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巧用线圈的“电流渐变”特性解自感问题

2014-08-31王兴堂

物理通报 2014年1期

王兴堂

(江苏省沛县中学 江苏 徐州 221600)

自感现象是指当线圈中电流变化时,线圈内磁通量变化,从而在线圈自身产生感应电动势的电磁感应现象.产生的感应电动势(又称自感电动势)总是阻碍线圈中电流变化,其 “阻碍”效果,可以从教材中的通电和断电自感实验很好地体现出来.不少教师在教学中发现,学生对于课本实验的理解并不困难,但对于课后练习中稍复杂的自感问题的分析常常束手无策.那么,关于自感问题,究竟应该怎样分析更好呢?

结合多年的教学经验,笔者认为,以电流为抓手,灵活运用自感线圈的电流特性是解决自感问题的有效方法.线圈的电流特性包括:

(1)在自感线圈能构成回路的情况下,外部条件变化,线圈中电流不能突变只能渐变;

(2)当线圈不能构成回路时,线圈中电流立即为零,

(3)当电路稳定后,电流不再变化,线圈相当于一电阻,理想的线圈直流电阻为零.

下面结合实例分两种情况予以分析.

1 自感现象中的瞬时电流问题

在线圈能构成回路的条件下,线圈中电流不能突变,“开关断开瞬间”“开关闭合瞬间”线圈中电流就应等于条件变化前线圈中电流.

图1

【例1】如图1所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路图,L两端并联一只电压表,用来测量自感线圈的直流电压,在测量完毕后,将电路解体时应

A.先断开S1B.先断开S2

C.先拆除电流表 D.先拆除电阻R

解析:由图可知:当开关闭合且稳定时,线圈中有电流,当测量完毕后若先断开S1,断开瞬间,线圈和电压表串联构成回路,线圈中电流应等于没断开前线圈中电流.当这一电流流过电压表时,由于电压表有较大内阻,相当于给电压表加一瞬间高电压,可能会把电压表烧坏;……

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