第2章 第3节 自感现象与涡流
题型1 涡流的产生及原理 题型2 涡流的应用与防止
题型3 自感现象与自感系数 题型4 自感线圈对电路的影响
题型5 日光镇流器的作用和原理
▉题型1 涡流的产生及原理
【知识点的认识】
一、涡流的定义与产生原理
将一金属块放在变化的磁场中，穿过金属块的磁通量发生变化，金属块内部就会产生感应电流，这种电流在金属块内部形成闭合回路，就像漩涡一样，我们把这种感应电流称为涡电流，简称涡流。
由于整块金属的电阻很小，所以涡电流常常很大．涡电流会引起铁心发热，这不仅损耗了大量的电能，而且还可能烧坏设备．
二、涡流的两种效应及应用
（1）涡流的热效应：利用涡流在回路中产生的热量冶炼金属的高频炉；家庭中使用的电磁灶．
（2）涡流的磁效应：利用涡流所产生的磁场进行电磁阻尼和电磁驱动．
三、涡流的本质
在理解涡流时，要注意涡流的本质是由于电磁感应而产生的，它的产生仍然符合感应电流产生的条件（有磁通量的改变，具体形式是有磁场的变化或导体切割磁感线），特殊之处在于感应电流不是在线状回路中产生的，而是在块状金属中产生的．
四、对涡流的理解
要注意到涡流产生的特点，从而理解涡流的两种效应的应用．涡流是在金属块内部产生的，因而加热电路无需和被加热材料直接接触，起到感应加热的作用．另外金属的电阻率一般较低，故而涡电流的强度一般很大，因而热效应和磁效应很明显，所以在应用时要特别重视．
1．如图所示，一根长为1.25m的无缝空心铝管竖直放置，把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，磁体直径略小于铝管的内径。让磁体从管口处由静止下落，在下落的过程中始终没有跟铝管内壁发生接触，重力加速度g取10m/s2。有关磁体在铝管中下落的过程，下列说法可能正确的是（ ）
A．磁体经0.5s穿出铝管
B．磁体受到铝管中涡流的作用力方向先向上后向下
C．磁体可能一直做加速运动
D．磁体的机械能先增大后减小
2．下列有关说法正确的是（ ）
A．金属探测器是利用涡流来工作的
B．电容器所带的电量越多，电容就越大
C．通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用
D．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用了温度传感器
▉题型2 涡流的应用与防止
【知识点的认识】
1.涡流在生产生活中有利有弊，所以要注意正确的应用涡流的作用以及减轻涡流带来的危害。
2.应用
（1）利用涡流的热效应
真空冶炼炉、电磁炉等
（2）利用涡流的磁效应
探雷器、机场与车站和重要活动场所的安检门、高考考场的探测器等
3.防止
电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器，减小涡流的方法为，用电阻率较大且涂有绝缘材料的硅钢板材叠加做成铁芯。
3．下面对四幅图片中所涉及物理知识的描述，正确的是（ ）
A．甲图中小磁针转动是由于电流产生的电场对小磁针有作用力
B．乙图中回旋加速器通过磁场加速粒子
C．丙图中高频冶炼炉利用涡流热效应工作
D．丁图中无线充电过程利用了接触起电原理
▉题型3 自感现象与自感系数
【知识点的认识】
一、自感
1．概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做 自感电动势．
2．表达式：E＝L．
3．自感系数L
（1）相关因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关．
（2）单位：亨利（H，1mH＝10﹣3H，1μH＝10﹣6H）．
4．自感电动势的方向：由楞次定律可知，自感电动势总是阻碍原来导体中电流的变化．当回路中的电流增加时，自感电动势和原来电流的方向相反；当回路中的电流减小时，自感电动势和原来电流的方向相同．自感对电路中的电流变化有阻碍作用，使电流不能突变．
4．如图所示，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，闭合开关S时，A、B两灯立刻达到相同的亮度
B．图甲中，闭合开关S足够长时间后再断开，A、B两灯逐渐变暗，同时熄灭
C．图乙中，闭合开关S足够长时间后，A灯发光，B灯不发光
D．图乙中，闭合开关S足够长时间后再断开，流过B灯中的电流反向并逐渐减小至零
（多选）5．在如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可忽略，下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S，A2先亮，A1后亮，最后一样亮
B．闭合开关S，A1和A2始终一样亮
C．断开开关S，A1和A2都要过一会儿才熄灭
D．断开开关S，A2立即熄灭，A1过一会儿才熄灭
▉题型4 自感线圈对电路的影响
【知识点的认识】
1.对自感现象的分析思路
（1）明确通过自感线圈的电流大小的变化情况（是增大还是减小）。
（2）根据“增反减同”，判断自感电动势的方向。
（3）分析阻碍的结果：当电流增大时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；当电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小。
2.自感现象中，灯泡的亮度变化问题（通电自感和断电自感的比较）
通电自感 断电自感
电路图
器材 要求 A1、A2同规格，R＝RL，L较大（有铁芯） L很大（有铁芯）
现象 在S闭合瞬间，灯A2立即亮起来，灯A1逐渐变亮，最终一样亮 在开关S断开时，灯A渐渐熄灭或闪亮一下再熄灭
原因 由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过灯A1的电流比流过灯A2的电流增加得慢 S断开时，线圈L产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；灯A中电流反向不会立即熄灭．若RL＜RA，原来的IL＞IA，则A灯熄灭前要闪亮一下．若RL≥RA，原来的电流IL≤IA，则灯A逐渐熄灭不再闪亮一下
能量转 化情况 电能转化为磁场能 磁场能转化为电能
6．如图所示，A、B、C是三只完全相同的灯泡，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S瞬间，A和C立即亮、B逐渐变亮
B．闭合开关S，电路稳定后，B、C灯不亮、A灯亮
C．断开开关S瞬间，b点电势低于a点电势
D．断开开关S瞬间，A闪亮后逐渐熄灭
7．在如图所示电路中，三个灯泡完全相同，电感的直流电阻和灯泡电阻相等。闭合开关S，电路稳定后，将开关S断开，下列对于S断开后各元件说法中正确的是（ ）
A．灯泡A1突然熄灭
B．灯泡A1先闪亮一下再逐渐熄灭
C．灯泡A2逐渐熄灭
D．灯泡A3逐渐熄灭
8．如图所示，A、B是两个完全相同的小灯泡，L是自感系数很大且电阻不计的电感线圈，电源内阻不计。若最初S是断开的，那么下列描述中正确的是（ ）
A．刚闭合S时，A灯立即亮，B灯延迟一段时间才亮
B．刚闭合S时，A灯延迟一段时间才亮，B灯立即亮
C．闭合S电路稳定后，A灯变得比刚闭合S时更亮，B灯则会熄灭
D．闭合S电路稳定后再断开S时，A灯会闪亮一下再熄灭
9．如图所示，电源的电动势恒定不变，L是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻不可忽略，A、B两灯泡的阻值相等，闭合开关S，电路稳定后A、B均恰好正常发光。下列说法正确的是（ ）
A．断开开关S，A会闪亮一下，然后逐渐熄灭
B．断开开关S，流过A的电流方向与原来相反
C．断开开关S，流过B的电流方向与原来相反
D．断开开关S，流过L的电流方向与原来相反
10．如图所示，灯泡LA、LB完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略．则（ ）
A．S闭合的瞬间，LA、LB同时发光，接着LA变暗、LB更亮，最后LA熄灭
B．S闭合的瞬间，LA不亮，LB立即亮
C．S闭合的瞬间，LA、LB都不立即亮
D．稳定后再断开S的瞬间，LB熄灭，LA闪亮后熄灭，且闪亮时电流方向向右
11．如图所示，两个灯泡A1和A2的规格相同，A1与线圈L串联后接到电路中，A2与可变电阻R串联后接到电路中，先闭合开关S，调节R，使两个灯泡的亮度相同，再调节R1，使它们正常发光，下列说法正确的是（ ）
A．断开开关S后，A1、A2立即熄灭
B．断开开关S后，A1逐渐熄灭，A2立即熄灭
C．断开开关S后，A2闪亮一下再熄灭
D．断开开关S后，A1、A2都逐渐变暗，且同时熄灭
12．如图所示电路中，L是一个带铁芯的线圈，直流电阻不计，合上开关S，电路稳定时两灯泡都正常发光，且亮度相同，则（ ）
A．闭合开关S，A灯逐渐变亮
B．A灯电阻小于B灯电阻
C．断开开关S，A灯立即熄灭
D．断开开关S，B灯闪亮一下后熄灭
13．如图甲所示的电路中，灯泡电阻为R，A1、A2为完全相同的电流传感器（内阻不计）。闭合开关K，得到如图乙所示的I﹣t图像，电源电动势为E，内阻r，则（ ）
A．
B．
C．断开开关时，小灯泡会明显闪亮后逐渐熄灭
D．闭合开关时，自感线圈中电流为零，其自感电动势也为零
14．为了探究自感现象，某同学设计了如图所示的电路，A、B为两个完全相同的灯泡，L为带铁芯的线圈，其电阻与小灯泡的电阻相等，D1、D2为理想二极管（反向电阻极大，正向电阻为0），R为定值电阻，电源的电动势为E。现闭合开关S，B灯立刻变亮，由于二极管的单向导电性，A灯始终不亮，待电路稳定后，下列说法正确的是（ ）
A．断开开关S后，灯泡A仍然不亮
B．断开开关S后，灯泡B逐渐熄灭
C．断开开关S后，灯泡A闪亮一下后逐渐熄灭
D．断开开关S的瞬间，线圈L两端的电压等于E
15．如图所示，A、B两灯相同，L是带铁芯的电阻可不计的线圈，下列说法中正确的是（ ）
A．开关K合上瞬间，A灯先亮，B灯后亮
B．K合上稳定后，A、B同时亮着
C．K断开瞬间，A、B同时熄灭
D．K断开瞬间，B立即熄灭，A过一会儿再熄灭
16．如图所示，自感线圈L存在一定的直流电阻RL，将它和电阻为R的灯泡A并联后接在电源的两端，先让电键S闭合，待电路稳定后再断开电键，则（ ）
A．闭合电键S，灯泡A要过一段时间才亮
B．断开电键S的瞬间，流过灯泡的电流与合上电键时流过灯泡的电流方向相同
C．若RL＜R，断开电键S灯泡A将闪亮一下后逐渐熄灭
D．若RL＞R，要使断开电键S后灯泡A闪亮一下再熄灭，可以更换一个自感系数更大且阻值仍然为R L的线圈，来达成这一目的
17．如图所示，将带铁芯的电感器L与灯泡A串联，再与另一个完全相同的灯泡B并联，接在以正弦交流信号发生器为电源的两端。通过调节交流信号发生器上的旋钮，可以改变输出电压和信号的频率。闭合开关S，A、B两灯均发光。关于该实验，下列说法中正确的是（ ）
A．保持交流信号频率不变，适当提高输出电压，发现A灯始终比B灯亮
B．保持输出电压不变，提高交流信号频率，发现A、B灯均变亮
C．保持输出电压和信号频率不变，撤去铁芯后，发现A灯比原来亮
D．断开开关S，发现A灯闪亮一下，然后熄灭
18．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（ ）
A．图1中，A1与L1的电阻值相同
B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流
C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同
D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
（多选）19．如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，则（ ）
A．S闭合瞬间，B灯立即亮，A灯缓慢亮
B．电路接通稳定后，A、B灯亮度相同
C．电路接通稳定后，断开S，A灯闪亮，随后逐渐熄灭
D．电路接通稳定后，断开S瞬间，b点的电势低于a点
（多选）20．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈．实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同．下列说法正确的是（ ）
A．图1中，L1的电阻大于A1的电阻
B．图1中，A1闪亮时，流过A1的电流方向向左
C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同
D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流等大
（多选）21．在如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，C是电容足够大的电容器，D是理想二极管，L是一个自感系数较大的线圈，且L的直流电阻与灯泡的电阻相同。电路接通稳定后，断开开关S，下列说法正确的是（ ）
A．A灯会闪亮一下，然后逐渐熄灭
B．在灯熄灭前的任意时刻，A，B两灯的电压相同
C．在灯熄灭前的任意时刻，通过B灯的电流是A灯的2倍
D．在灯熄灭前，L中会产生自感电动势
▉题型5 日光镇流器的作用和原理
【知识点的认识】
日光灯的工作原理
1．日光灯发光原理
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．其发光原理如下流程：
2．启动器的作用
（1）构造：如图所示，它是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装上两个电极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的U形动触片．
（2）作用：当开关闭合时，电源把电压加在启动器两极之间，使氖气放电发出辉光，辉光产生的热量使双金属片受热膨胀，内层膨胀幅度大一些，使U形动触片膨胀伸长跟静触片接触而把电路导通，于是镇流器中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，在电路突然中断瞬间，镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压，这个高压和电源电压加在灯管两端使灯管中的汞蒸气开始放电导通，使日光灯发光．
归纳一句：利用氖管的辉光放电，起着自动把电路接通和断开为镇流器产生瞬时自感高压的作用．
3．镇流器的作用：
镇流器是一个带铁芯的线圈，其自感系数很大．镇流器在日光灯启动阶段和正常发光阶段，起着不尽相同的作用，具体表现为：
（1）在灯管启动时，镇流器能够产生一个高出电源电压很多的瞬时电压，使日光灯内的气体导电，而被点燃；在日光灯启动后，因为日光灯的电阻变得很小，只允许通过不大的电流，否则就会将灯管烧坏．这时加在灯管两端的电压低于电源电压，此要求也是通过镇流器来实现的．
（2）日光灯的工作过程分为预热阶段、点燃阶段和正常发光阶段．在不同阶段，镇流器的作用不同．在点燃时，镇流器的作用是提供瞬时电压；在正常发光时，镇流器起降压限流作用．
22．在如图所示的日光灯工作原理电路图中：
（1）开关闭合前，启动器的静触片和动触片是 （填“接通的”或“断开的”）；
（2）日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片 （填“接通”或“断开”），镇流器起着 作用，保证日光灯正常工作。第2章 第3节 自感现象与涡流
题型1 涡流的产生及原理 题型2 涡流的应用与防止
题型3 自感现象与自感系数 题型4 自感线圈对电路的影响
题型5 日光镇流器的作用和原理
▉题型1 涡流的产生及原理
【知识点的认识】
一、涡流的定义与产生原理
将一金属块放在变化的磁场中，穿过金属块的磁通量发生变化，金属块内部就会产生感应电流，这种电流在金属块内部形成闭合回路，就像漩涡一样，我们把这种感应电流称为涡电流，简称涡流。
由于整块金属的电阻很小，所以涡电流常常很大．涡电流会引起铁心发热，这不仅损耗了大量的电能，而且还可能烧坏设备．
二、涡流的两种效应及应用
（1）涡流的热效应：利用涡流在回路中产生的热量冶炼金属的高频炉；家庭中使用的电磁灶．
（2）涡流的磁效应：利用涡流所产生的磁场进行电磁阻尼和电磁驱动．
三、涡流的本质
在理解涡流时，要注意涡流的本质是由于电磁感应而产生的，它的产生仍然符合感应电流产生的条件（有磁通量的改变，具体形式是有磁场的变化或导体切割磁感线），特殊之处在于感应电流不是在线状回路中产生的，而是在块状金属中产生的．
四、对涡流的理解
要注意到涡流产生的特点，从而理解涡流的两种效应的应用．涡流是在金属块内部产生的，因而加热电路无需和被加热材料直接接触，起到感应加热的作用．另外金属的电阻率一般较低，故而涡电流的强度一般很大，因而热效应和磁效应很明显，所以在应用时要特别重视．
1．如图所示，一根长为1.25m的无缝空心铝管竖直放置，把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，磁体直径略小于铝管的内径。让磁体从管口处由静止下落，在下落的过程中始终没有跟铝管内壁发生接触，重力加速度g取10m/s2。有关磁体在铝管中下落的过程，下列说法可能正确的是（ ）
A．磁体经0.5s穿出铝管
B．磁体受到铝管中涡流的作用力方向先向上后向下
C．磁体可能一直做加速运动
D．磁体的机械能先增大后减小
【答案】C
【解答】解：ABC．若磁体做自由落体运动，则由运动学公式得：
其中h＝1.25m
代入数据解得：t＝0.5s
因为是无缝空心铝管，所以磁体下落时会产生电磁感应，故会出现涡流，根据楞次定律可知会产生阻力，阻碍磁体的下落，磁体受到铝管中涡流的作用力方向一直向上，开始时，速度较小，阻力小于重力，合力向下，当速度逐渐增大时，磁体所受阻力也增大，加速度减小，因为磁体受到铝管中涡流的作用力方向一直向上，所以小球的运动时间一定比自由落体时的时间长，磁体也可能没有达到最大速度就穿过了铝管，一直做加速运动，故AB错误，故C正确；
D．由于一直存在阻力做负功，所以磁体的机械能一直减小，故D错误。
故选：C。
2．下列有关说法正确的是（ ）
A．金属探测器是利用涡流来工作的
B．电容器所带的电量越多，电容就越大
C．通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用
D．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用了温度传感器
【答案】A
【解答】解：A．当穿过金属探测器的磁通量发生变化时，金属探测器就会产生感应电流，发出警报，金属探测器是利用涡流来工作的，故A正确；
B．电容器的大小与电容器的带电量无关，是由电容器本身的性质决定的，故B错误；
C．若通电直导线的方向与磁场的方向平行，通电导线不受安培力的作用，故C错误；
D．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用了电化学传感器，故D错误。
故选：A。
▉题型2 涡流的应用与防止
【知识点的认识】
1.涡流在生产生活中有利有弊，所以要注意正确的应用涡流的作用以及减轻涡流带来的危害。
2.应用
（1）利用涡流的热效应
真空冶炼炉、电磁炉等
（2）利用涡流的磁效应
探雷器、机场与车站和重要活动场所的安检门、高考考场的探测器等
3.防止
电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器，减小涡流的方法为，用电阻率较大且涂有绝缘材料的硅钢板材叠加做成铁芯。
3．下面对四幅图片中所涉及物理知识的描述，正确的是（ ）
A．甲图中小磁针转动是由于电流产生的电场对小磁针有作用力
B．乙图中回旋加速器通过磁场加速粒子
C．丙图中高频冶炼炉利用涡流热效应工作
D．丁图中无线充电过程利用了接触起电原理
【答案】C
【解答】解：A、甲图中小磁针转动是由于电流产生的磁场对小磁针有作用力，故A错误；
B、乙图中回旋加速器通过电场加速粒子的，故B错误；
C、丙图中高频冶炼炉是利用涡流热效应工作的，故C正确；
D、丁图中无线充电过程利用了互感原理，故D错误。
故选：C。
▉题型3 自感现象与自感系数
【知识点的认识】
一、自感
1．概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做 自感电动势．
2．表达式：E＝L．
3．自感系数L
（1）相关因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关．
（2）单位：亨利（H，1mH＝10﹣3H，1μH＝10﹣6H）．
4．自感电动势的方向：由楞次定律可知，自感电动势总是阻碍原来导体中电流的变化．当回路中的电流增加时，自感电动势和原来电流的方向相反；当回路中的电流减小时，自感电动势和原来电流的方向相同．自感对电路中的电流变化有阻碍作用，使电流不能突变．
4．如图所示，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，闭合开关S时，A、B两灯立刻达到相同的亮度
B．图甲中，闭合开关S足够长时间后再断开，A、B两灯逐渐变暗，同时熄灭
C．图乙中，闭合开关S足够长时间后，A灯发光，B灯不发光
D．图乙中，闭合开关S足够长时间后再断开，流过B灯中的电流反向并逐渐减小至零
【答案】B
【解答】解：A、图甲中，开关S闭合的瞬间，电源的电压同时加到两支路的两端，B灯立即发光。由于线圈的自感阻碍，A灯后发光，灯A逐渐变亮；由于线圈的电阻忽略不计，则最后两灯一样亮，故A错误；
B、断开开关S的瞬间，线圈与两灯一起构成一个自感回路，流过线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当电源，两灯逐渐同时熄灭，故B正确。
C、图乙中，闭合开关S足够长时间后，因线圈L的直流电阻为零，电路稳定后A被短路熄灭，B变得更亮，稳定在一定亮度，故C错误；
D、闭合S足够长时间后再断开，电容器与B构成回路，电容器要对B放电，放电电流逐渐减小，但流过B中的电流并没有反向，故D错误。
故选：B。
（多选）5．在如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可忽略，下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S，A2先亮，A1后亮，最后一样亮
B．闭合开关S，A1和A2始终一样亮
C．断开开关S，A1和A2都要过一会儿才熄灭
D．断开开关S，A2立即熄灭，A1过一会儿才熄灭
【答案】AC
【解答】解：A、合上开关接通电路，A2立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过A1的电流慢慢变大，最后两灯泡的电压一样大，所以一样亮。故A正确，B错误；
C、断开开关切断电路时，通过A2的用来的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过A1的电流会慢慢变小，并且通过A2，所以两灯泡一起过一会儿熄灭。故C正确D错误。
故选：AC。
▉题型4 自感线圈对电路的影响
【知识点的认识】
1.对自感现象的分析思路
（1）明确通过自感线圈的电流大小的变化情况（是增大还是减小）。
（2）根据“增反减同”，判断自感电动势的方向。
（3）分析阻碍的结果：当电流增大时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；当电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小。
2.自感现象中，灯泡的亮度变化问题（通电自感和断电自感的比较）
通电自感 断电自感
电路图
器材 要求 A1、A2同规格，R＝RL，L较大（有铁芯） L很大（有铁芯）
现象 在S闭合瞬间，灯A2立即亮起来，灯A1逐渐变亮，最终一样亮 在开关S断开时，灯A渐渐熄灭或闪亮一下再熄灭
原因 由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过灯A1的电流比流过灯A2的电流增加得慢 S断开时，线圈L产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；灯A中电流反向不会立即熄灭．若RL＜RA，原来的IL＞IA，则A灯熄灭前要闪亮一下．若RL≥RA，原来的电流IL≤IA，则灯A逐渐熄灭不再闪亮一下
能量转 化情况 电能转化为磁场能 磁场能转化为电能
6．如图所示，A、B、C是三只完全相同的灯泡，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S瞬间，A和C立即亮、B逐渐变亮
B．闭合开关S，电路稳定后，B、C灯不亮、A灯亮
C．断开开关S瞬间，b点电势低于a点电势
D．断开开关S瞬间，A闪亮后逐渐熄灭
【答案】D
【解答】解：A、闭合开关S瞬间，自感线圈L产生自感电动势阻碍电流增大，由于线圈L与并联的灯泡B、C串联，该支路电流只能缓慢增加，因此B、C两灯均逐渐变亮；灯泡A直接与电源相连，立即达到最亮，故A错误；
B、电路达到稳定状态后，忽略线圈L的电阻，其可视为导线，此时灯泡A、B、C均能正常发光，故B错误；
C、断开开关S瞬间，线圈L产生自感电动势，其电流方向维持不变（仍为a→b），此时线圈相当于一个电源，电流从b端流出，依次经过灯泡B、C和灯泡A后回到a端，因此b点电势高于a点电势，故C错误；
D、电路稳定时，通过灯泡A的电流为，通过线圈L的电流；断开S瞬间，线圈L产生的自感电流维持在稳定值IL并流过灯泡A，使得流过A的电流瞬时增大为原来的2倍，根据电功率公式P＝I2R可知，其功率变为原来的4倍，因此灯泡A会闪亮一下再逐渐熄灭，故D正确。
故选：D。
7．在如图所示电路中，三个灯泡完全相同，电感的直流电阻和灯泡电阻相等。闭合开关S，电路稳定后，将开关S断开，下列对于S断开后各元件说法中正确的是（ ）
A．灯泡A1突然熄灭
B．灯泡A1先闪亮一下再逐渐熄灭
C．灯泡A2逐渐熄灭
D．灯泡A3逐渐熄灭
【答案】C
【解答】解：三个灯泡完全相同，线圈直流电阻和灯泡电阻相等，可知闭合S稳定后，流过灯泡A1的电流比灯泡A2流过的电流大。某时刻将开关S断开，灯泡A3立即熄灭，而线圈的自感电动势阻碍电流减小，线圈相当于电源，与灯泡A1、灯泡A2重新形成回路，使得灯泡A1、灯泡A2都慢慢熄灭，但都不会闪亮，故ABD错误，C正确。
故选：C。
8．如图所示，A、B是两个完全相同的小灯泡，L是自感系数很大且电阻不计的电感线圈，电源内阻不计。若最初S是断开的，那么下列描述中正确的是（ ）
A．刚闭合S时，A灯立即亮，B灯延迟一段时间才亮
B．刚闭合S时，A灯延迟一段时间才亮，B灯立即亮
C．闭合S电路稳定后，A灯变得比刚闭合S时更亮，B灯则会熄灭
D．闭合S电路稳定后再断开S时，A灯会闪亮一下再熄灭
【答案】C
【解答】解：AB．接通S电源瞬间，电压直接加在两个灯泡上，所以灯泡A、B会同时变亮，故AB错误；
C．待电路稳定后，由于线圈的电阻不计，B灯相当于与一段导线并联，B灯被短路所以将会熄灭，电源只给A灯供电，A灯将变得更亮，故C正确；
D．再断开S时，A灯与电路断开将立即熄灭，而B灯与电感线圈构成闭合电路，由于线圈的自感现象，B灯会先亮一下后再熄灭，故D错误。
故选：C。
9．如图所示，电源的电动势恒定不变，L是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻不可忽略，A、B两灯泡的阻值相等，闭合开关S，电路稳定后A、B均恰好正常发光。下列说法正确的是（ ）
A．断开开关S，A会闪亮一下，然后逐渐熄灭
B．断开开关S，流过A的电流方向与原来相反
C．断开开关S，流过B的电流方向与原来相反
D．断开开关S，流过L的电流方向与原来相反
【答案】B
【解答】解：线圈L的直流电阻不可忽略，A、B两灯泡的阻值相等，则A、B正常发光时，流过A的电流大于流过B的电流，断开开关S，线圈L、A和B重新形成回路，线圈相当于电源，流过A的电流方向与原来相反，流过L的电流方向与原来相同，流过A的电流瞬间变为与B一样大，所以A不会闪亮一下，故B正确，ACD错误。
故选：B。
10．如图所示，灯泡LA、LB完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略．则（ ）
A．S闭合的瞬间，LA、LB同时发光，接着LA变暗、LB更亮，最后LA熄灭
B．S闭合的瞬间，LA不亮，LB立即亮
C．S闭合的瞬间，LA、LB都不立即亮
D．稳定后再断开S的瞬间，LB熄灭，LA闪亮后熄灭，且闪亮时电流方向向右
【答案】A
【解答】解：A、开关S闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以A、B同时发光。由于线圈的电阻可以忽略，灯A逐渐被短路，流过A灯的电流逐渐减小，流过B灯的电流逐渐增大，则A灯变暗，B灯变亮，最后LA熄灭。故A正确，BC错误；
D、断开开关S切断电路时，通过B的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，线圈与灯A构成回路，所以电流会通过A，所以灯泡A闪亮后熄灭；由于自感回路内的电流的方向与线圈中原来的方向相同，所以且通过A的电流方向向左。故D错误。
故选：A。
11．如图所示，两个灯泡A1和A2的规格相同，A1与线圈L串联后接到电路中，A2与可变电阻R串联后接到电路中，先闭合开关S，调节R，使两个灯泡的亮度相同，再调节R1，使它们正常发光，下列说法正确的是（ ）
A．断开开关S后，A1、A2立即熄灭
B．断开开关S后，A1逐渐熄灭，A2立即熄灭
C．断开开关S后，A2闪亮一下再熄灭
D．断开开关S后，A1、A2都逐渐变暗，且同时熄灭
【答案】D
【解答】解：断开开关S，A1 和A2与L、R构成一个闭合回路，由于自感，A1 和A2都要过一会儿才熄灭，由于电路中的电流稳定时两个灯泡的亮度是相同的，所以A2不会闪亮一下，故ABC错误，D正确。
故选：D。
12．如图所示电路中，L是一个带铁芯的线圈，直流电阻不计，合上开关S，电路稳定时两灯泡都正常发光，且亮度相同，则（ ）
A．闭合开关S，A灯逐渐变亮
B．A灯电阻小于B灯电阻
C．断开开关S，A灯立即熄灭
D．断开开关S，B灯闪亮一下后熄灭
【答案】A
【解答】解：A.闭合开关S，线圈L中产生自感电动势阻碍电流的增加，可知A灯逐渐变亮，故A正确；
B.因为L直流电阻不计，合上开关S，电路稳定时两灯泡都正常发光，两灯是并联在电路中，两端电压相等，且亮度相同，即消耗的电功率相等，所以两灯电阻相同，故B错误；
CD.断开开关S，则通过B灯的电流立即消失，而由于线圈L中产生自感电动势阻碍电流的减小，则通过L的电流要在A灯和B灯中重新组成回路，使得两灯均慢慢熄灭，因电键S闭合稳定时，通过两灯的电流相等，则当断开开关S时，B灯不会闪亮，故CD错误。
故选：A。
13．如图甲所示的电路中，灯泡电阻为R，A1、A2为完全相同的电流传感器（内阻不计）。闭合开关K，得到如图乙所示的I﹣t图像，电源电动势为E，内阻r，则（ ）
A．
B．
C．断开开关时，小灯泡会明显闪亮后逐渐熄灭
D．闭合开关时，自感线圈中电流为零，其自感电动势也为零
【答案】B
【解答】解：AB.由图乙可知，当t＝t0时，自感线圈中电流为零，流过灯泡支路的电流为I1，根据闭合回路欧姆定律有
E＝I1r+I1R
当t＝t1时，电路稳定，两支路电流相等为I2，干路电流为2I2，根据闭合回路欧姆定律有
E＝2I2r+I2R
联立解得：，，故A错误，B正确；
C.由图乙可知，电路稳定后，两支路电流相等，则断开开关时，小灯泡不会闪亮后逐渐熄灭，故C错误；
D.闭合开关时，自感线圈中电流为零，但由于电流变化，自感电动势不为零，故D错误。
故选：B。
14．为了探究自感现象，某同学设计了如图所示的电路，A、B为两个完全相同的灯泡，L为带铁芯的线圈，其电阻与小灯泡的电阻相等，D1、D2为理想二极管（反向电阻极大，正向电阻为0），R为定值电阻，电源的电动势为E。现闭合开关S，B灯立刻变亮，由于二极管的单向导电性，A灯始终不亮，待电路稳定后，下列说法正确的是（ ）
A．断开开关S后，灯泡A仍然不亮
B．断开开关S后，灯泡B逐渐熄灭
C．断开开关S后，灯泡A闪亮一下后逐渐熄灭
D．断开开关S的瞬间，线圈L两端的电压等于E
【答案】C
【解答】解：AC．断开开关S后，线圈产生感应电动势，右端的电势高于左端电势，灯泡A所在支路的二极管导通，所以A灯会闪亮一下再渐渐熄灭，故A错误，C正确；
B．断开开关S后，线圈产生感应电动势，右端的电势高于左端电势，由于二极管的单向导通性，灯泡B的电流立刻为零，B灯立即熄灭，故B错误；
D．稳定时，线圈L两端的电压小于电源电动势E，断开开关S的瞬间，线圈L两端的电压小于E，故D错误。
故选：C。
15．如图所示，A、B两灯相同，L是带铁芯的电阻可不计的线圈，下列说法中正确的是（ ）
A．开关K合上瞬间，A灯先亮，B灯后亮
B．K合上稳定后，A、B同时亮着
C．K断开瞬间，A、B同时熄灭
D．K断开瞬间，B立即熄灭，A过一会儿再熄灭
【答案】D
【解答】解：AB、开关K闭合的瞬间，由于电磁感应现象，线圈上的电流不能立即变大，AB亮灯串联，两灯同时获得电压，所以A、B同时发光。由于线圈的电阻可以忽略，灯A逐渐被短路，流过A灯的电流逐渐减小最后熄灭，B灯电流逐渐增大，所以K合上稳定后，A熄灭、B亮着，故A错误，B错误；
CD、K断开瞬间，L线圈阻碍电流的减小，A灯和线圈构成回路，所以A灯会闪亮一下且过一会儿再熄灭，B灯没有与线圈构成回路所以立即熄灭，故C错误，D正确。
故选：D。
16．如图所示，自感线圈L存在一定的直流电阻RL，将它和电阻为R的灯泡A并联后接在电源的两端，先让电键S闭合，待电路稳定后再断开电键，则（ ）
A．闭合电键S，灯泡A要过一段时间才亮
B．断开电键S的瞬间，流过灯泡的电流与合上电键时流过灯泡的电流方向相同
C．若RL＜R，断开电键S灯泡A将闪亮一下后逐渐熄灭
D．若RL＞R，要使断开电键S后灯泡A闪亮一下再熄灭，可以更换一个自感系数更大且阻值仍然为R L的线圈，来达成这一目的
【答案】C
【解答】解：A、闭合电键S，灯泡A立即变亮，故A错误；
B、断开开关S时，线圈中电流减小，产生感应电动势，相当于电源，线圈中感应电流方向与原电流方向相同，与灯泡A组成的回路，所以流过灯泡的电流与合上电键时流过灯泡的电流方向相反，故B错误；
C、若RL＜R，闭合电键S稳定时，流过线圈的电流大于灯泡的电流，断开电键S灯泡A将闪亮一下后逐渐熄灭，故C正确；
D、若RL＞R，闭合电键S稳定时，流过线圈的电流小于灯泡的电流，断开电键S后灯泡A不会闪亮，故D错误。
故选：C。
17．如图所示，将带铁芯的电感器L与灯泡A串联，再与另一个完全相同的灯泡B并联，接在以正弦交流信号发生器为电源的两端。通过调节交流信号发生器上的旋钮，可以改变输出电压和信号的频率。闭合开关S，A、B两灯均发光。关于该实验，下列说法中正确的是（ ）
A．保持交流信号频率不变，适当提高输出电压，发现A灯始终比B灯亮
B．保持输出电压不变，提高交流信号频率，发现A、B灯均变亮
C．保持输出电压和信号频率不变，撤去铁芯后，发现A灯比原来亮
D．断开开关S，发现A灯闪亮一下，然后熄灭
【答案】C
【解答】解：A、电感线圈对交流电有阻碍作用，所以流过A的电流始终小于流过B的电流，则保持交流信号频率不变，适当提高输出电压，发现A灯始终比B灯暗。故A错误；
B、保持输出电压不变，发现B灯亮度不变；保持输出电压不变，提高交流信号频率，线圈对交流电的阻碍作用增大，则A灯变暗。故B错误；
C、保持输出电压和信号频率不变，撤去铁芯后，线圈对交流电的阻碍作用减小，发现A灯比原来亮。故C正确；
D、待电路稳定后断开开关，L中产生自感电动势，相当于电源，A、B两灯串联，同时逐渐变暗，两灯不会闪亮。故D错误
故选：C。
18．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（ ）
A．图1中，A1与L1的电阻值相同
B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流
C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同
D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
【答案】C
【解答】解：A、图1中，断开S1的瞬间，A1灯闪亮，是因为电路稳定时，A1的电流小于L的电流，则可知L的电阻小于A1的电阻，故A错误；
B、图1中，闭合S1，电路稳定后，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，说明灯泡中的电流小于线圈中的电流，故B错误；
C、图2中，因为要观察两只灯泡发光的亮度变化，两个支路的总电阻相同，因两个灯泡电阻相同，所以变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确；
D、图2中，闭合S2瞬间，L2对电流有阻碍作用，所以L2中电流与变阻器R中电流不相等，故D错误。
故选：C。
（多选）19．如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，则（ ）
A．S闭合瞬间，B灯立即亮，A灯缓慢亮
B．电路接通稳定后，A、B灯亮度相同
C．电路接通稳定后，断开S，A灯闪亮，随后逐渐熄灭
D．电路接通稳定后，断开S瞬间，b点的电势低于a点
【答案】CD
【解答】解：A．电路中，灯泡A与线圈L并联后与灯泡B串联，S闭合的瞬间，通过L的电流等于零，A、B灯都立即亮，故A错误；
B．电路接通稳定后，L相当于导线，A灯被短路，A灯熄灭，B灯两端电压变大，B灯变亮，最后B灯比A灯亮，故B错误；
C．电路接通稳定后，L相当于导线，A灯熄灭，断开S的瞬间，L相当于电源给A灯供电，A灯又亮了，然后A灯逐渐熄灭，所以A灯闪一下后逐渐熄灭，故C正确；
D．电路接通稳定时，通过L的电流方向向左，断开S的瞬间，L相当于电源阻碍电流减小，产生向左的电流，a是电源的正极，b是电源的负极，b点的电势低于a点，故D正确。
故选：CD。
（多选）20．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈．实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同．下列说法正确的是（ ）
A．图1中，L1的电阻大于A1的电阻
B．图1中，A1闪亮时，流过A1的电流方向向左
C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同
D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流等大
【答案】BC
【解答】解：A、图1中，闭合S1，电路稳定后，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，说明电路中的电流稳定时灯泡A1中的电流小于线圈L1中的电流，则可知L1的电阻小于A1的电阻，故A错误；
B、图1中断开开关S1瞬间，线圈与灯泡组成自感回路，线圈产生的自感电动势阻碍其自身电流的减小，所以流过线圈的电流方向不变，流过A1的电流方向向左，故B正确；
C、图2中，因为最终A2与A3的亮度相同，则两个支路的总电阻相同，因两个灯泡电阻相同，所以变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确；
D、图2中，闭合S2瞬间，L2对电流有阻碍作用，所以L2中电流与变阻器R中电流不相等，故D错误；
故选：BC。
（多选）21．在如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，C是电容足够大的电容器，D是理想二极管，L是一个自感系数较大的线圈，且L的直流电阻与灯泡的电阻相同。电路接通稳定后，断开开关S，下列说法正确的是（ ）
A．A灯会闪亮一下，然后逐渐熄灭
B．在灯熄灭前的任意时刻，A，B两灯的电压相同
C．在灯熄灭前的任意时刻，通过B灯的电流是A灯的2倍
D．在灯熄灭前，L中会产生自感电动势
【答案】AD
【解答】解：A.断开开关后，电源不能给灯A、B及线圈L供电，通过线圈L的电流减小，线圈中会产生自感电动势，方向向右，由于二极管的单向导电性，线圈的感应电动势并不能二极管与灯A形成回路；断电后，电容器C与灯A、B组成闭合回路，有放电电流从电容器的下极板逆时针通过灯B、A，再回到上极板，通过灯A的电流瞬间变大（原来电路中的电流只有部分通过灯A），因此灯A要闪亮一下，随着电容器的放电，灯AB逐渐熄灭，故A正确。
BC.在未断开开关前的电路稳定状态，电容器支路无电流通过，二极管导通，相当于导线，灯A与线圈L并联后再与灯B串联；由于灯A与线圈并联后的电阻与灯B的电阻不相等，根据电压的分配原则，灯A与灯B两端的电压不相等；由于线圈L不是纯电阻电路，欧姆定律不适用，通过线圈L的电流不等于通过灯A的电流，因此通过灯B的电流不是通过灯A的电流的2倍，故BC错误。
D.在未断开开关前的电路稳定状态，通过线圈的电流不发生变化，线圈中不会产生感应电动势；在断开开关后，灯A、B熄灭以前，通过线圈L的电流减小，线圈L会产生自感电动势，方向向右，故D错误。
故选：AD。
▉题型5 日光镇流器的作用和原理
【知识点的认识】
日光灯的工作原理
1．日光灯发光原理
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．其发光原理如下流程：
2．启动器的作用
（1）构造：如图所示，它是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装上两个电极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的U形动触片．
（2）作用：当开关闭合时，电源把电压加在启动器两极之间，使氖气放电发出辉光，辉光产生的热量使双金属片受热膨胀，内层膨胀幅度大一些，使U形动触片膨胀伸长跟静触片接触而把电路导通，于是镇流器中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，在电路突然中断瞬间，镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压，这个高压和电源电压加在灯管两端使灯管中的汞蒸气开始放电导通，使日光灯发光．
归纳一句：利用氖管的辉光放电，起着自动把电路接通和断开为镇流器产生瞬时自感高压的作用．
3．镇流器的作用：
镇流器是一个带铁芯的线圈，其自感系数很大．镇流器在日光灯启动阶段和正常发光阶段，起着不尽相同的作用，具体表现为：
（1）在灯管启动时，镇流器能够产生一个高出电源电压很多的瞬时电压，使日光灯内的气体导电，而被点燃；在日光灯启动后，因为日光灯的电阻变得很小，只允许通过不大的电流，否则就会将灯管烧坏．这时加在灯管两端的电压低于电源电压，此要求也是通过镇流器来实现的．
（2）日光灯的工作过程分为预热阶段、点燃阶段和正常发光阶段．在不同阶段，镇流器的作用不同．在点燃时，镇流器的作用是提供瞬时电压；在正常发光时，镇流器起降压限流作用．
22．在如图所示的日光灯工作原理电路图中：
（1）开关闭合前，启动器的静触片和动触片是 断开的 （填“接通的”或“断开的”）；
（2）日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片 断开 （填“接通”或“断开”），镇流器起着 限流降压 作用，保证日光灯正常工作。
【答案】断开的；断开；限流降压
【解答】解：（1）开关闭合前，启动器处于未工作状态，静触片和动触片是断开的；
（2）日光灯管中的气体一旦被击穿而使灯管发光后，镇流器中的自感电动势很快降低，此时开关、镇流器、灯管组成闭合回路，又由于回路中为交流电，镇流器中会产生自感电动势阻碍电流的变化，从而使灯管两端的电压降低，启动器中的氖灯不发光，所以正常工作时启动器中的静触片与动触片是断开的，镇流器骑着降压限流的作用。
故答案为：断开的；断开；限流降压
