物理 ：課件 選修3-2 2.2《自感和第3節(jié) 自感現(xiàn)象的應(yīng)用》（魯科版）

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,歡迎進入物理課堂,第2節(jié)自感第3節(jié)自感現(xiàn)象的應(yīng)用,課標(biāo)定位,學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道自感現(xiàn)象和自感電動勢．2．了解自感現(xiàn)象的應(yīng)用和防止．3．知道自感系數(shù)的決定因素是自感線圈的自身結(jié)構(gòu)．4．知道日光燈及其原理，知道啟動器和鎮(zhèn)流器的構(gòu)造和原理．重點難點：1.自感現(xiàn)象的原因及分析．2．鎮(zhèn)流器的應(yīng)用，日光燈的工作原理．,,,,,,,,,,,,核心要點突破,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第2、3節(jié),,課前自主學(xué)案,課前自主學(xué)案,一、自感現(xiàn)象1．自感現(xiàn)象：當(dāng)導(dǎo)體中電流發(fā)生變化時，導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個電動勢總是_____導(dǎo)體中原來電流的變化的．這種由于______________發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象．2．通電自感和斷電自感,阻礙,導(dǎo)體自身電流,緩慢變亮,漸暗,立即熄滅,阻礙,阻礙,思考感悟1．在斷電自感現(xiàn)象中燈A1一定“閃亮”一下才熄滅嗎？提示：不一定，關(guān)鍵看斷電瞬間流過燈A1的電流是否大于原來電流，若大于原電流則閃亮．,二、自感電動勢由于_____________變化所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做自感電動勢．自感電動勢的大小E＝______三、自感系數(shù)：自感系數(shù)L簡稱自感或電感，它跟線圈的______、___________、_____、_____，以及是否有_____等因素有關(guān)，線圈的橫截面積越____，線圈繞制得越___、匝數(shù)越____，它的自感系數(shù)越大，另外有_____的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯的大．單位：________常用的還有___________、________.1H＝____mH＝____μH.,導(dǎo)體自身電流,形狀,橫截面積,長短,匝數(shù),鐵芯,大,密,多,鐵芯,亨利(H)．,毫亨(mH),微亨(μH),103,106,四、自感現(xiàn)象的應(yīng)用1．日光燈構(gòu)造：主要由_________、_______、_______組成．2．鎮(zhèn)流器的作用：在啟動時產(chǎn)生_________，在正常工作時起_________作用．3．感應(yīng)圈：_________直接繞在鐵芯上，由幾匝________繞制而成；次級線圈則由多匝________繞成．4．感應(yīng)圈的應(yīng)用：可作實驗室中小功率_________，能產(chǎn)生105V的高壓，汽車發(fā)動機點火，煤氣灶電子點火裝置都是利用感應(yīng)線圈產(chǎn)生的___________來完成工作的．另外，電焊機也利用了自感現(xiàn)象．,日光燈管,鎮(zhèn)流器,啟動器,瞬時高壓,降壓限流,初級線圈,粗導(dǎo)線,細(xì)導(dǎo)線,高壓電源,高壓電火花,思考感悟2．若將日光燈接在220V的電源上，日光燈正常工作時燈管兩端電壓一定是220V嗎？提示：不是，正常工作時鎮(zhèn)流器降壓限流，日光燈管兩端電壓小于220V.,核心要點突破,一、自感電動勢和自感系數(shù)1．自感電動勢,2．自感系數(shù),即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)1．(2010年高考海南理綜卷改編)下列說法正確的是()A．只要當(dāng)線圈中有電流時，線圈中就有自感電動勢B．當(dāng)線圈中電流反向時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電流的方向相反C．當(dāng)線圈中電流增大時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反D．當(dāng)線圈中電流減小時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反,解析：選C.由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)線圈中電流不變時，不產(chǎn)生自感電動勢，A錯；當(dāng)線圈中電流反向時．相當(dāng)于電流減小，線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電流的方向相同，B錯；當(dāng)線圈中電流增大時，自感電動勢阻礙電流增大，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反，C對；當(dāng)線圈中電流減小時，自感電動勢阻礙電流的減小，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相同，D錯．,二、兩種自感現(xiàn)象的分析1．通電自感,2.斷電自感,特別提醒：在通電自感現(xiàn)象中，線圈L相當(dāng)于阻值逐漸減小的“電阻”；在斷電自感現(xiàn)象中，線圈L相當(dāng)于電動勢逐漸減小的“電源”．在斷電自感中要判斷某一個小燈泡是否會閃亮一下再熄滅，一是看是否能組成臨時回路，二是看此時通過小燈泡的電流比斷開前大，還是小．,即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)2．如圖2－2－1所示電路中，A、B是兩個相同的燈泡，L是一個帶鐵芯的線圈，電阻可不計．調(diào)節(jié)R，電流穩(wěn)定時兩燈都正常發(fā)光，則在開關(guān)閉合和斷開時()圖2－2－1,A．兩燈同時亮、同時熄滅B．閉合S時，B燈比A燈先到達(dá)正常發(fā)光狀態(tài)C．?dāng)嚅_S時，A、B兩燈都不會立即熄滅，通過A、B兩燈的電流方向都與原電流方向相同D．?dāng)嚅_S時，A燈會突然閃亮一下后再熄滅,解析：選B.閉合S時，A燈支路中，由于L產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流增大，A燈將推遲一些時間才能達(dá)到正常發(fā)光狀態(tài)，A錯誤，B正確；斷開S時，L中產(chǎn)生與原電流方向相同的自感電動勢，由它作為電源對A、B兩燈的回路供電，因此兩燈都不會立即熄滅，此時流過A燈的電流與原電流同向，流過B燈的電流與原電流反向，C錯誤；斷開S后，由電池為電源的供電電流是從原來穩(wěn)定時通過L中的電流值逐漸減小的，因此A、B兩燈只是延緩一些時間熄滅，并不會閃亮一下，D錯誤．,三、日光燈的工作原理1．日光燈發(fā)光原理燈管內(nèi)充有微量氬和稀薄汞蒸氣．兩端有燈絲，內(nèi)壁涂有熒光物質(zhì)．其發(fā)光原理如下流程：圖2－2－2,2．啟動器的作用圖2－2－3(1)構(gòu)造：如圖2－2－3所示，它是一個充有氖氣的小玻璃泡，里面裝上兩個電極，一個固定不動的靜觸片和一個用雙金屬片制成的U形動觸片．,(2)作用：當(dāng)開關(guān)閉合時，電源把電壓加在啟動器兩極之間，使氖氣放電發(fā)出輝光，輝光產(chǎn)生的熱量使雙金屬片受熱膨脹，內(nèi)層膨脹幅度大一些，使U形動觸片膨脹伸長跟靜觸片接觸而把電路導(dǎo)通，于是鎮(zhèn)流器中的線圈和燈管的燈絲中就有電流通過，電路接通后，啟動器中的氖氣停止放電，U形動觸片冷卻收縮，兩個觸片分離，電路自動斷開，在電路突然中斷瞬間，鎮(zhèn)流器線圈因自感產(chǎn)生一個瞬時高壓，這個高壓和電源電壓加在燈管兩端使燈管中的汞蒸氣開始放電導(dǎo)通，使日光燈發(fā)光．歸納一句：利用氖管的輝光放電，起著自動把電路接通和斷開為鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時自感高壓的作用．,3．鎮(zhèn)流器的作用：鎮(zhèn)流器是一個帶鐵芯的線圈，其自感系數(shù)很大．鎮(zhèn)流器在日光燈啟動階段和正常發(fā)光階段，起著不盡相同的作用，具體表現(xiàn)為：(1)在燈管啟動時，鎮(zhèn)流器能夠產(chǎn)生一個高出電源電壓很多的瞬時電壓，使日光燈內(nèi)的氣體導(dǎo)電，而被點燃；在日光燈啟動后，因為日光燈的電阻變得很小，只允許通過不大的電流，否則就會將燈管燒壞．這時加在燈管兩端的電壓低于電源電壓，此要求也是通過鎮(zhèn)流器來實現(xiàn)的．,(2)日光燈的工作過程分為預(yù)熱階段、點燃階段和正常發(fā)光階段．在不同階段，鎮(zhèn)流器的作用不同．在點燃時，鎮(zhèn)流器的作用是提供瞬時電壓；在正常發(fā)光時，鎮(zhèn)流器起降壓限流作用．,即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)3．對于日光燈的下列說法中正確的是()A．啟動器是在日光燈啟動過程中起接通電路并提供瞬時高壓的作用B．鎮(zhèn)流器在日光燈啟動及工作過程中起降壓限流作用C．日光燈發(fā)光原理同白熾燈一樣，都是由燈絲產(chǎn)生足夠熱量時發(fā)光的D．啟動器只在日光燈啟動時起暫時接通電路的作用，而鎮(zhèn)流器在啟動時提供高壓，在正常工作時又起降壓限流作用,解析：選D.啟動時，啟動器起接通電路作用，然后斷開，鎮(zhèn)流器由于自感產(chǎn)生瞬時高壓，將氣體擊穿后，熾熱的燈絲釋放電子與汞原子碰撞產(chǎn)生紫外線，再引起熒光物質(zhì)發(fā)光，正常工作時鎮(zhèn)流器又阻礙電流變化起降壓限流作用，可見A、B、C錯，D對．,課堂互動講練,如圖2－2－4所示，LA、LB是兩個完全相同的小燈炮，燈泡電阻r>R.L是一個自感系數(shù)很大的線圈，它的電阻和R相等．由于自感現(xiàn)象，當(dāng)開關(guān)接通或斷開時，下列說法正確的是(),自感現(xiàn)象的分析,圖2－2－4,A．S接通時，燈泡LA先亮，LB后亮B．S接通時，IA＝IBC．S斷開，LB先熄滅，LA則先閃亮一下再熄滅D．S斷開時，IA＝IB,【精講精析】S接通時，L中產(chǎn)生與電流方向相反的電動勢，阻礙作用很大，相當(dāng)于斷路．因此LA和LB同時亮，且LA亮度大，即IA>IB，故AB錯誤．當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定時，LA和LB亮度相同，此時IA＝IBIA，因此LA先閃亮一下再熄滅，故C正確．開關(guān)斷開后，無電流通過LB，因此LB先熄滅．故D錯誤．,【答案】C【規(guī)律總結(jié)】若電路中的電流發(fā)生變化，電感L的作用總是阻礙電流的變化；當(dāng)電路穩(wěn)定時，電感L相當(dāng)于一段導(dǎo)體，若電感L有直流電阻，則相當(dāng)于定值電阻的作用；若無直流電阻，則它相當(dāng)于一根短路導(dǎo)線．,如圖2－2－5所示的電路中，S閉合時流過電感線圈的電流為2A，流過燈泡的電流是1A．將S突然斷開，則S斷開前后，能正確反映流過燈泡的電流I隨時間t變化關(guān)系的圖象是下圖中的(),圖2－2－5,圖2－2－6,【精講精析】由題圖所示知，在S閉合的時候，流過燈泡、線圈L的電流方向都是自左向右的，在S斷開的瞬間，流過L的電流大小仍為2A，方向仍是從左向右的．它與燈泡構(gòu)成串聯(lián)回路，故流過燈泡的電流大小變成2A，方向變成由右向左，然后逐漸減小為零，故D正確．,【答案】D【規(guī)律總結(jié)】解決自感現(xiàn)象中的圖象問題，一般思路是：首先要明確S斷開前線圈中電流的大小及方向，其次要知道S斷開后的臨時電路，最后即可判斷出燈泡或其它支路中電流的方向和大小變化情況．,類型三,日光燈的原理分析,在日光燈工作原理中，如圖2－2－7所示，簡述其原理并完成以下問題：(1)開關(guān)合上前，啟動器的靜金屬片和動金屬片是______(填“接通的”或“斷開的”);(2)開關(guān)剛合上時，220V交流電壓加在________之間，使氖泡發(fā)出輝光；(3)日光燈啟動瞬間，燈管兩端的電壓________220V(填“高于”“等于”或“小于”)；,圖2－2－7,(4)日光燈正常發(fā)光時，啟動器的靜觸片和動觸片_______(填“接通”或“斷開”)，鎮(zhèn)流器起著________的作用，保證日光燈正常工作；(5)啟動器中的電容器能________，沒有電容器，啟動器也能工作．,【思路點撥】日光燈是典型自感現(xiàn)象的應(yīng)用，要根據(jù)其現(xiàn)成部件的作用分析．【自主解答】按原理圖接好日光燈電路后，當(dāng)開關(guān)閉合，電源把電壓加在啟動器的兩金屬片之間，使氖泡內(nèi)的氖氣放電發(fā)出輝光．輝光放電產(chǎn)生的熱量使U形動片膨脹，跟靜片接觸把電路接通，于是鎮(zhèn)流器的線圈和燈管的燈絲中就有電流通過，電路接通后，啟動器中的氖氣停止放電，U形片冷卻后收縮恢復(fù)原狀，兩金屬片分離電路斷開，,由于鎮(zhèn)流器的自感作用，會產(chǎn)生很高的自感電動勢，其方向與原電壓方向相同，很高的自感電動勢加上原電源電壓加在燈管兩端，使管內(nèi)汞氣體導(dǎo)電，產(chǎn)生紫外線，激發(fā)熒光粉發(fā)光，燈管被點亮．日光燈使用的是正弦交流電，電流的大小和方向都隨時間做周期性變化，在日光燈正常發(fā)光后，由于交變電流通過鎮(zhèn)流器的線圈，線圈中會產(chǎn)生自感電動勢，它的作用總是阻礙電流的變化，這時的鎮(zhèn)流器就起到了降壓限流的作用，保證日光燈的正常工作．,啟動器中的電容器能使動靜片脫離時避免產(chǎn)生電火花而燒毀啟動器．沒有電容器，同樣能工作，當(dāng)日光燈正常點亮后，啟動器不再起作用，就是摘去了也不影響日光燈的發(fā)光．【答案】(1)斷開的(2)啟動器的兩電極(3)高于(4)斷開降壓限流(5)避免產(chǎn)生電火花,變式訓(xùn)練如圖2－2－8所示，日光燈主要由燈管、鎮(zhèn)流器和啟動器組成．下列說法錯誤的是()圖2－2－8,A．鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的瞬間高壓來源于啟動器兩觸片接通再斷開的瞬間B．燈管點燃后，啟動器中兩個觸片分離C．燈管點燃后，燈管兩端的電壓等于電源電壓220VD．在日光燈正常工作時，鎮(zhèn)流器起著降壓限流的作用解析：選C.在日光燈正常工作時，鎮(zhèn)流器起著降壓限流的作用，因此燈管點燃后，燈管兩端的電壓小于電源電壓220V.,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,