第2章第2节自感.docx

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第2章第2节自感

第2节：

自感

1．自感现象

当导体中电流发生变化时，导体本身就产生感应电动势，这个电动势总是导体中原来电流的变化的。

这种由于发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。

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A1逐渐

电流的增加

断电自感

断开开关的瞬间，灯泡A1逐渐变暗直到熄灭，A2

电流的减小

1．自感现象的分析思路

↓

↓

2．自感现象中，灯泡亮度变化问题

在处理通断电中灯泡亮度变化问题时，不能一味套用结论，如通电时逐渐变亮，断电时逐渐变暗，或闪亮一下逐渐变暗，要具体问题具体分析，关键要搞清楚电路连接情况。

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

电流突然变大，然后逐渐减小达到稳定

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，灯泡闪亮后逐渐变暗，两种情况灯泡电流方向均改变

1．如图2－2－1所示是自感现象的实验装置，LA是灯泡，L是带铁芯的线圈，E为电源，S是开关。

下述判断正确的是（　　）

A．S接通的瞬间，L产生自感电动势，S接通后和断开瞬间

L不产生自感电动势图2－2－1

B．S断开的瞬间L产生自感电动势，S接通瞬间和接通后L不产生自感电动势

C．S在接通或断开的瞬间L都产生自感电动势，S接通后L不再产生自感电动势

D．S在接通或断开瞬间以及S接通后，L一直产生自感电动势

自感电动势

方向

原电流增大时，与原电流，原电流减小时，与原电流

作用

阻碍自身电流

大小

E＝L，与成正比

自感系数

物理意义

能表征产生本领的大小

大小决定因素

线圈的形状、、、匝数等

单位

亨（H）、、

1．对自感电动势的理解

（1）自感电动势是感应电动势，遵循楞次定律。

自感电动势是由电流的变化引起的，因此自感电动势的阻碍作用表现为总是阻碍线圈中电流的变化。

（2）像理解楞次定律一样，自感电动势的阻碍作用不等于阻止，它只是延缓了电流变化过程的进行，但并不能使变化过程停止，更不能使过程反向，这就是电的“惯性”。

（3）判断自感电动势的思路：

根据原电流（I原的方向及其变化情况）确定感应电流I感的方向判断自感电动势的方向

2．对自感系数的理解

（1）线圈的自感系数是反映线圈对本身电流变化阻碍作用特性的物理量，表征线圈产生自感电动势本领的大小。

（2）线圈的自感系数只决定于线圈的自身因素，与线圈中是否有电流、电流大小及电流变化快慢等外界因素无关。

2．关于线圈的自感电动势和自感系数，下列说法中正确的是（　　）

A．感应电流一定和原电流方向相反

B．线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大

C．对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感系数较大

D．对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势较大

[例1]　在如图2－2－2所示的（a）、（b）两个电路中，电阻R和线圈L的电阻值都很小，且小于灯泡D的电阻，接通开关S，使电路达到稳定，灯泡D发光，则（　　）

图2－2－2

A．在电路（a）中，断开S，D将立即熄灭

B．在电路（a）中，断开S，D将先变得更亮，然后逐渐变暗

C．在电路（b）中，断开S，D将逐渐变暗

D．在电路（b）中，断开S，D将先变得更亮，然后逐渐变暗

[思路点拨]　解答本题的关键是分析开关接通或断开时线圈中电流的变化情况，然后根据自感电动势的作用分析灯泡的亮度变化。

[借题发挥]

分析自感现象的一般步骤：

（1）明确通过线圈的电流怎样变化（是增大还是减小）。

（2）判断自感电动势的方向。

（3）分析电流的变化情况。

1．如图2－2－3所示，a、b、c为三只相同的灯泡，额定电压稍大于电源的电动势，电源内阻可以忽略。

L是一个本身电阻可忽略的电感线圈。

开关S闭合，现突然断开。

已知在这一过程中灯泡都不会烧坏，则下列关于c灯的说法中正确的是（　　）

A．亮度保持不变图2－2－3

B．将闪亮一下，而后逐渐熄灭

C．将闪亮一下，而后逐渐恢复原来的亮度

D．将变暗一下，而后逐渐恢复原来的亮度

[例2]　在如图2－2－4所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R。

闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流为I。

然后，断开S。

若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t的变化的图象是图2－2－5中的（　　）图2－2－4

图2－2－5

[思路点拨]　解答本题要注意以下信息：

―→―→

　解决此类图象问题，首先要搞清研究什么元件上的电流随时间的变化关系，其次要根据线圈的自感电动势引起的感应电流的方向，与原电流的方向比较是相同还是相反，大小如何变化等因素来确定图象。

2．如图2－2－6中电路所示，开关S是闭合的，此时流过线圈L的电流为i1，流过灯泡A的电流为i2，且i1

在t1时刻将开关S断开，那么流过灯泡的电流随时间变化的图象是图2－2－7中的哪一个（　　）

图2－2－6

图2－2－7

[随堂基础巩固]

1．关于线圈的自感系数，下列说法中正确的是（　　）

A．线圈中电流变化量越大，线圈的自感系数越大

B．线圈中电流变化越快，线圈的自感系数越大

C．若线圈中通入恒定电流，线圈的自感系数为零

D．不管电流如何变化，线圈的自感系数不变

2．下列关于自感的说法中不正确的是（　　）

A．自感是由于导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象

B．自感电动势的大小跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关

C．自感电流的方向总是与原电流的方向相反

D．对不同的线圈，电流变化快慢相同时，产生的自感电动势不同

3．如图2－2－8所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2A，流过灯泡的电流是1A。

将S突然断开，则S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流I随时间t变化关系的图像是（　　）

图2－2－8

图2－2－9

4．如图2－2－10所示，线圈L的自感系数很大，且其电阻可以忽略不计，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，在开关S闭合和断开的过程中，L1、L2的亮度变化情况是（灯丝不会断）（　　）

图2－2－10

A．S闭合，L1亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2立即不亮，L1逐渐变亮

B．S闭合，L1亮度不变，L2很亮；S断开，L1、L2立即不亮

C．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2亮度不变；S断开，L2立即不亮，L1亮一下才灭

D．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2则逐渐变得更亮；S断开，L2立即不亮，L1亮一下才灭

[课时跟踪训练]

1．关于线圈的自感系数，下列说法中正确的是（　　）

A．线圈中产生的自感电动势越大，线圈的自感系数一定越大

B．线圈中的电流变化越大，自感系数就越大

C．线圈中的电流不发生变化，自感系数一定为零

D．线圈的自感系数与线圈自身的因素以及有无铁芯有关

2．一个线圈的电流在均匀增大，则这个线圈的（　　）

A．自感系数不发生变化

B．自感电动势也将均匀增大

C．磁通量的变化率也将均匀增大

D．自感系数、自感电动势都不变

3．下列关于自感现象的说法正确的是（　　）

A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象

B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反

C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关

D．加铁芯后线圈的自感系数比没有加铁芯时要大

4．如图1所示，线圈L的直流电阻（稳定时电阻）与电阻R相同，A、B是完全相同的灯泡，当开关S突然闭合或突然断开时，下列判断正确的是（　　）

图1

A．当开关S突然闭合或断开时，灯泡A、B现象完全相同

B．开关S闭合较长时间后，B灯会更亮些

C．开关S突然断开时，B灯会立即熄灭，A灯还要亮一会儿

D．开关S突然闭合时B灯比A灯亮，断开S时A、B要过一会儿后一起熄灭

5．图2为测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L的两端并联一个电压表，用来测量自感线圈的直流电压。

在测量完毕后，将电路拆解时应（　　）

图2

A．先断开S1　　B．先断开S2

C．先拆除电流表D．先拆除电压表

6．如图3所示，L是电阻不计的自感线圈，C是电容器，E为电源，在开关S闭合和断开时，关于电容器的带电情况，下列说法正确的是（　　）

图3

A．S闭合瞬间，A板带正电，B板带负电

B．S保持闭合，A板带正电，B板带负电

C．S断开瞬间，A板带负电，B板带正电

D．由于线圈L的电阻不计，电容器被短路，上述三种情况下电容器均不带电

7．如图4所示，两个电阻均为R，电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽略不计，S原来断开，电路中电流I0＝，现将S闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的作用是（　　）图4

A．使电路的电流减小，最后由I0减小到零

B．有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I0

C．有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变

D．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为2I0

8．在如图5所示电路中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为零点在表盘中央的相同的电流表。

当开关S闭合时，电流表的指针偏向右方，那么当开关S断开时，将出现的现象是（　　）

图5

A．G1和G2指针都立即回到零点

B．G1指针立即回到零点，而G2指针缓慢地回到零点

C．G1指针缓慢地回到零点，而G2指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点

D．G1指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G2指针缓慢地回到零点

9．图6甲为研究自感实验电路图，并用电流传感器显示出在t＝1×10－3s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流（如图6乙）。

已知电源电动势E＝6V，内阻不计，灯泡R1的阻值为6Ω，电阻R的阻值为2Ω。

图6

（1）线圈的直流电阻RL＝________Ω。

（2）开关断开时，该同学观察到的现象是______________________，并计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是________V。

10．如图7所示的电路中，电源电动势E＝6V，内阻不计，A1和A2是两个相同的小灯泡，都标有“6V　0.3A”，L是一个自感系数很大的线圈，其直流电阻与R相同，均为20Ω。

试分析：

在开关S接通和断开瞬间，通过灯泡A1和A2的电流大小及两灯亮度的变化。

图7

参考答案

1．阻碍，导体自身电流

2．变化，阻碍，立即熄灭，阻碍

1．

解析：

S断开和接通时，通过线圈的电流都发生变化，都有感应电动势产生，S接通后通过线圈的电流不再变化，没有感应电动势产生，故A、B、D错误，C正确。

答案：

C

2．

解析：

自感现象中感应电动势的方向遵从楞次定律。

当原电流减小时，自感电动势和自感电流与原电流方向相同；当原电流增大时，自感电流与原电流方向相反，所以A错误；自感电动势的大小E＝L，所以自感电动势大不一定是由自感系数大引起的，有可能是电流的变化率很大引起的，所以B错误；线圈自感系数的大小，由线圈本身决定，与线圈中有无电流以及电流变化的快慢无关，所以C错误；由E＝L知，对于同一线圈，自感系数L确定，当电流变化较快时，线圈中产生的自感电动势也较大，