2019第2章第3节自感现象的应用语文

合集下载

【新教材】新鲁科版选修3-2 第2章第3节自感现象的应用课件

和镇流器，关于日光灯发光情况的下列叙述中，正确的是( )
A．只把 S1 接通，日光灯就能正常工作 B．把 S1、S2 接通，S3 不接通，日光灯就能正常工作 C．S3 不接通，S1、S2 接通后，再断开 S2，日光灯就能正常工作 D．当日光灯正常工作后，再接通 S3，日光灯仍能正常发光
栏目导引
第2章楞次定律和自感现象
栏目导引
第2章楞次定律和自感现象
3．镇流器的作用：镇流器在灯管启动时的作用是产生瞬时高压，正常工作时的作用是降压限流．
栏目导引
第2章楞次定律和自感现象
命题视角 1 日光灯中镇流器的作用 (多选)关于镇流器的作用，下列说法中正确的是( )
A．在日光灯打开时，产生瞬时高压 B．在启动器两触片接通时，产生瞬时高压 C．在日光灯正常发光后，起限流和降压作用 D．在日光灯正常发光后，使日光灯两端电压稳定在 220 V
栏目导引
第2章楞次定律和自感现象
[解析] 按原理图接好日光灯电路后，当开关闭合后，电源把电压加在启动器的两金属触片之间，使氖泡内的氖气放电发出辉光．辉光放电产生的热量使 U 形动触片膨胀，跟静触片接触把电路接通，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U 形片冷却后收缩恢复原状，两金属片分离，电路断开，由于镇流器的自感作用，会产生很高的自感电动势，其方向与原电压方向相同，很高的自感电动势加上原电源电压加在灯管两端，使管内汞气体导电，产生紫外线，激发荧光粉发光，灯管被点亮．日光灯使用的是正弦式交变电流，电流的大小和方向都随时间做周期性变化，在日光灯正常发光后，由于交变电流通过镇流器的线圈，
栏目导引
第2章楞次定律和自感现象
(多选)关于感应圈的工作原理，下列说法中正确的是 () A．感应圈接通低压交流电源后，在次级线圈产生数万伏高压 B．感应圈接通低压直流电源后，在次级线圈产生数万伏高压 C．由于次级线圈的电流不断变化，因此在初级线圈产生电压 D．由于初级线圈的电流不断变化，因此在次级线圈产生高压

第2章：第3节：自感现象的应用

第3节：自感现象的应用[自学教材][重点诠释]1．日光灯管的发光原理灯管内充有微量氩和稀薄汞蒸气。

两端有灯丝，内壁涂有荧光物质。

其发光原理见如下流程：气体击穿而导电⇒①灯丝释放电子⇒②电子碰撞汞原子⇒③紫外线⇒④紫外线照射荧光物质⇒⑤可见光图2－3－12．对启动器的理解启动器只在电路开关闭合时起作用。

本身相当于一个自动开关，利用氖管的辉光发热来自动接通与切断电路，是为镇流器产生瞬时自感高压服务的。

当日光灯正常工作后启动器不再起作用，处于断开状态。

启动器中的电容器是用来保护氖泡的。

能使动、静触片在分离时不产生火花，以免烧坏触片。

3．对镇流器作用的理解(1)镇流器的全部工作是由自感线圈的自感作用来实现的，在灯管启动时提供与该时刻和原电压方向一致的瞬时高压。

(2)在灯管正常发光时，由于日光灯使用的是交流电源，电流的大小和方向做周期性变化，当交流电的大小增大时，镇流器上的自感电动势阻碍原电流增大，自感电动势与原电压反向；当交流电的大小减小时，镇流器上的自感电动势阻碍原电流减小，自感电动势与原电压同向。

所以镇流器的自感电动势总是阻碍电流的变化，起着降压、限流的作用。

1．如图2－3－2所示是家用日光灯电路图，图中L是自感系数很大的线圈(即镇流器)，S是启动器，试回答下列问题：(1)启动器的主要作用是________________________________。

(2)镇流器的主要作用是________________________________图2－3－2答案：(1)开关(2)在日光灯启动时，产生瞬时高压；在日光灯正常发光后，起限流和降压作用。

[自学教材]1．工作原理利用自感现象用电源来获得高电压。

2．结构主要由直接绕在铁芯上的和接在放电器上的构成。

3．用途在物理、化学实验室里可以作为电源，在汽车发动机、煤气灶电子点火装置中产生完成点火工作。

[重点诠释]1．感应圈的主要结构有两个绕在铁芯上的绝缘线圈，初级线圈直接绕在铁芯上，次级线圈分左、右两组套在初级线圈上(如图2－3－3所示)。

鲁科版选修(3-2)第三节《自感现象的应用》word教案

自感现象及其应用—鲁积林一、教学背景：本节内容是在学生学习了电磁感应后对电磁感应现象的又一应用实例的介绍，自感现象是一种特殊的电磁感应现象，是对电磁感应的知识迁移到实际应用中，学以致用。

使知识更具有连贯性和科学性，对培养学生科学分析研究和知识迁移应用有重要意义。

二、教材分析：教材用日光灯开灯时的特殊现象引入新课，然后介绍自感现象，通过实验探究，使学生明白自感现象的规律都符合电磁感应现象的一般规律。

使学生将己学的电磁感应的知识扩展到自感现象的原理的理解，通过讨论与交流，利用类比，启迪学生思考，得出影响自感系数的相关因素，然后介绍日光灯的工作原理及工作过程，使学生将所学的知识总结应用，完善了知识结构。

并在书末简单提出了电子镇流器及新型灯具，引导学生进一步收集资料、自行探究。

三、教学目标（一）知识与技能1 •认识自感现象，了解日光灯的工作原理。

2•能够应用电磁感应的知识分析通电、断电自感现象的原因。

（二）过程与方法1 •通过对两个自感实验的观察和讨论，培养学生的观察能力和分析推理能力。

2•通过对日光灯工作原理的分析，培养学生学以至用的能力。

（三）情感、态度与价值观自感是电磁感应现象的特例，使学生初步形成特殊现象中有它的普遍规律，而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点。

四、教学重点认识自感现象，了解日光灯的工作原理。

五、教材处理针对本节内容的实验趣味性和可操作性，以小实验引入，提高学生的兴趣，采用实验探究和理论推导相结合的方法，让学生先在实验探究中观察自感现象，然后从电磁感应原理出发，解释和推导这一现象的本质，并引导学生分析自感原理及影响自感系数的相关因素，在此基础上进一步分析日光灯的工作原理，这样处理学生，能使学生思路严谨清晰，学生的实验能力和理论分析能力将同时得到训练和培养，有利于提高他们的知识迁移和实践能力。

六、教学用具：自感现象示教板，多媒体，CAI课件，七、教学过程（一）引入新课：1学生分组实验演示千人震” 教师打开日光灯，让学生观察一下日光灯的变亮情况。

自感现象的原理及应用

自感现象的原理及应用1. 引言自感现象是一种物理现象，指的是当电流经过一条导线时，产生的磁场会对导线本身产生感应电动势的现象。

这种自感作用在电路设计和应用中具有重要的作用。

本文将介绍自感现象的基本原理、计算方法以及在电路设计和应用中的应用。

2. 自感现象的原理自感现象基于法拉第电磁感应定律，即改变磁通量线的大小和方向会在导线上产生感应电动势。

自感现象的原理可以用以下公式表示：$$ V = -L \\frac{di}{dt} $$其中，V表示电压，L表示自感系数，di/dt表示电流的变化率。

3. 自感系数的计算自感系数是用来衡量导线对其本身产生的磁场的感应程度。

具体计算方法如下：•直线导线的自感系数计算公式为：$$ L = \\frac{\\mu_0 \\cdot \\pi \\cdot d}{ln(\\frac{8d}{r})} $$其中，L表示自感系数，$\\mu_0$表示真空中的磁导率，d表示导线的长度，r表示导线的半径。

•环形导线的自感系数计算公式为：$$ L = \\frac{\\mu_0 \\cdot R}{2} \\cdot \\left[ln\\left(\\frac{8R}{r}\\right)-1\\right] $$其中，L表示自感系数，$\\mu_0$表示真空中的磁导率，R表示环形导线的半径，r表示导线的半径。

4. 自感现象在电路设计中的应用自感现象在电路设计中有广泛的应用，下面列举了一些常见的应用场景。

•电感器：电感器是利用自感现象制造的一种电子元件，常用于滤波器、功率供给器、谐振器等电路中。

它们基于自感现象的特性，可以实现对特定频率的信号进行滤波和放大的功能。

•电感耦合：在一些电路中，可以利用自感现象实现电感耦合，将两个或多个电路以电感器作为耦合元件连接起来。

这种电感耦合可以实现信号的传输和干扰的隔离。

•变压器：变压器是基于自感现象的原理构造的，它利用电磁感应现象和自感现象将交流电压从一路传送到另一路。

自感现象及应用

二、自感系数
考虑自感电动势与线圈中电流变化的定量关系。当电流流
过回路时，回路中产生磁通，称为自感磁通，用 L 表示。当
线圈匝数为 N 时，线圈的自感磁链
L = N L
同一电流流过不同的线圈，产生的磁链不同，为表示各个线圈产生自感磁链的能力，将线圈的自感磁链与电流的比值称为线圈的自感系数，简称电感，用 L 表示
似认为磁通都集中在线圈的内部，而且磁通在截面 S 上的分布
是均匀的。当线圈通过电流I时，线圈内的磁感应强度 B 与磁通
分别为
B H NI , BS NIS
l
l
由 N = LI 可得
L N N 2 S
I
l
说明：
(1) 线圈的电感是由线圈本身的特性所决定的，它与线圈的尺寸、匝数和媒介质的磁导率有关，而与线圈中有无电流及电流的大小无关。
5．感应电动势的大小可用法拉第电磁感应定律来计算。 E N
t t
对于在磁场中切割磁感线运动的导体，可用下式计算
E = Bl v2 = Bl v sin
二、自感现象
1．由于线圈本身电流发生变化而产生的电磁感应现象，
称为自感现象。产生的感应电动势称为自感电动势。它的大

t
L LI 代入，则
EL
L2 L1
t

LI2 LI1 t

L I t
，将
自感电动势的大小与线圈中电流的变化率成正比。当线圈中的电流在 1s 内变化 1A 时，引起的自感电动势是 1V，则这个线圈的自感系数就是 1H 。
五、自感现象的应用
自感现象在各种电气设备和无线电技术中有着广泛的应用。荧光灯的镇流器就是利用线圈自感的一个例子。如图 6-3 是荧光灯的电路图。

自感日光灯

选修3-2
第一章
第六节
自感
一、自感现象
1、由于导体线圈本身的电流发生变化而产生
的电磁感应现象，叫自感现象
2、自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
3、自感分类：通电自感和断电自感
A1 A2
通电自感
现象：灯泡A1立刻变亮，A2逐渐变亮
A1 A2
I
I1 I2 t
现象：灯泡A1立刻变亮，A2逐渐变亮
S 分析：闭合 I 增大 Φ 增大产生 E 阻碍电流增大 (延迟)
断电自感现象：1、灯泡闪亮一下再逐渐熄灭 2、逐渐熄灭——条件是什么？？
断电自感现象：灯泡闪亮一下再逐渐熄灭分析：
I2
I1 I2
I
I1
O
t
现象：1、灯泡闪亮一下再逐渐熄灭 2、逐渐熄灭——条件是什么？？ S 分析：断开 Φ 产 I 阻碍电减生减流减小( 小 E 小延迟) 灯泡电流的方向发生了突变
启辉器
镇流器
2、日光灯的电路连接：
3、日光灯的工作过程：
3、日光灯的工作过程：
3、日光灯的工作过程：
镇流器的作用： 1、启动时产生瞬时高压 2、正常工作时降压限流启辉器的作用：自动开关
总结
自感现象效果：总是阻碍电流变化影响因素:线圈的横截面自感系数L 积、匝数、有无铁芯等
自感
一、自感现象
自感电动势作用：阻碍导体中原来的电流变化
注意：“阻碍”不是“阻止”，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化起延迟作用
二、自感电动势
1、大小：与电流的变化率成正比 2、自感系数 L(简称自感或电感) （1）决定因素：由线圈本身性质决定 L的大小跟线圈的形状、体积、匝数等因素有关。另外有铁芯时线圈的自感系数，比没有铁芯时大得多。（2）单位：亨利，简称亨，符号是 H。常用单位：毫亨（m H）微亨（μH）

高中物理课件第2章第3节自感现象的应用

01
当一个线圈中的电流发生变化时，线圈本身会产生感应电动势，这个电动势会阻碍电流的变化。
02
自感电动势的大小与线圈的自感系数和电流的变化率成正比，与线圈的匝数和导线的直径等因素有关。
自感系数的计算
自感系数是描述线圈自感能力的物理量，与线圈的匝数、导线的直径、线圈的长度和有无铁芯等因素有关。
题目三
在自感现象中，自感电动势的方向如何确定？请给出具体的判断方法。
习题答案与解析
答案一
自感现象产生的原因是线圈中的电流发生变化时，线圈中的磁场也会发生变化，从而产生感应电动势抵抗电流的变化。
答案二
自感电动势的大小与线圈中的电流变化率和自感系数有关，数学表达式为$E = Lfrac{Delta I}{Delta t}$，其中$L$为自感系数，$Delta I$为电流变化量，$Delta t$为时间变化量。
继电器的应用
总结词
继电器是利用自感现象实现电路控制的重要元件。
详细描述
继电器通常由线圈和触点组成，当线圈中通入电流时，会在铁芯中产生磁场，使触点闭合或断开，从而实现电路的通断控制。在自动控制系统中，继电器常用于信号的放大、转换和隔离。
电磁炉的工作原理
总结词
电磁炉是利用自感现象产生涡流的加热原理。
自感系数的计算公式是$L = mu_0n^2A/l$，其中$L$是自感系数，$mu_0$是真空中的磁导率，$n$是线圈的匝数，$A$是线圈的截面积，$l$是线圈的长度。
自感现象的数学模型
自感现象可以用微分方程来描述，当线圈中的电流发生变化时，感应电动势的大小为$E = -Lfrac{di}{dt}$，其中$E$是感应电动势，$L$是自感系数，$i$是电流，$t$是时间。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

第3节自感现象的应用
1．日光灯的构造及电路图
完整的日光灯电路包括日光灯管、镇流器、启动器、开关等主要部件．其电路如图2－3－1所示．
图2－3－1
2．日光灯的主要元件的构造及作用
启动器、灯管、镇流器的比较
1．日光灯使用的是稳恒电流．(×)
2．日光灯正常发光后，启动器就不起什么作用了．(√)
3．镇流器只起升压作用．(×)
[后思考]
日光灯灯管两端的电极是相通的吗？
【提示】不是．灯管两端有电极，中间有水银蒸气．
[合作探讨]
在如图2－3－2所示的日光灯原理图中：
图2－3－2
探讨1：开关刚合上时，220 V电压加在什么元件上？
【提示】启动器
探讨2：镇流器在日光灯点燃瞬间的作用是什么？
【提示】提供瞬间高压
[核心点击]
日光灯工作的三个阶段
1．开关闭合后，启动器动触片与静触片接触，使灯丝和镇流器线圈中有电流流过，使灯丝预热．
2．电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开．在电路突然断开的瞬间，由于通过镇流器的电流急剧减小，会产生很大的自感电动势，方向与原来的电压方向相同，自感电动势与电源电压一起加在灯管两端，形成一个瞬时高电压，使灯管中的气体击穿，于是日光灯开始发光．
3．日光灯正常发光后，由于交变电流通过镇流器线圈，线圈中会产生自感电动势，它总是阻碍电流变化，镇流器起降压限流的作用，保证日光灯正常发光．1．如图所示，S为启动器，L为镇流器，其中日光灯的接线图正确的是() 【解析】根据日光灯的工作原理，要想使日光灯发光，灯丝需要预热发出电子，灯管两端应有瞬时高压，这两个条件缺一不可．当动、静触片分离后，选项B中灯管和电源断开，选项B错误；选项C中镇流器与灯管断开，无法将瞬时高压加在灯管两端，选项C错误；选项D中灯丝左、右两端分别被短接，无法预热放出电子，不能使灯管气体导电，选项D错误．只有A项满足发光条件．【答案】 A
2．(多选)关于日光灯的下列说法正确的是()
A．启动器触片接通时，镇流器产生瞬时高压
B．工作时，镇流器降压、限流，保证日光灯管正常发光
C．工作时，镇流器使日光灯管的电压稳定在220 V
D．正常工作和不工作时，双金属片的状态相同
【解析】启动器接通后再断开时，镇流器产生瞬时高压，而不是接通时产生高压，故A错误．日光灯正常工作时，因交流电通过镇流器产生自感电动势，起降压限流作用，故B正确．保证日光灯管正常工作，此时有电流通过日光灯管，灯管两端电压小于220 V，故C错误．启动器在启动时，相当于自动开关的作用，启动后双金属片恢复原状，故D正确．
【答案】BD
3．(多选)启动器由电容器和氖管两大部分组成，其中氖管中充有氖气，内部有静触片和U形动触片．通常动、静触片不接触，有一个小缝隙，则下列说法中正确的是()
【导学号：05002042】A．当电源的电压加在启动器两极时，氖气放电并产生热量，导致U形动触片受热膨胀
B．当电源的电压加在启动器两极后，启动器的两个触片才接触，使电路有电流通过
C．电源的电压加在启动器两极前，启动器的两个触片就接触着，电路就已经有电流通过
D．当电路接通后，两个触片冷却，两个触片重新分离
【解析】依据日光灯的工作原理可知，电源把电压加在启动器的两极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生热量使U形动触片膨胀伸长，跟静触片接触把电路接通．电路接通后，启动器的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分开，电路自动断开．
【答案】ABD
镇流器的作用
日光灯管在启动时需要500～700 V的瞬时高压，这个高压是由镇流器产生的自感电动势与电源电压叠加后产生的．当灯管正常发光后，它的电阻变得很小，允许通过较小的电流，需要加在它两端的电压变小，镇流器这时又起到给灯管降压限流的作用．
1．感应圈
(1)工作原理
利用自感现象用低压直流电源来获得高电压．
(2)结构
主要由直接绕在铁芯上的初级线圈和接在放电器上的次级线圈构成．
(3)用途
在物理、化学实验室里可以作为小功率高压电源，在汽车、煤气灶点火装置中产生高压电火花完成点火工作．
2．自感现象的其他应用
(1)应用
在广播电台和电视台的无线电设备中，用自感线圈和电容器组成振荡电路来发射电磁波；在收音机和电视机中，同样也用振荡电路来接收电磁波．另外电焊机也利用了自感现象，使焊条与工件之间的空隙产生电弧火花，使工件局部熔化．
(2)危害
在电路中，开关断开时产生电弧火花，烧坏开关或造成安全隐患．
[再判断]
1．感应圈可以利用低电压获得高电压．(√)
2．感应圈可以利用低功率获得高功率．(×)
[后思考]
在加油站附近为什么要禁止用手机接打电话？
【提示】加油站附近空气中汽油的浓度较高，在用手机接打电话时，电话
电路中有可能由于自感产生电火花，引起危险．
[合作探讨]
在进行电焊时，焊条和金属工件被熔化，那么点火电压一定很高吗？
【提示】在电焊时，电弧的电流可达几十至几百安，电弧中心的气体温度可达6 000 ℃，焊条熔液的温度约为2 000 ℃.焊条和金属工件的电阻很小，所以电焊所用的电压并不是很高，点火电压约70 V，维持电弧的电压约25 V.
[核心点击]
感应圈工作原理
如图2－3－3所示，是感应圈的原理图，闭合开关S，低压直流电源接通．开关S和弹簧片DK与初级线圈L1构成回路．此时，铁芯被磁化，吸引弹簧片DK，使L1断路，瞬时无电流通过，铁芯失磁，弹簧片DK返回，L1回路再次接通．在这样的反复过程中，L1中产生变化的电流．在通、断的瞬间，由于初级线圈中的电流迅速变化，L1的自感电动势会猛增至数百伏．次级线圈L2的线圈匝数约为L1的100倍，于是在次级线圈L2的两端感应出数万伏的高压．
图2－3－3
4．关于感应圈下列说法不正确的是()
A．感应圈是利用自感现象来获得高电压的装置
B．在工程中，感应圈可作为大功率高压电源使用
C．煤气灶电子点火装置，是利用感应圈产生高电压电火花来完成的
D．感应圈的主要构造包括绕在铁芯上的两个绝缘线圈及继电器等
【解析】感应圈是利用自感现象，通过低压直流电源来获得高电压的装置，A正确．受直流电源提供电功率的限制，感应圈不能作为大功率高压电源使用，B不正确．感应圈的主要构造包括两个绝缘线圈和继电器等，D正确．煤气灶电子点火装置是利用感应圈产生的高电压电火花来完成的，C正确．【答案】 B
5．(多选)下列属于自感现象的是()
【导学号：05002043】
A．电焊机在进行电焊时，产生电弧火花
B．拔下家用电器的电源插头看到电火花
C．大型电动机断开开关产生电弧火花
D．用高频交流电焊接自行车零件
【解析】用高频交流电焊接自行车零件是涡流的典型应用，故D不符合题意．
【答案】ABC
感应圈用途
可以用于低气压放电管、阴极射线管、X射线管、光谱管实验；还可以用来演示空气中的火花放电现象、液体及固体介质的电击穿现象以及在空气中获得臭氧等．另外，汽车发动机点火装置、煤气灶电子点火装置等，都是利用感应圈产生的高压电火花来完成点火工作的．。