课件16张PPT。专题·迁移·发散专题一专题二章末复习方案与全优评估检测·发现·闯关 电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E、感应电流I、安培力F安或外力F外随时间t变化的图像,即B-t图、Φ-t图、E-t图、I-t图、F-t图。对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况,还常涉及感应电动势E和感应电流I随位移s变化的图像,即E-s图、I-s图等。 这些图像问题大体上可分为两类:
(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确图像。
(2)由给定的有关图像分析电磁感应过程,求解相应的物理量。
不管是何种类型,电磁感应中的图像问题常需利用右手定则、左手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解决。 [例证1] 在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图2-1甲所示,当磁场的磁感应强度B随时间t按如图乙所示规律变化时,图2-2中能正确表示线圈中感应电动势E的变化情况的是 ( )图2-1图2-2[答案] A 电磁感应中通过导体的感应电流,在磁场中将受到安培力的作用,从而影响其运动状态,故电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起,解决此类问题要将电磁学知识和力学知识综合起来应用,其解题的一般思路:
(1)选择研究对象,由楞次定律和法拉第电磁感应定律求感应电动势的大小和方向。
(2)根据欧姆定律求感应电流。 (3)分析导体的受力情况和运动情况。
(4)应用力学规律列方程求解。
电磁感应中的力学问题比纯力学问题多一个安培力,处理方法与纯力学问题基本相同,但应注意安培力的大小和方向的确定。 [例证2] 如图2-3甲所示,边长L=2.5 m、质量m=0.50 kg的正方形金属线框,放在磁感应强度B=0.80 T的匀强磁场中,它的一边与磁场的边界MN重合。在力F作用下由静止开始向左运动,在5.0 s内从磁场中拉出。测得金属线框中的电流随时间变化的图像如图乙所示。已知金属线框的总电阻R=4.0 Ω。图2-3 (1)试判断金属线框从磁场中拉出的过程中,线框中的感应电流的方向,并在图中标出。
(2)t=2.0 s时金属线框的速度和力F的大小。
(3)已知在5.0 s内力F做功1.92 J,那么金属线框从磁场拉出的过程中,线框中产生的焦耳热是多少?[答案] (1)逆时针 图略 (2)0.4 m/s 0.5 N
(3)1.67 J
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课件53张PPT。第2章新知预习·巧设计名师课堂
·一点通要点一要点二第1节创新演练
·大冲关随堂检测归纳小结课下作业综合提升要点三1.通过实验探究感应电流的方向,
理解楞次定律的内容。
2.能从能量守恒的角度来理解楞次
定律。
3.理解右手定则与楞次定律的关系;
能区别右手定则和左手定则。[读教材·填要点]
一、探究感应电流的方向
1.实验探究
将螺线管与电流计组成闭合回路,分别将条形磁铁的N极、S极插入、抽出线圈,如图2-1-1所示,记录感应电流方向如图2-1-2所示。图2-1-1图2-1-22.实验记录向上向下向下阻碍阻碍 3.实验结论
当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向 ;当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场的方向 。
二、楞次定律
感应电流的磁场总要 引起感应电流的 。相反相同阻碍磁通量的变化 三、右手定则
1.使用方法
伸开右手,让拇指与其余四指在 ,使拇指与并拢的四指 ;让磁感线 手心,使
指向导体运动的方向,其余 所指的方向就是感应电流的方向。
2.适用范围
适用于 电路部分导体 产生感应电流的情况。同一个平面内垂直垂直穿入拇指四指闭合切割磁感线 [关键一点] 在电磁感应中,无论电路是否闭合,都可以假定电路是闭合的,则电路不闭合时感应电动势的方向,跟电路闭合时感应电流的方向是相同的。即感应电动势的方向就是感应电流的方向,对于部分导体切割磁感线产生感应电动势,电源部分电流方向是从低电势指向高电势的。[试身手·夯基础]
1.根据楞次定律可知感应电流的磁场一定是 ( )
A.阻碍引起感应电流的磁通量
B.与引起感应电流的磁场反向
C.阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D.与引起感应电流的磁场方向相同解析:根据楞次定律,感应电流的磁场阻碍的是引起它的磁通量的变化,而不是引起它的磁通量。反过来说,如果磁通量不发生变化,就没有感应电流的产生,故A选项错,C选项正确。
答案:C2. 如图2-1-3所示,闭合金属圆环沿垂直
于磁场方向放置在有界匀强磁场中,将
它从匀强磁场中匀速拉出,以下各种说
法中正确的是 ( )
A.向左拉出和向右拉出时,环中 的感
应电流方向相反图2-1-3B.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿顺时
针方向的
C.向左或向右拉出时,环中感应电流方向都是沿逆时
针方向的
D.环在离开磁场之前,就已经有了感应电流解析:将金属圆环不管从哪边拉出磁场,穿过闭合圆环的磁通量都要减少,根据楞次定律可知,感应电流的磁场要
阻碍原磁通量的减少,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的。选项B正确,A、C错误。另外在圆环离开磁场前,穿过圆环的磁通量没有改变,该种情况无感应电流,故D错误。
答案:B3.导体在磁场中因切割磁感线而产生了感应电流,在如图
2-1-4所示的图像中,B、v、I方向均正确的是( )图2-1-4解析:根据右手定则可知,D项符合条件,即选项D正确。
答案:D 1.因果关系
楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系,磁通量发生变化是原因,产生感应电流是结果,原因产生结果,结果反过来影响原因。2.“阻碍”的理解 3.“阻碍”的表现
从能量守恒定律的角度,楞次定律可广义地表述为:感应电流的“效果”总是要反抗(或阻碍)引起感应电流的原因。常见的情况有四种:
(1)阻碍原磁通量的变化(增反减同)。
(2)阻碍导体的相对运动(来拒去留)。
(3)通过改变线圈面积来“反抗”(增缩减扩)。4.应用楞次定律解题的一般步骤 一般步骤可概括为下列四句话:“明确增减和方向,‘增反减同’切莫忘,安培定则来判断,四指环绕是流向。”①④③② [名师点睛]
(1)阻碍不是阻止,最终引起感应电流的磁通量还是发生了变化,是“阻而未止”。
(2)阻碍不是相反。当引起感应电流的磁通量增大时,感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁通量方向相反;当引起感应电流的磁通量减少时,感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁通量方向相同。
(3)涉及相对运动时,阻碍的是导体与磁体的相对运动,而不是阻碍导体或磁体的运动。图2-1-5 1.如图2-1-5所示,在磁感应强度
大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,
有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属
线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并
可绕O点摆动。金属线框从右侧某一位置
由静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是 ( )A.a→b→c→d→a
B.d→c→b→a→d
C.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→a
D.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d
[审题指导] 应用楞次定律判断感应电流方向时,关键是分析原磁场方向和穿过回路的磁通量的变化情况。 [解析] 一开始由下向上的磁通量在减少,由楞次定律可知感应电流方向是d→c→b→a→d;越过竖直位置后,反向穿过的磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流方向不变,B对。
[答案] B 应用楞次定律判断感应电流方向的关键是确定原磁场的方向及磁通量的变化情况。感应电流的磁场方向与原磁场的关系可以表述为“增反减同”。 [名师点睛]
(1)判断导体切割磁感线产生感应电流方向时用右手定则,判断该部分导体或其余部分所受安培力方向时用左手定则,可以简单总结为“因动而(产生)电用右手(定则),因电而(产生)动用左手(定则)”。
(2)判断通电直导线、环形电流及通电螺线管的磁场方向时虽然也用右手来判断,但名称不是右手定则,而是安培定则,五指指向所表示的物理意义也不相同。图2-1-6 2.在如图2-1-6电路中,A、B两个线圈绕在同一个闭合铁芯上,线圈B与电流表G组成一闭合电路,线圈A的两端分别与平行的金属导轨P、Q相连,P、Q处在匀强磁场中,磁场方向与导轨面垂直。试分析判断:当导体棒ab在平行导轨P、Q上向左做(1)匀速、(2)匀加速、(3)匀减速滑动时,是否有电流通过电流表?若有电流通过,其方向如何?[思路点拨] [解析] 导体棒ab向左切割磁感线运动时,将产生由a到b的感应电流,感应电流通过线圈A时,铁芯中有顺时针方向的磁场,这个磁场既穿过线圈A,又穿过线圈B。
(1)当ab向左做匀速运动时,感应电动势和感应电流都不变。穿过线圈B的磁通量不发生变化,线圈B中不会产生电磁感应现象,所以没有感应电流通过电流表。 (2)当ab向左做匀加速运动时,速度不断增大,感应电动势和感应电流随着v增大而增大,穿过线圈B的磁通量也增大,线圈B中将产生电磁感应现象,根据楞次定律,线圈B中感应电流的磁场方向应朝上。阻碍磁通量增大;运用安培定则,线圈B中的电流将由d到c通过电流表G。
(3)当ab向左做匀减速运动时,通过电流表G的感应电流方向是由c到d。
[答案] (1)没有 (2)感应电流由d到c通过电流表G (3)感应电流由c到d通过电流表G 右手定则的应用比较灵活、简单,对闭合电路而言,四指指向“电源”内部电流方向,而对不闭合电路,四指则指向“电源”的正极,即高电势端。图2-1-7 1.电磁感应中的能量转化
电磁感应现象中,感应电流的能量(电能)
不能无中生有,只能从其他形式的能量转化过
来,外力克服磁场力做功,正是这个转化的量
度,如图2-1-7所示,当条形磁铁靠近线圈
时,线圈中产生图示方向的电流,而这个感应电流产生的磁场对条形磁铁产生斥力,阻碍条形磁铁的靠近,必须有外力克服这个斥力做功,它才能移近线圈;当条形磁铁离开线圈时,感应电流方向与图中所示方向相反,感应电流产生的磁场对磁铁产生引力,阻碍条形磁铁的离开。这里外力做功的过程就是其他形式的能转化为电能的过程。 2.电磁感应中的能量守恒
“阻碍”的结果,是实现了其他形式的能向电能转化,如果没有“阻碍”,将违背能量守恒定律,可以得出总能量增加的错误结论。所以楞次定律体现了在电磁感应现象中能的转化与守恒,能量守恒定律也要求感应电流的方向服从楞次定律。 3.电阻为R的矩形线圈abcd,边长
ab=L、ad=h,质量为m,自某一高度
自由下落,通过一匀强磁场。磁场的方
向垂直纸面向里,磁场区域的宽度为h,
如图2-1-8所示。如果线圈恰好以恒
定速度通过磁场,问导线中产生的焦耳热等于多少?
[思路点拨] 解答本题时要把握匀速通过磁场时下落的距离以及分析内能的来源。图2-1-8 [解析] 本题可用Q=I2Rt来求解,但较复杂。采用能量守恒的方法来解,则很简捷,线圈匀速通过磁场时,线圈的重力势能的减少量应等于线圈产生的焦耳热,所以Q=2mgh。
[答案] 2mgh 安培力做负功的过程即是其他形式能转化为内能的过程。安培力的功“量度”生成内能的多少。1.(对应要点一)某实验小组用如图2-1-9
所示的实验装置来验证楞次定律,当条
形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通
过电流计的感应电流方向是 ( )
A.自a→G→b
B.先a→G→b,后b→G→a
C.自b→G→a
D.先b→G→a,后a→G→b图2-1-9解析:磁铁磁感线的方向是从上到下,磁铁穿过的过程中,磁通量向下先增加后减少,由楞次定律判断知,磁通量向下增加时,感应电流的磁场阻碍增加,方向向上,根据安培定则知感应电流的方向为a→G→b;磁通量向下减少时,感应电流的磁场应该向下,感应电流方向为b→G→a。选项B正确。
答案:B图2-1-102. (对应要点二)如图2-1-10所示,光
滑平行金属导轨PP′和QQ′都处于同
一水平面内,P和Q之间连接一电阻
R,整个装置处于竖直向下的匀强
磁场中,现在用一水平向右的力F拉动垂直于导轨放置的导体棒MN,下列关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力方向的说法中正确的是 ( )①感应电流方向为N→M ②感应电流方向为M→N
③安培力方向水平向左 ④安培力方向水平向右
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④解析:正确应用右手定则和左手定则。由右手定则易知,MN中感应电流方向为N→M。再由左手定则可判知,MN所受安培力方向垂直于导体棒水平向左。故①③说法正确。
答案:A图2-1-113.(对应要点三) 如图2-1-11所示,竖直
放置的两根平行金属导轨之间接有定值
电阻R,质量不能忽略的金属棒与两导
轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦,
棒与导轨的电阻均不计,整个装置放在
匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,
棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内,力F做的功与安培力做的功的代数和等于 ( )A.棒的机械能增加量
B.棒的动能增加量
C.棒的重力势能增加量
D.电阻R上放出的热量
解析:棒受到重力、恒力F和安培力F安的作用,由动能定理WF+WG+W安=ΔEk,得WF+W安=ΔEk+mgh,即力F做的功与安培力做的功代数和等于机械能的增加量,A对,B、C、D错。
答案:A (1)感应电流的磁场阻碍的是原磁场磁通量的变化,可以有以下三种理解:①阻碍磁通量的变化,即“增反减同”;②阻碍导体与磁铁间的相对运动,即“来拒去留”;③就闭合回路的面积而言,会导致回路的面积有收缩或扩张的趋势,即
“增缩减扩”。 (2)右手定则是楞次定律的特例,只不过在部分导线在磁场中切割磁感线产生感应电流时用右手定则会更方便。
(3)楞次定律和右手定则所判断的是电源内部的电流方向,是低电势指向高电势。
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课件37张PPT。第2章新知预习·巧设计名师课堂
·一点通要点一要点二第2节创新演练
·大冲关随堂检测归纳小结课下作业综合提升1.了解自感现象及其产生的原因。
2.理解自感电动势的作用,能解释
通电自感和断电自感。
3.知道自感系数是表示线圈本身特
征的物理量,知道它的单位。[读教材·填要点]
一、自感现象
定义:由于导体自身的 发生变化,而产生的电磁感应现象。自感现象是一种特殊的 现象。
二、自感电动势与自感系数电流电磁感应电流相反相同发生变化电流变化率自感电动势横截面积长短毫亨(mH)微亨(μH) [关键一点] 自感电动势的产生是电流变化引起的,自感电流与原电流在同一回路中。自感现象中的阻碍作用,应该是阻碍电流的变化,不能理解为阻碍电流。[试身手·夯基础]
1.自感电动势的大小E=________,其作用是阻碍电流
的________,其中L是自感系数,简称自感或电感。单位:________,符号________。2.关于线圈的自感系数,下列说法正确的是 ( )
A.线圈的自感系数越大,自感电动势一定越大
B.线圈中电流等于零时,自感系数也等于零
C.线圈中电流变化越快,自感系数越大
D.线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定 解析:线圈的自感系数与线圈的形状、横截面积、长短、匝数及有无铁芯等因素有关。
答案:D3. 如图2-2-1所示,开关S闭合且达到
稳定时,小灯泡A能正常发光,L为自
感线圈,则 ( )
A.在开关S闭合的瞬间,小灯泡将慢慢变亮
B.在开关S闭合的瞬间,小灯泡立即变亮
C.在开关S断开的瞬间,小灯泡慢慢熄灭
D.在开关S断开的瞬间,小灯泡先闪亮一下,再慢
慢熄灭图2-2-1解析:当开关闭合时,自感电动势阻碍电流的增大,灯慢慢变亮;当开关断开后,自感线圈的电流从有变为零,线圈将产生自感电动势,但由于线圈L与灯A不能构成闭合回路,所以灯立即熄灭。
答案:A 1.对自感电动势的理解
(1)产生原因:通过线圈的电流发生变化,导致穿过线圈的磁通量发生变化,因而在原线圈上产生感应电动势。
(2)自感电动势的方向:当原电流增大时,自感电动势的方向与原电流方向相反;当原电流减小时,自感电动势方向与原电流方向相同。
(3)自感电动势的作用:阻碍原电流的变化,起到推迟电流变化的作用。 [名师点睛]
线圈对变化电流的阻碍作用与对稳定电流的阻碍作用是不同的。对变化电流的阻碍作用是由自感现象引起的,它决定了要达到稳定值所需的时间;对稳定电流的阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的,决定了电流所能达到的稳定值。图2-2-2A.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
[思路点拨] 理解自感电动势的作用是阻碍而不是阻止电流变化是解题关键。[答案] D 自感电动势取决于磁通量的变化率,作用是“阻碍”电流的变化。1.断电自感2.通电自感 [名师点睛]
在通电自感现象中,线圈L相当于阻值逐渐减小的“电阻”;在断电自感现象中,线圈L相当于电动势逐渐减小的“电源”。在断电自感中要判断某一个小灯泡是否会闪亮一下再熄灭,一是看是否能组成临时回路,二是看此时通过小灯泡的电流比断开前大还是小。图2-2-3 2. 如图2-2-3所示的电路中,A1
和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻
可以忽略。下列说法中正确的是( )
①合上开关S接通电路时,A2先亮,
A1后亮,最后一样亮
②合上开关S接通电路时,A1和A2始终一样亮③断开开关S切断电路时,A2立刻熄灭,A1过一会儿才熄灭
④断开开关S切断电路时,A1和A2都要过一会儿才熄灭
A.①② B.②③
C.③④ D.①④[审题指导] 在审题时,应格外关注以下词语:
(1)“完全相同”说明灯泡电阻相等,相同电压下亮度相同。
(2)“电阻可以忽略”说明电路稳定时,线圈相当于导线。 [解析] 由于自感现象,合上开关时,A1中的电流缓慢增大到某一个值,故过一会儿才与A2一样亮;断开开关时,A1中的电流缓慢减小到0,A1、A2串联,电流始终相等,都是过一会儿才熄灭。故①④正确。
[答案] D 分析此类问题时应注意:
(1)流过线圈的电流由于自感电动势的作用,不能突变,只能逐渐变化。
(2)电路达到稳定后,电感线圈不再产生自感电动势,只相当于直流电阻。1.(对应要点一)关于自感现象,下列说法正确的是( )
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
电动势较大答案:D图2-2-42.(对应要点二) 如图2-2-4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
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
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 (1)自感电动势总是阻碍引起自感电动势的原电流的变化。
(2)自感线圈可以总结为这样一句话:闭合时,像电阻;稳定时,像导线;断开时,像电源。
(3)断电自感现象中,灯泡“闪亮”一下是有条件的。只有流过灯泡的感应电流超过灯泡原电流时,灯泡才“闪亮”一下再熄灭。 (4)断电自感现象相关的图像中,一定要注意流过某元件的电流方向是否发生变化。
(5)线圈的自感系数由线圈本身因素及有无铁芯有关,与是否通电及电流的变化情况无关。
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·一点通要点一要点二第3节创新演练
·大冲关随堂检测归纳小结课下作业综合提升1.知道日光灯的组成和电路图。
2.知道启动器和镇流器的构造和工
作原理。
3.了解感应圈的工作原理和应用,
会用自感知识分析、解读一些简
单问题。[读教材·填要点]
一、日光灯与镇流器动触片荧光物质瞬时高压汞蒸气降压限流 二、感应圈
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 和两端接在放电器上的 构成。
3.用途
在物理、化学实验室里可以做 电源,在汽车、煤气灶点火装置中产生 完成点火工作。低压直流初级线圈次级线圈小功率高压高压电火花 三、自感现象的其他应用及危害
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 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 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。振荡电路电弧火花[试身手·夯基础]
1.在图2-3-1所示的日光灯工作电路中:图2-3-1 (1)开关合上前,启动器的静触片和动触片是________(填“接通的”或“断开的”)。
(2)开关刚合上时,220 V电压加在________上,使________放电发出辉光。
(3)日光灯启动瞬间,灯管两端电压________220 V(填“大于”、“等于”或“小于”)。 (4)日光灯正常发光时,启动器的静触片和动触片是________(填“接通的”或“断开的”)。
(5)启动器中的电容器能________,没有电容器,启动器也能工作。
答案:(1)断开的 (2)启动器 氖气 (3)大于
(4)断开的 (5)避免产生电火花2.将图2-3-2中的器件连成日光灯的实物电路图。图 2-3-2解析:根据日光灯工作原理,电源、开关、镇流器、灯管串联,启动器与灯管并联。
答案:如图所示 1.启动前
管内气体未导通,启动器动触片与静触片处于分离状态。
2.日光灯的启动
当开关闭合时,电源把电压加在启动器的两电极之间,使氖气放电而发出辉光,辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长与静触片接触,从而接通电路,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形动触片冷却收缩,两个触片分离,电路自动断开,流过镇流器的电流迅速减小,镇流器线圈中会产生很高的自感电动势,方向与原来电压方向相同,与电源电压一起形成瞬时高压加在灯管两端,使灯管中的气体开始放电,于是日光灯管成为电流的通路开始发光。启动器相当于一个自动开关。日光灯正常工作后处于断开状态,启动器损坏的情况下可将连接启动器的两个线头作一个短暂接触也可把日光灯启动。启动时电流流经途径是镇流器、启动器、灯丝,启动后电流流经途径是镇流器、灯丝、日光灯管。 3.日光灯的正常工作
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。这样的交变电流通过镇流器时,必然会在线圈中产生出阻碍电流变化的自感电动势,镇流器的自感电动势总是阻碍电流的变化,镇流器就起着降压、限流的作用。灯管开始工作时需要一个高电压,正常发光时只允许通过不大的电流,这时灯管两端的电压低于电源电压。 [名师点睛]
白炽灯的工作原理不同于日光灯,电流通过灯丝(钨丝,熔点高达3 000℃)时产生热量,螺旋状的灯丝不断聚集热量。使灯丝温度达到2 000℃以上发光,灯丝温度越高,发出的光越亮。图2-2-2 1.如图2-3-3所示为日光灯工
作电路,A和L分别为日光灯管和镇流
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接通后,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
[审题指导] 解答本题关键把握以下三点:
(1)启动器在日光灯启动时所起的作用。
(2)镇流器在日光灯启动时所起的作用。
(3)镇流器在日光灯工作时所起的作用。 [解析] 日光灯在开始点亮时需要一个高出电源电压很多的瞬时电压。点燃后正常发光时,灯管电阻很小,只允许通过不大的电流,电流过大就会烧坏灯管,这时又要使加在灯管上的电压大大低于电源的电压,这两个方面都需要利用L来达到,所以S3应断开。S2的作用相当于启动器,S1、S2闭合后,电路接通,L和灯管的灯丝中有电流通过,断开S2,L中的电流发生变化,其两端产生瞬时高压,此电压和电源电压共同加在灯管两端,使灯管中汞蒸气放电发光,所以,本题的正确选项应为C。
[答案] C 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。1.感应圈的主要结构
如图2-3-4所示:图2-3-4 2.工作过程
闭合开关接通低压直流电源后,电流通过初级线圈,铁芯被磁化,吸引断续器簧片,使初级线圈所在的回路断开;由于瞬时无电流通过,铁芯失去磁性,断续器簧片又返回原位置,使初级线圈所在的回路再度接通。在这样的反复过程中,初级线圈中的电流不断变化,由此产生的自感电动势会逐渐增至数百伏。由于次级线圈的匝数约为初级线圈的100倍,在次级线圈的两端就会感应出数万伏的高压。 2.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[审题指导] 解答本题要把握以下两点:
(1)知道感应圈的基本结构及主要元件作用。
(2)深刻理解和准确把握感应圈的原理。 [解析] 感应圈是利用自感现象来获得高电压的装置,A正确不选。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,所以选B。感应圈的主要构造包括两个绝缘线圈和继电器等,D正确不选。煤气灶电子点火装置是利用感应圈产生的高压电火花来完成点火工作的,C正确不选。
[答案] B1.(对应要点一)如图2-3-5所示为一个日光灯电路,主
要由灯管、镇流器和启动器等元件组成。在日光灯正常的工作情况下,则 ( )图2-3-5A.灯管两端的灯丝跟镇流器、启动器、开关都是串联的
B.灯管在开始点燃时,需要一个很高的瞬时电压,可通
过使用镇流器来达到这个要求
C.灯管点燃发光后,镇流器不再起作用
D.灯管在点燃发光后,启动器的两个触片是接触的,启
动器继续起作用解析:日光灯正常工作时,灯管内气体被击穿而导电,此时启动器与灯丝并联,选项A错误;闭合开关,电压加在启动器两极间,氖气放电发出辉光,产生的热量使U形动触片膨胀,跟静触片接触使电路接通,灯丝和镇流器中有电流通过。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,由于镇流器电流急剧减小,会产生很高的自感电动势,方向与电源电动势方向相同,动势与电源电压加在一起,形成一个瞬时高压,加在灯管两端,灯管中的气体开始放电,于是日光灯成为电流的通路开始发光。日光灯开始发光后,由于交变电流通过镇流器线圈,线圈中会产生自感电动势,它总是阻碍电流的变化,这时的镇流器起着降压、限流的作用,保证日光灯正常发光。所以选项B正确。
答案:B2.(对应要点二)关于感应圈的工作原理,下列说法正确
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.感应圈次级线圈接通低压直流电源后,在初级线
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
产生高压
D.由于初级线圈的电流不断变化,因此在次级线圈
产生高压解析:感应圈接通低压直流电源后,由于磁力的不断变化,而导致初级线圈所在回路不断接通与断开,从而使初级线圈电流变化,由于自感作用,初级线圈内自感电动势达数百伏,导致次级线圈两端产生数万伏的高压,故选项A、B、C错,D正确。
答案:D (1)日光灯电路的构造可以认为镇流器串联在干路中,启动器与日光灯管并联,但在工作时,并联部分只有一个元件正常工作,即启动器接通时,灯管断路,启动器断路时,灯管接通。
(2)启动器相当于一个自动开关。只有在日光灯启动时才起作用,发光后不再工作。 (3)镇流器在启动时和正常工作时有“双重身份”。启动时镇流器产生自感电动势,形成瞬时高压点亮灯管。发光后,产生自感电动势阻碍原电流的变化,有降压、限流的作用,从而保证灯管的正常发光。
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