高中物理課件：第五節(jié)~第六節(jié)《自感現(xiàn)象》（人教版選修3-2）《日光燈原理》（人教版選修3-2）

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歡迎進入物理課堂 第五節(jié)自感現(xiàn)象第六節(jié)日光燈原理 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第五節(jié) 第六節(jié) 課前自主學(xué)案 目標(biāo)概覽 目標(biāo)概覽 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道什么是互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象 2 知道互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象的利與弊 以及對它們的利用和防止 3 了解自感系數(shù)和自感電動勢公式 知道自感系數(shù)的意義和決定因素及單位 4 知道普通日光燈的組成和電路圖 5 知道啟動器和鎮(zhèn)流器的構(gòu)造和工作原理 重點難點 1 自感現(xiàn)象的應(yīng)用 2 對自感現(xiàn)象及自感系數(shù) 自感電動勢的理解 3 日光燈的工作原理 課前自主學(xué)案 一 自感1 自感現(xiàn)象 由于導(dǎo)體本身的 而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 2 自感電動勢 在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫自感電動勢 自感電動勢的大小取決于 3 自感系數(shù)L 1 大小 線圈的長度越長 線圈的面積 單位長度上的匝數(shù) 線圈的自感系數(shù)越大 線圈有鐵芯比無鐵芯時自感系數(shù) 2 單位 符號H 1H 103mH 106 H 電流發(fā)生變化 電流變化的快慢和自感系數(shù) 越大 越多 大 亨利 二 日光燈圖16 5 11 日光燈電路 如圖16 5 1 主要由燈管 組成 日光燈管點燃時 電壓比220V電壓高 工作時電壓 220V 鎮(zhèn)流器 啟動器 小于 2 啟動器 1 構(gòu)造 靜觸片 用 制成的U形動觸片 還有一個電容器作為附件與小氖泡并聯(lián) 2 作用 使電路短暫接通再將 3 鎮(zhèn)流器的作用在啟動器短暫接通電路再將電路斷開的瞬間 鎮(zhèn)流器中的電流急劇 產(chǎn)生很高的 這個自感電動勢的方向與原來電源的電壓方向 它們合在一起 形成一個 加在燈管兩端 使燈管中的氣體放電 于是燈管成為電流的通路 開始發(fā)光 日光燈正常發(fā)光時 鎮(zhèn)流器起著 的作用 保證日光燈的正常工作 雙金屬片 電路斷開 減小 自感電動勢 相同 瞬時高壓 降壓限流 核心要點突破 一 對自感現(xiàn)象的進一步理解1 自感電動勢 1 產(chǎn)生的原因 通過線圈的電流發(fā)生變化 導(dǎo)致穿過線圈的磁通量發(fā)生變化 因而在原線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 2 作用 阻礙原電流的變化 而不是阻止 電流仍在變化 只是使原電流的變化時間變長 3 方向 當(dāng)原電流增大時 自感電動勢方向與原電流方向相反 當(dāng)原電流減小時 自感電動勢方向與原電流方向相同 2 自感現(xiàn)象的分析思路 1 明確電流情況 按照直流電路的分析方法 判斷由于開關(guān)閉合 變阻器調(diào)節(jié)等導(dǎo)致線圈中的電流增大還是減小 2 分析線圈對電流的阻礙 線圈中電流增強時 如通電 由于自感電動勢方向與原電流方向相反 阻礙增加 電流逐漸增大 線圈中電流減小時 如斷電 由于自感電動勢方向與原電流方向相同 阻礙減小 線圈中電流方向不變 電流逐漸減小 3 分析最后的穩(wěn)定狀態(tài) 常出現(xiàn)在電路中有線圈和燈泡串聯(lián) 線圈和燈泡并聯(lián)兩種形式 現(xiàn)分別分析如下 二 日光燈的工作原理1 日光燈的啟動日光燈的工作電路圖如圖16 5 1所示 當(dāng)開關(guān)閉合后 電源電壓加在啟動器兩極之間 由于兩極間距離較近 使氖氣放電而發(fā)出輝光 輝光產(chǎn)生的熱量使U形動觸片膨脹伸長跟靜觸片接觸而將電路接通 燈管燈絲因有電流通過發(fā)熱對燈管中的汞蒸氣預(yù)熱 與此同時 啟動器中的氖氣停止放電 U形動觸片冷卻收縮而與靜觸片分開 電路斷開 這一瞬間電流的變化 使鎮(zhèn)流器中線圈因電流急劇減少而產(chǎn)生很高的自感電動勢 這個自感電動勢與原電壓加在一起 使燈管兩端產(chǎn)生瞬間高壓 使汞蒸氣變成離子而導(dǎo)電 日光燈管被點燃而發(fā)光 2 日光燈的工作日光燈管點燃后 電阻小 要求電流小 且日光燈管是用交流電源 大小與方向都隨時間變化的電流 供電 此時鎮(zhèn)流器產(chǎn)生自感電動勢 阻礙電流的變化 從而鎮(zhèn)流器在燈管正常發(fā)光時起到降壓限流的作用 保證日光燈管的正常工作 日光燈由于靠離子導(dǎo)電 電阻很小 故電流的熱效應(yīng)小 這樣日光燈能節(jié)省電能 課堂互動講練 關(guān)于線圈的自感系數(shù) 下面說法正確的是 A 線圈中產(chǎn)生的自感電動勢越大 線圈的自感系數(shù)一定越大B 線圈中電流變化越快 自感系數(shù)越大C 線圈中的電流為零 自感系數(shù)也為零D 線圈的自感系數(shù)是由線圈本身的幾何尺寸及鐵芯情況決定的 解析 自感系數(shù)是線圈本身的固有屬性 只決定于線圈的長短 粗細(xì) 匝數(shù) 有無鐵芯等自身因素 而與電流變化快慢等外部因素?zé)o關(guān) 所以選D 答案 D 點評 注意自感系數(shù)與自感電動勢的區(qū)別與聯(lián)系 變式訓(xùn)練1在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 下列說法正確的是 A 感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原來磁場的變化B 自感電動勢的方向總是與原電流方向相反C 穿過閉合電路的磁通量越大 電路中的感應(yīng)電流也越大D 穿過回路的磁通量變化越快 電路中的感應(yīng)電動勢也越大答案 AD 在圖16 5 2所示的電路中 線圈L的自感系數(shù)很大 且其電阻可以忽略不計 D1和D2是兩個完全相同的小燈泡 在開關(guān)S閉合和斷開的過程中 燈絲不會斷 D1和D2的亮度變化情況是 圖16 5 2 A S閉合 D1很亮且亮度不變 D2亮度逐漸增加 最后兩燈一樣亮 S斷開后 D2立即熄滅 D1漸亮B S閉合 D1不亮 D2很亮 S斷開 D1和D2都立即不亮C S閉合 D1 D2同時亮 而后D1熄滅 D2亮度不變 S斷開 D2立即熄滅 D1亮一下后才滅D S閉合 D1 D2同時亮 而后D1逐漸熄滅 D2則逐漸變得更亮 S斷開 D2立即熄滅 D1亮一下后才滅 解析 當(dāng)S閉合 L的自感系數(shù)很大 對電流的阻礙作用較大 電源輸出電流的通道是D1和D2串聯(lián)后與電源相連 故D1和D2同時亮 隨著通過L的電流增大 L的直流電阻不計 L的分流作用增大 D1中的電流逐漸減小為零 由于總電阻變小 總電流變大 D2中的電流增大 燈變得更亮 當(dāng)S斷開 D2中無電流 立即熄滅 而電感L將要維持它的電流不變 因L與D1組成回路 D1將亮一下后再滅 故選項D正確 答案 D 變式訓(xùn)練2圖16 5 3如圖16 5 3所示 電路中L為一電感線圈 ab支路和cd支路電阻相等 則 A 合上開關(guān)S時 電流表A1的示數(shù)小于電流表A2的示數(shù)B 合上開關(guān)S時 電流表A1的示數(shù)等于電流表A2的示數(shù) C 斷開開關(guān)S時 電流表A1的示數(shù)大于電流表A2的示數(shù)D 斷開開關(guān)S時 電流表A1的示數(shù)等于電流表A2的示數(shù)解析 選AD 電路接通時 ab支路有電感線圈L 由于電流要增加 產(chǎn)生的自感電動勢阻礙其電流的增加 因此其電流增加緩慢 電流表A1的示數(shù)小于電流表A2的示數(shù) 斷電瞬間 電感線圈L電流減弱 產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流的減弱 可以維持一段時間的電流 通過電阻R和電流表A2構(gòu)成回路 這時電流表A1 A2示數(shù)相同 如圖16 5 4所示的電路中 兩個相同的電流表 零刻點在刻度盤的中央 當(dāng)電流從 接線柱流入時 指針向右擺 當(dāng)電流從 接線柱流入時 指針向左擺 在電路接通且穩(wěn)定時再斷開開關(guān)的瞬間 下列說法正確的是 圖16 5 4 A G1指針向右擺 G2指針向左擺B G1指針向左擺 G2指針向右擺C 兩指針都向右擺D兩指針都向左擺 解析 電路接通且穩(wěn)定時 兩支路均有自左向右的電流 當(dāng)開關(guān)斷開的瞬間 無自感線圈的支路則沒有自感電流產(chǎn)生 有自感線圈的支路產(chǎn)生阻礙原電流變化的自感電流 且這一自感電流將通過能與它形成回路的各支路 此題中開關(guān)斷開的瞬間 電路電流減小 故L將產(chǎn)生自左至右的自感電流以阻礙原電流變化 且此時開關(guān)斷開 L所在支路只能與R所在支路串聯(lián)形成回路 則自感電流自右至左流經(jīng)R所在支路 故選A 答案 A 點評 在通電自感中 線圈中的電流方向由電源決定 在斷電自感中 線圈中的電流方向與原電流方向相同 變式訓(xùn)練3圖16 5 5如圖16 5 5所示的電路中 電源的電動勢為E 內(nèi)阻為r 電感L的電阻不計 電阻R的阻值大于燈泡D的阻值 在t 0時刻閉合開關(guān)S 經(jīng)過一段時間后 在t t1時刻斷開S 下列表示A B兩點間電壓UAB隨時間t變化的圖象中 正確的是 圖16 5 6解析 選B 由于自感現(xiàn)象 t 0時刻UAB較大 隨時間推移UAB減小 斷開S L中的電流方向不變 大小減小 經(jīng)過L R D形成回路 故UAB方向改變 逐漸減小至0 故B正確 如圖16 5 7所示 日光燈主要由燈管 鎮(zhèn)流器和啟動器組成 下列說法正確的是 圖16 5 7 A 鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的瞬時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)流器和啟動器都不再起作用 自主解答 在啟動器斷開的瞬間 通過鎮(zhèn)流器的電流急劇減小 鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生瞬時高壓 A正確 當(dāng)燈管內(nèi)氣體放電開始發(fā)光后 動靜觸片間電壓不足以使氖氣放電產(chǎn)生熱量使雙金屬片受熱膨脹而接觸 因此動靜觸片是分離的 B正確 燈管正常發(fā)光時 線圈中產(chǎn)生自感電動勢 總是阻礙電流變化 鎮(zhèn)流器起降壓限流作用 燈管兩端的電壓小于220V C錯誤 正常發(fā)光時 啟動器不再起作用 但鎮(zhèn)流器仍有降壓限流作用 D錯誤 答案 AB 點評 對于日光燈電路 關(guān)鍵是理解掌握啟動器 鎮(zhèn)流器的工作原理 及燈管發(fā)光的條件 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