可编辑可编辑------------------------------------------------------------------------------------------------------------------可编辑---------------------------------------------------------自感典题归纳山东省郓城第一中学 佀富强 电磁感应这一章,除法拉第电磁感应定律的应用和楞次定律以外,自感现象以及感应电流(或感应电动势)的图象问题也是本章
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命题的热点。尽管有关自感的题目在近几年高考中出现的不很多,但由于自感现象的实用性,估计今后考察的可能性较大,学习时应引起重视。下面对自感现象所涉及的几种题型做如下阐释: 题型1:通电自感现象 考例:如图所示电路中,A1、A2是两只相同的电流
表
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,电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等,下面判断正确的是( ) A.开关S接通的瞬间,电流表A1的读数大于A2的读数 B.开关S接通的瞬间,电流表A1的读数小于A2的读数 C.开关S接通电路稳定后,电流表A1的读数大于A2的读数 D.开关S接通电路稳定后,电流表A1数等于A2的读数 思路
分析
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:电路中电流发生变化时,线圈中因自感而使电流不能突变,电阻中无自感发生电流突变。据此来分析电路中电流的变化。 接通开关时,两电路中的电流应该相等。但由于自感现象的存在,流过线圈中的电流由零变大的过程,线圈中产生的自感电流与原电流反向,阻碍增大,所以开始时几乎全部的电流都由R通过,因此B正确;当开关S接通电路稳定后,由于两支路并联并且电阻相等,由闭合电路欧姆定律知,两支路电流相等,线圈中的电流就不再变化,因此线圈中就不再产生自感电流,所以两电流的示数相等。 [
答案
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]B、D 思维亮点:要正确解答此题,必须熟练掌握自感线圈的特点,并且知道L的自感电流在闭合开关S的瞬间与原电流反向。 变式:如图所示,L是电感足够大的线圈,其直流电阻可忽略不计,D1和D2是两个相同的灯泡,若将电键S闭合,等灯泡亮度稳定后,再断开电键S,则( ) A.电键S闭合瞬间,灯泡D1、D2同时亮,然后D1会变暗直到不亮,D2更亮 B.电键S闭合瞬间,灯泡D1很亮,D2逐渐变亮,最后一样亮 C.电键S闭合瞬间,灯泡D1不亮,D2 立即亮 D.电键S闭合瞬间,灯泡D1、D2 都不立即亮 [答案]A 题型2:断电自感现象 对线圈而言,通电瞬间相当于一个极大电阻,断电瞬间相当于一个电源,电流稳定时就是一个直流电阻。掌握了这些规律,一般的自感现象题目便可解决。 考例:如图所示实验中,带铁芯的、电阻较小的线圈L与A灯并联,当闭合开关S后,灯A正常发光,试判断下列说法中正确的是( ) A.当开关S断开瞬间,灯A立即熄灭 B.当开关S断开瞬间,灯A突然闪亮一下再熄灭可编辑可编辑------------------------------------------------------------------------------------------------------------------可编辑--------------------------------------------------------- C.若用阻值与线圈L相同的电阻取代L接入电路,当断开S时,灯A立即熄灭 D.若用阻值与线圈L相同的电阻取代L接入电路,当断开S时,灯A突然闪亮后熄灭 思路分析:此题是自感现象中的定性分析问题。几个选项中都是有关灯A的亮灭,因此应重点抓住流过灯A的电流变化情况。 线圈具有阻碍自身电流变化的特点:当自身电流增大时,线圈产生自感电动势与原电流方向相反,阻碍原电流的增大;当线圈自身电流减小时,线圈能产生自感电动势与原电流方向相同,阻碍原电流减小。本题中当断开开关S时,L中原有电流减小,由于自感作用,产生了与原电流方向相同的自感电流,从左向右流经灯A,故灯不会立即熄灭,选项A错。灯A正常发光时流过的电流要比流过线圈L的电流小,在断开S时,线圈L中尽管有自感电动势产生但它阻止不了电流的减小,只是电流减小的过程缓慢一些,时间更长一些,因此断开S时,流过灯A的电流与线圈中的电流变化相同,都是在原有电流基础上减小,故选项B正确。当用电阻代替线圈L时,断开S后不存在自感现象,灯A应立即熄灭。故选项D错误。 [答案]B、C 思维亮点:在分析自感现象时要抓住两点:一是线圈在电路中的位置、结构,二是电路中原有电流的变化规律,如电流方向、电流突然变化的情况等。当线圈中电流增大时,线圈产生自感电动势与原电流方向相反,阻碍原电流增大,就好像是一只大的电阻在电路中阻碍电流通过,而电流稳定后,线圈中无自感电动势产生,线圈就只起电阻的作用。 变式:如图所示,电路甲、乙中,电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,接通S,使电路达到稳定,灯泡D发光。则( ) A.在电路甲中,断开S,D将逐渐变暗 B.在电路甲中,断开S,D将先变得更亮,然后渐渐变暗 C.在电路乙中,断开S,D将渐渐变暗 D.在电路乙中,断开S,D将变得更亮,然后渐渐变暗 [答案]A、D 题型3:自感电流问题 考例:如图所示,自感线圈的自感系数很大,电阻为零。电键K原来是合上的,在K断开后,分析: (1)若R1>R2,灯泡的亮度怎样变化? (2)若R1<R2,灯泡的亮度怎样变化? 思路分析:灯泡的亮度由它的实际功率I2R即流过灯泡中的电流来决定。因而必须从题设条件出发讨论在各种情况下流过灯泡中的电流。 K断开后,原来电源提供给小灯泡的电流立即消失,但L中因自感而产生逐渐减弱的电流流过小灯泡,使小灯泡逐渐变暗到熄灭。 (1)因R1>R2,即I1<I2,所以小灯泡在K断开后先突然变到某一较暗状态,再逐渐变暗到最后熄灭。 可编辑可编辑------------------------------------------------------------------------------------------------------------------可编辑--------------------------------------------------------- (2)因R1<R2,即I1>I2,小灯泡在K断开后电流从原来的I2突变到I1(方向相反),然后再渐渐变小,最后为零,所以灯泡在K断开后先变得比原来更亮,再逐渐变暗到熄灭。 思维亮点:(1)若是理想线圈,即直流电阻为零。 ①L与灯泡串联时,通过灯泡的电流与L中电流始终同步,因而不能突变。 ②L与灯泡并联时,通过灯泡的电流与L中的电流在电路接通时不同步,即灯丝中电流突变到最大再渐渐变小到零,而L中电流从零逐渐增大到最大;断开电路时,L因自感而对灯丝供电,使灯丝中的电流从零突变到原来L中的电流值,再渐渐变为零。 (2)当L与灯丝并联且L的电阻不为零时,接通电源时灯丝中电流突变为最大,再慢慢减小,而L中的电流由零开始逐渐增大到稳定;稳定后L和灯丝中都有电流,因而灯不会熄灭。 断开电源时:要讨论RL=R灯、RL>R灯、RL
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