惰性气体和稀薄的汞蒸气,镇流器、灯丝和启动器的电路是串 联 的. 电路图如图所示.
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一、自感现象
1.实验探究: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 D1 慢慢变亮
_阻__碍____电流的增加
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断电自 感
断开开关的瞬间,灯泡 D 延__迟__熄__灭__.有时灯泡 D 会 _阻__碍___电流的减小 闪亮一下,然后逐渐变暗
2.自感现象 (1)自感:由于导体线圈本身的电流发生变化 而引起的电磁感应
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AB [闭合开关 S 时,由于线圈 L 的自感作用,流过 a 灯的电流 逐渐增大,所以 a 灯后亮,b、c 灯与电源构成回路,所以 b、c 灯先 亮,故 A 正确;合上开关一会后,电路稳定,L 是一个直流电阻为 零的自感线圈,可视为导线,a、b 灯完全相同,并联电压相同,故 a、b 灯一样亮,故 B 正确;断开开关瞬间,a、b 灯与线圈构成闭合 回路,由于 L 的自感作用,a、b 灯的电流要逐渐减小,故 c 灯马上 熄灭,a、b 灯缓慢熄灭,C 错误;由于电路稳定时,a、b 灯中电流 相同,故 b 灯无闪亮现象,D 错误.]
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AD [电阻 R 和自感线圈 L 的电阻都很小,图甲中,闭合 S 时, IL<IR,断开 S 后,IR=0,由于自感线圈的存在,阻碍灯泡中的电流 IL 变小,但 IL 仍继续变小,并通过 R 形成回路,所以甲图中灯泡是 渐渐变暗.图乙中,同理 IL′>IR′,断开 S 后,通过灯泡的电流在 IL′的基础上变小,所以乙图中灯泡会突然亮一下,然后渐渐变暗.]
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(3)自感电动势的作用 阻碍原电流的变化,而不是阻止,原电流仍在变化,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. 2.对电感线圈阻碍作用的理解 (1)若电路中的电流正在改变,电感线圈会产生自感电动势阻碍 电路中电流的变化,使得通过电感线圈的电流不能突变. (2)若电路中的电流是稳定的,电感线圈相当于一段导线,其阻 碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的.
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(1)S 断开时,因自感作用,线圈 L 中的电流不能立即减小为零, 要通过回路逐渐减小为零.
(2)回路中的电流方向与 S 断开前线圈 L 中的电流方向相同. (3)回路中的电流从线圈 L 中原来的电流大小开始逐渐减小,但 不是均匀减小.
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3.如图所示的电路中,电源的电动势为 E,内阻为 r,电感线圈 L 的电阻不计,电阻 R 的阻值大于灯泡 D 的阻值.在 t=0 时刻闭合 开关 S,经过一段时间后,在 t=t1 时刻断开 S.下列表示 A、B 两点 间电压 UAB 随时间 t 变化的图像中,正确的是( )
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3.若将图甲中启动器换为开关 S1,并给镇流器并联一个开关 S2, 如图乙所示,则下列叙述正确的是( )
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A.只把 S3 接通,日光灯就能正常发光 B.把 S3、S1 接通后,S2 不接通,日光灯就能正常发光 C.S2 不接通,接通 S3、S1 后,再断开 S1,日光灯就能正常发 光 D.当日光灯正常发光后,再接通 S2,日光灯仍能正常发光
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3.自感现象的分析思路
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[名师提醒] 1通电时,自感线圈相当于一个变化的电阻,阻值由无穷大逐 渐减小,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,自感电动势由某值逐渐减小 到零. 3电流稳定时,自感线圈相当于导体.
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【例 1】 (多选)如图所示的电路中,a、b、c 为三盏完全相同 的灯泡,L 是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈,E 为电 源,S 为开关.关于三盏灯泡,下列说法正确的是( )
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A
B
C
D
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B [开关 S 闭合的瞬间,由于电感 L 的阻碍作用,由 R 与 L 组 成的支路相当于断路,后来由于 L 的阻碍作用不断减小,相当于外 电路并联部分的电阻不断减小,根据闭合电路欧姆定律 I=R+E r知, 整个电路中的总电流不断增大,由 U 内=Ir 得内电压不断增大,由
A.合上开关,c、b 先亮,a 后亮 B.合上开关一会后,a、b 一样亮 C.断开开关,b、c 同时熄灭,a 缓慢熄灭 D.断开开关,c 马上熄灭,b 闪一下后和 a 一起缓慢熄灭
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思路点拨:①线圈的自感系数很大,能够产生足够大的自感电 动势.②线圈的直流电阻为零,电路稳定后线圈相当于普通导线.
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合作探究 攻重难
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对自感现象的理解 1.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(即:增反减同).
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自感现象中的图像问题分析 自感现象中的图像问题,主要是 I-t 关系图像.分析问题时,关 键是明确通过自感线圈的电流是怎样变化的,是增大还是减小,电 流的方向如何.当电流增大时(如通电),自感电动势方向与原电流方 向相反,阻碍电流增大;当电流减小时(如断电),自感电动势方向与 原电流方向相同,阻碍电流减小.必须注意,断电时自感现象中流 过电感线圈的电流瞬时是不变的,即其大小、方向都与断电前相同, 即注意通过电感线圈的电流大小不能突变.
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