“三动”快速判断电源开关自感时灯泡亮度的变化_自感系数论文

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在学习通、断电自感时,判定电路中灯泡亮度的变化,是经常涉及到的题目,怎样快速、准确地做出判断是至关重要的。为此笔者在这里谈一下在教学中的心得、体会,以供大家在学习中作为参考。通、断电自感中灯泡亮度的变化,实际上反映的就是灯泡实际功率的变化,即通过灯泡电流的变化,故判断通过灯泡电流的变化是关键。那么怎样判断通过灯泡电流的变化呢?笔者总结了以下三点,现告诉大家:

一、通过灯泡的电流方向的判定

当开关闭合,灯泡与电源相通时,通过灯泡的电流方向由电源决定;若开关断开,切断了电路的电源,由于线圈L的自感,与线圈L相连接的灯泡的电流的方向由线圈决定。

二、线圈在电路中的作用

在开关闭合、断开的瞬间,线圈L在电路中的作用相当于一个“电阻”(有感抗),且自感系数L越大,“电阻”阻值越大;当电路电流稳定,线圈L起连接电路的作用,若线圈有直流电阻应考虑其接入电路的影响。

三、通过线圈的电流变化特点

通过线圈L的电流不能突变。也就是说,刚接通电路时通过线圈L电流只能从零逐渐增大到是开关闭合后电路稳定时通过线圈L的电流),相反,开关断开时,通过线圈L电流只能从逐渐减小到零,线圈L在电路通断瞬间对通过线圈L电流起延迟变化作用。

下面利用五个典型例子,详细介绍怎样应用以上三点解决实际问题:

例1 如图1所示的电路,L为自感线圈,R是一个灯泡,E是电源,当S闭合瞬间,通过灯泡的电流方向是______;当S切断瞬间,通过灯泡的电流方向是______。

图1

解析 S闭合,与电源相通时,灯泡的电流由电源来决定,故灯泡电流方向由a到b;S断开,断开电源时,由于线圈的自感,通过线圈的电流和原电流方向相同,故通过灯泡的电流方向由b到a。

例2 如图2所示,L是自感系数足够大的电感,且其直流电阻为零,是两个相同的小灯泡,如将开关S闭合,等灯泡亮度稳定后再断开,则开关S闭合、断开,灯泡的亮度变化情况是

图2

解析 刚接通电源时,由于线圈自感系数很大,相当于很大的一个“电阻”,。选D。

例3 如图3所示电路中,是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略,下列说法正确的是

图3

解析 当开关S合上时,由于线圈L对电流的变化起延迟作用,选A、D。

例4 演示自感现象的实验电路图如图4所示,L是电感线圈,是规格相同的灯泡,R的阻值与L的直流电阻相同。当开关S由断开到合上时,观察到的自感现象是______,最后达到同样亮。

图4

解析 开关S刚闭合时,由于线圈L对电流的变化的延迟作用,通过的电流从O逐渐达到最大,而通过的电流可立即达到最大,故先亮,电路稳定后,线圈L的直流电阻和R相同,且灯泡的规格相同,因而通过灯泡的电流相同,所以亮度相同。

例5 如图5所示电路中,是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数相当大的线圈,其阻值与R相同,在开关S接通和断开时,灯泡亮暗的顺序是

图5

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