关于自感现象的几点问题——从演示“断电自感现象”电路灯泡的选择谈起
案例3自感现象
【案例3】用断电自感引入课题，创设自感学习的问题情景
设计一个“有惊无险”的自感实验，给学生强烈的体验，可用作新课（或断电自感现象）的导入。
实验装置：如图5所示，只须取下教材中演示断电自感现象中的灯泡，分别引出两导线，让几位同学“串联”
在电路中，供电电源只须1节干电池即可。
操作方法：闭合开关S 前，学生谈体验——
“无感觉”；闭合开关后，学生再谈体验——
“无感觉”；在断开开关S 瞬间，同学突然受
到电击——“迅速收回双手”。
“思维自疑问和惊奇开始”，借此提出问题：一节干电池何以能使这么多同学同时受到电击？
简要评价：创设让学生感到惊奇的方式引入课题，其优点在于，学生体验深刻，能很好激起学生的探究欲望。
学生参与面较广，师生互动。
且器材简单易得，改装方便（图中的自感线圈也可用常见日光灯的镇流器替代）。
自感现象的探究及演示实验改进
际上灯泡的“ 突然一亮” 并不是 自感 的必然结果 ， 它只是为 了使我
的几点存 在的问题 ， 为 了达到 我们 的教学 目的 ， 直观 的反映演示 实验结果 ， 我们首先对 自感现象进行分析总结。 初学者引入 自感概念的实验 ， 则过于复杂。学生不易从所表现 的 实验现象 中分辨和把握本质特性 。同时， 通、 断实验装置分离 ， 易
流延迟量较小 ， 且在 断电时刻 ， 观察者无法 准确确定 ， 因此 ， 电流
“ 延迟 ” 现象在 实验 中表 现不 明显 。 笔者认为该实验存在一定 的不
足， 它容易使学生误认 为 ， 只有小灯泡 “ 突然一亮 ” 才会 产生 自感
现象 ， 或者认为发生 自感时 ， 小灯泡 的电流就一定 比稳态时大 。 实
电动势必然很 大 ， 远 远超过 电源 的电动势 ； ③ 自感 电动 势的大小
能。 在对 自感现象演示 实验探 究与改进的基础上 。 对这些演示实验
与开关动作的速度有关 ， 快速通断电时 自感 电动势很大 。 “ 自感 ” 是教学难点 ， 要做好“ 通 电 自感” 和“ 断 电 自感 ” 两个演
一
下 的现象 ， 这给学生的感觉刺激是很强烈的。 然而 ， 它对 自感现
象来说 ， 却属于非本质 的现象 。 因为它要使灯泡 闪亮 ， 不仅要有线 圈的存在 ， 即要有暂态过程 ， 而且必须满足 Ｒ（ 线 圈） ＜ Ｒ （ 灯泡） 的条
件。 因此 ， 灯泡闪亮 的现象虽然足 以说 明 自感 的存在 ， 但没有此现 象时 ， 并不 表明 自感不存在 。这说 明实验所表现 的现象与所要说 明的物理 内容之 间的因果联系并不 是必然 的、 唯一 的， 对灯泡 闪 亮 的原 因，不少学生很 自然的理解 为是通过线 圈的电流也很大 ，
“断电自感”实验的误区与分析
“断电自感”实验的误区与分析作者：路玉燕来源：《甘肃教育》2014年第19期〔关键词〕物理教学；“断电自感”实验；误区〔中图分类号〕 G633.7 〔文献标识码〕 A〔文章编号〕 1004—0463（2014）19—0119—01断电自感实验是高中物理重要的演示实验之一，也是电磁感应部分高考的热点之一.虽然教师在课堂上做了演示实验，又进行了理论分析，学生还是对断电自感的认识存在一些问题.下面，笔者结合教学实践，谈谈断电自感实验中学生认识的几个误区.误区一：误认为断电自感实验现象是灯泡一定闪亮一下才熄灭。
存在这样认识的原因是教材中为了使实验效果更明显，设计的实验是开关断开的瞬间灯泡闪亮一下才逐渐熄灭，使学生形成了这样认识.实际此实验的现象是：灯泡会逐渐变暗并熄灭，并不一定闪亮一下才熄灭.分析：实验电路如下图1所示：1.当K断开的瞬间，A中原电流立即消失，但由于通过L的电流要减小，线圈中产生阻碍电流减小的与原电流同向的自感电动势，使其中电流减小的速度减慢.这时，虽然电源已切断，但线圈L和灯泡A组成了闭合回路，自感电动势在这个回路中产生与原电流方向相同的自感电流通过灯泡A（此时A 中电流方向与原电流方向是相反的），因此灯泡不会立即熄灭，而是逐渐熄灭.2.灯泡是否会闪亮后逐渐熄灭取决于电路稳定时通过灯泡和线圈的电流IA和IL大小（IA 和IL分别为电路稳定时灯泡和线圈中电流大小）.当IL >IA时，断电瞬间由线圈和灯泡组成的回路的电流就要从IL开始减小，这样灯泡会闪亮一下再逐渐熄灭；若IL =IA，则断开电路的瞬间，灯泡会逐渐熄灭.若IL < IA，电路断开时，灯泡会突然暗一下再逐渐熄灭.灯A“闪亮”的条件：⑴当线圈L的直流电阻为RL≥RA时，必有稳定电流IL≤IA，故断开K的瞬间通过灯A的电流的大小为IL而较A的电流IA小，因而灯A将逐渐变暗到熄灭.⑵当线圈L的直流电阻为RL说明，上面所说的断开K前IL >IA只是小灯光闪亮的一个必要条件，它是否闪亮还与线圈是否带有铁芯有关.误区二：误认为K断开的瞬间电路中电流会大于IL .学生认为K断开时线圈中的自感电动势产生与原来电流方向相同的电流，因此电路中的实际电流是二者之和，即大于IL .分析：1.由楞次定律知，K闭合或断开的瞬间在线圈中产生的自感电动势，其作用是阻碍导体本身电流的变化。
自感现象中的几个问题
日期:contents •什么是自感现象•自感现象的分类•自感现象的物理机制•自感现象的实验研究•自感现象的理论模型•自感现象在工程中的应用目录什么是自感现象01定义与现象描述自感现象是一种电磁现象，当一个线圈中的电流发生变化时，会产生一个自感电动势，这个电动势会阻碍线圈中的电流变化。
自感现象的表现形式包括自感电动势、自感电流和自感磁场的产生。
自感现象的强度与线圈的匝数、线圈的面积、线圈的形状、线圈与电源的距离以及电源的强度等因素有关。
自感现象的发现和理论解释自感现象的理论解释基于麦克斯韦的电磁场理论，其中特别关注的是自感电动势的产生机制。
自感现象与互感现象密切相关，后者是指当一个线圈中的电流发生变化时，另一个线圈中会产生感应电动势的现象。
自感现象最初是由英国物理学家迈克尔·法拉第在19世纪初发现的。
自感现象的应用自感现象在电力系统中有着广泛的应用，例如在变压器、电动机、发电机等设备中。
自感现象还可以用于制造各种电子设备，如电感器、电抗器、互感器等。
自感现象在无线电技术中也有着重要的应用，例如在天线的设计中，自感和互感的控制对于天线的性能至关重要。
自感现象的分类02当交流电通过有铁芯的线圈时，线圈的自感作用将产生与电流方向相反的电动势，阻碍线圈中电流的变化。
交流电自感现象定义日光灯电路中镇流器的工作原理就是基于交流电自感现象。
实例利用自感现象可以制成各种扼流圈，用于整流、滤波、稳压等电路中。
应用实例在电池供电的电路中，为减小电流初始启动时的冲击，常采用电感滤波电路。
定义当直流电通过线圈时，线圈中也会产生自感电动势，阻碍电流的变化，但由于直流电方向不变，自感电动势只改变电流的大小。
应用利用自感现象可以制成各种电感元件，用于滤波、储能等电路中。
直流电自感现象动态自感现象实例动态自感现象在各种电磁感应装置中有广泛应用。
应用利用动态自感现象可以制成各种电磁感应器件，用于变压器、马达等装置中。
定义当电路中的电流发生变化时，线圈中的自感电动势将产生与原电流方向相反的阻碍电流变化的力，使原电流变化速度降低。
《通断电自感现象演示的改进》
《通断电自感现象演示的改进》
现在教学用的通断电自感演示用的演示仪器分为两部分，就是在同一个演示板上，用同一个自感线圈分别连接两个电路以演示通电自感和断电自感，它们各自有规定的额定电压，让学生对比灯泡的明暗变化。
演示时尤其是断电自感现象更容易烧坏小灯泡，因此我对该演示实验进行改进。
一个线圈在电路中无论在通电时或者断电时都会有自感现象产生，我设计的电路利用同一电源将两个电路合二为一，这样利用一个电源一套装置都可以演示
通断电自感。
电路图如下：
1.
利用反向并联的发光二极管演示通电自感时电流流向，两个红色发光二极管不
同步亮，显示通电自感现象。
2. 利用反向并联的发光二极管演示断电自感，此时绿色发光二极管会
闪亮一下。
3. 实验中尽量加大自感系数使电流变化的过程拉长，不至于瞬息即过。
4. 因为发光二极管的通电电流很小，所以实验时用两节或三节干电池
做电源，这样就不必利用低压学生电源。
自感现象知识点
自感现象知识点咱今天就来好好唠唠自感现象这个有趣的知识点！你有没有过这样的经历：晚上，你在房间里关了灯，突然发现头顶的电灯泡在熄灭的瞬间还会闪那么一下？这其实就是自感现象在“搞鬼”啦。
先来说说自感现象到底是啥。
简单来讲，当通过一个线圈的电流发生变化时，它自己就会产生一个感应电动势，来阻碍电流的变化，这就是自感现象。
比如说，有一个长长的线圈，就像一个绕了好多圈的“贪吃蛇”。
当电流稳定地通过这个“贪吃蛇”的时候，一切都相安无事。
可一旦电流突然变大或者变小，这“贪吃蛇”可不乐意了，它就会自己产生一个电动势来反抗这种变化。
想象一下，你正在游乐场坐过山车。
当过山车加速向上冲的时候，你会感觉到一股往后拽的力量，想要阻止你的前进；当过山车突然减速向下冲的时候，你又会感觉到一股向前推的力量，想要阻碍你的后退。
这股力量就类似于自感现象中产生的感应电动势。
自感系数是自感现象中的一个重要概念。
它就像是“贪吃蛇”的脾气大小，自感系数越大，“贪吃蛇”的脾气就越倔，反抗电流变化的能力就越强。
自感系数的大小和线圈的匝数、长度、横截面积以及是否有铁芯等因素都有关系。
就好比你做蛋糕，放的面粉越多、鸡蛋越大、糖越多，做出来的蛋糕可能就越大越甜。
线圈的匝数越多、长度越长、横截面积越大，或者中间插了铁芯，自感系数也就越大。
自感现象在生活中的应用那可多了去了。
日光灯里就有它的身影。
日光灯里面有一个镇流器，这镇流器其实就是一个带铁芯的线圈。
在日光灯启动的时候，电流突然变化，镇流器就利用自感现象产生一个高电压，帮助日光灯点亮。
还有，在一些电动机和变压器中，自感现象也起着重要的作用。
没有它，这些电器可能就没法正常工作啦。
还记得我小时候，有一次好奇地拆开了一个旧收音机。
里面有好多线圈，当时我也不懂什么是自感现象，就觉得这些线圈绕来绕去的特别神奇。
现在回想起来，那里面就藏着自感现象的奥秘呢！总之，自感现象虽然看起来有点神秘，但只要我们用心去理解，就会发现它其实就在我们身边，无处不在。
20200521动画演示通电自感和断电自感现象
三、自感现象的分类：通电自感和断电自感
1、通电自感
⑴现象：线圈所在支路电流 缓慢变大，灯泡逐渐变亮。 ⑵原因：通电自感。 ⑶解释：自感电动势方向与 原电流方向相反，阻碍原电 流的增大。
⑷理解：线圈在通电瞬间等效成一个电阻 （先很大、后变小），或说：线圈将延时接 通，即先不通、过一会儿再接通。通电稳定 后的线圈则是一个有电阻的导体。
A
C
C
演示内容 一、何为自感现象？ 二、何为自感电动势？ 1、概念： 2、方向：增反减同。 3、大小：
三、认识两种自感现象：通电自感与断电自感
本文主要演示了通电自感和断电自感过 程，择重演示了断电自感的两个特殊现象： 电流反向和闪亮现象。
3、大小：E=L△i/△t
对自感系数L的说明： ⑴对于不同的线圈，在电流变快慢相同的情况 下，产生的自感电动势是不同的。电学中用自 感系数来表示线圈的这种特性，自感系数简称 为自感或电感。 ⑵决定L大小的因素：见教材P23倒数第4段。
⑸断电自感中的两个特殊现象：①与线圈并联的另一 条支路的电流将会反向。②断电自感时可能出现“闪 亮”现象。“闪亮”的条件：当线圈支路中的电流较 大时，就会引起另一支路上的电灯在断电瞬间出现 “闪亮”现象.
5A5A5A源自2A5A7A
5A
5A L2先闪亮 再熄灭
5A 5A L2逐渐熄灭
5A
5A
L2先变暗再 逐渐熄灭
2、断电自感
⑴现象：灯泡在短时间内继续发光，延迟熄灭。 ⑵原因：断电自感。 ⑶解释：自感电动势方向与原电流方向相同，阻 碍原电流的减少。 ⑷理解：线圈L和灯泡D组成新的闭合电路；线圈 相当于电源，给该闭合电路继续提供了电流。
2A
通电稳定时的电流流向
6A
自感现象的四个要点和三个状态
自感现象的四个要点和三个状态一、自感现象的四个要点和三个状态要点一：电感线圈产生感应电动势的原因是通过线圈本身的电流变化引起穿过自身的磁通量变化。
要点二：自感电流总是阻碍导体中原电流的变化，当自感电流是由于原电流的增强引起的〔如通电〕，自感电流的方向与原电流方向相反；当自感电流是由于原电流的减少引起时〔如断电〕，自感电流的方向与原电流方向相同；要点三：自感电动势的大小取决于自感系数和导体本身电流变化的快慢。
其具体关系为：E L t=/∆I∆。
其中，自感系数L的大小是由线圈本身的特性决定的。
线圈越粗、越长、匝数越密，它的自感系数就越大；线圈中加入铁芯，自感系数增大。
要点四：自感现象的解释。
图1的电路断电时，线圈中产生的自右向左的自感电流，是从稳定时的电流IL开始减小的。
假设R R RA L L>（为线圈的直流电阻〕，在电键S闭合稳定后，流过电灯的自右向左的电流IA 小于流过线圈的自右向左的电流IL，在S断开的瞬间，才可以看到电灯更亮一下后才熄灭。
假设R RA L≤，在S断开的瞬间，电灯亮度是逐渐减弱的。
三个状态：理想线圈〔无直流电阻的线圈〕的三个状态分别是指线圈通电瞬间、通电稳定状态和断电瞬间状态。
在通电开始瞬间应把线圈看成断开，通电稳定时可把理想线圈看成导线或被短路来分析问题。
断电时线圈可视为一瞬间电流源〔自感电动势源〕，它可以使闭合电路产生电流。
二、自感现象题型及其分析1. 判断灯亮度情况的变化问题例1〔1997年高考题〕如图2所示的电路中A A 12和是完全相同的灯泡，线圈L 的电阻可以忽略。
以下说法中正确的选项是〔 〕A. 合上电键S 接通电路时，A 2先亮，A 1后亮，最后一样亮B. 合上电键S 接通电路时，A A 21和始终一样亮C. 断开电键S 切断电路时，A 2立即熄灭，A 1过一会才熄灭D. 断开电键S 切断电路时，A A 21和都过一会才熄灭解析 自感线圈具有阻碍电流变化的作用，当电流增加时，它阻碍电流增加；当电流减小时，它阻碍电流减小，但阻碍并不是阻止。