【教案】沪科版高中物理选修（3-2）第1章第8节《自感现象与日光灯》学案.docVIP

学案8　自感现象与日光灯 [学习目标定位] 1.能分析通电自感和断电自感现象.2.能写出自感电动势的表达式，知道自感系数的决定因素.3.了解自感现象中的能量转化.4.了解日光灯的组成以及起辉器和镇流器的工作原理． 1．通电导线周围存在磁场，当导线中电流变大时，导线周围各处的磁场都增强，当导线中电流减小时，导线周围各处的磁场都减弱． 2．楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化． 一、探究日光灯电路 1．日光灯电路包括日光灯管、镇流器、起辉器、开关、导线等． 2．镇流器是一个带铁心的多匝线圈，它可以产生很高的瞬时电压． 二、探究自感现象 1．物理学中，把由于导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象．自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势． 2．自感电动势的大小：E＝L，其中L是自感系数，简称电感．自感系数跟线圈的大小、几何形状、有无铁(或磁)心及匝数等有关．单位：亨利，符号：H. 一、日光灯电路 [问题设计] 按图1所示电路连接日光灯电路，闭合开关，观察日光灯的发光过程，简单叙述其工作原理． 图1 答案　(1)闭合开关，电源把电压加在起辉器的两极，起辉器内氖气放电产生热量从而使起辉器内双金属片接触，电路导通． (2)电路接通后，起辉器中氖气停止放电，温度降低，双金属片分离，瞬间切断的电流使镇流器产生瞬时高压，使灯管内气体导电而发光． (3)日光灯正常发光时，镇流器起降压限流作用，保证日光灯正常工作． [要点提炼] 1．起辉器的作用为自动开关． 2．镇流器在启动时提供瞬时高压，点燃灯管之后起到降压限流的作用． 二、自感现象 [问题设计] 1．通电自感：如图2所示，开关S闭合的时候两个灯泡的发光情况有什么不同？ 图2 答案　灯泡A2立即正常发光，灯泡A1逐渐亮起来． 2．断电自感：如图3所示，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关． 图3 (1)开关断开前后，流过灯泡的电流方向有何关系？ (2)在断开过程中，有时灯泡闪亮一下再熄灭，有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭，请分析上述两种现象的原因是什么？ 答案　(1)S闭合时，灯泡A中电流向左，S断开瞬间，灯泡A中电流方向向右，所以开关S断开前后，流过灯泡的电流方向相反． (2)在电源断开后灯泡又闪亮一下的原因是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比原线圈中的电流大．要想使灯泡闪亮一下再熄灭，就必须使自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡．而当线圈电阻大于灯泡电阻时，灯泡只会延迟一段时间再熄灭． [要点提炼] 自感现象是指当通过线圈的电流发生变化时，在线圈中引起的电磁感应现象． 1．当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反； 2．当线圈中的电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同； 3．自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化，但不能阻止线圈中电流的变化，只是延缓了过程的进行． 4．断电自感中，若断开开关瞬间，通过灯泡的电流瞬间比断开开关前瞬间大，灯泡会闪亮一下；若断开开关后，通过灯泡的电流比断开开关前瞬间小，灯泡不会闪亮一下，而是逐渐变暗．(填“会闪亮”或“不会闪亮”) 三、自感电动势的大小 1．自感电动势的大小跟线圈内磁通量变化率和线圈本身的自感特性有关． 2．自感电动势E的表达式：E＝L. 3．自感系数L：反映线圈自感特性的电学量．线圈的横截面积越大、越长，匝数越多，它的自感系数就越大．有铁心的线圈，其自感系数比没有铁心的大得多． 一、日光灯电路的分析 例1　A和L分别是日光灯的灯管和镇流器，如果按图4所示的电路连接，下列关于日光灯发光情况的叙述中，正确的是(　　) 图4 A．只把S1接通，S2、S3不接通，日光灯就能正常发光 B．把S1和S2接通后，S3不接通，日光灯就能正常发光 C．S3不接通，接通S1和S2后再断开S2，日光灯就能正常发光 D．当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光 解析　A选项：只接通S1，灯管两端不能产生瞬时高压，日光灯不能点燃，A错误； B选项：S1和S2接通，S2不断开，日光灯被短路，电压为零，镇流器也不能产生断电自感电动势，日光灯不能点燃，B错误； C选项：S1和S2接通，再断开S2，镇流器产生自感电动势，与外加电压一起形成瞬时高压，使日光灯点燃而正常发光，C正确； D选项：日光灯正常发光后，再接通S3，镇流器被短路，不再起限流和降压作用，加在灯管两端的电压将达到220 V，灯管将会烧坏，D错误． 答案　C 二、自感现象的分析 例2　如图5所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则 (　　) 图5 A．闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些 B．闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些 C