1、自感现象
（1）实验电路
图1为通电自感实验，图2为断电自感实验。
说明：图1中调节R后使两灯泡亮度相同。在图2中流过线圈l的电流大于流过灯泡L的电流，即。
（2）实验现象
在图1中，闭合开关S，灯泡立刻正常发光，而跟线圈L串联的灯泡却是逐渐亮起来。
在图1中，断开开关S，灯泡L并非立即熄灭，而是过一会才逐渐熄灭。
（3）实验分析
①现象分析：
上述两种实验电路中有一个共同点，那就是闭合开关或断开开关时，流过线圈的电流都发生了变化。
概念：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。
说明：自感现象是一种特殊的电磁感应现象。
在断电自感实验中，S断开前后，流过灯泡L的电流方向相反。
②本质分析：
由法拉第电磁感应定律知道，穿过线路的磁通量发生变化时，线路中就产生感应电动势。在自感现象中，由于流过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化而产生自感电动势。
注意：在图1中，通电时产生的自感电动势阻碍线圈的电流增加，故逐渐亮起来；在图2中断电时产生的电动势阻碍线圈的电流减小，当S断开后，灯泡L和线圈l组成了新的闭合电路，自感电动势所提供的电流方向和线圈中原来的电流方向相同，但流过L的电流方向却和原来相反。
小结：自感电动势的作用：总是阻碍导体中原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用。
2、自感电动势与自感系数
（1）自感电动势
在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。其作用是阻碍导体本身电流的变化。
表达式：。
即自感电动势与电流的变化率成正比。其中L为自感系数。
（2）自感电动势的方向
自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，当原来电流增大时，自感电动势与原来电流方向相反；当原来电流在减小时，自感电动势与原来电流方向相同。
（3）自感系数L
①自感系数简称自感或电感，不同的线圈，在电流变化相同的条件下，产生的自感电动势不同，电学中用自感系数来表示线圈的这种特性。
②线圈的长度越长，线圈的面积越大，单位长度上匝数越多，线圈的自感系数越大。线圈中有铁芯比无铁芯时自感系数大。
③单位：亨利，符号H，1H＝。
④物理意义：
表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量。数值上等于通过线圈的电流在1s内改变1A时产生的自感电动势的大小。
问题1：自感现象的原理及其重要的题型
例1. 如图3电路中有两个完全相同的灯泡，线圈L的电阻忽略不计，下列说法中正确的是（ ）。
图3
A. 闭合S时，先亮，后亮，最后一样亮
B. 断开S时，立刻熄灭，过一会熄灭
C. 中的电流始终从a到b
D. 中的电流始终从c到d
答案：A
变式1. 如图4所示的（a）、（b）两个电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯泡L的电阻，接通开关S，使电路达到稳定，灯泡L发光，则（ ）。
图4
A. 在电路（a）中，断开S后，L将逐渐变暗
B. 在电路（a）中，断开S后，L将先变得更亮，然后逐渐变暗
C. 在电路（b）中，断开S后，L将逐渐变暗
D. 在电路（b）中，断开S后，L将先变得更亮，然后逐渐变暗
答案：AD
变式2. 如图5所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计．电键K从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有
图5
A. a先变亮，然后逐渐变暗
B. b先变亮，然后逐渐变暗
C. c先变亮，然后逐渐变暗
D. b、c都逐渐变暗
答案：AD
小结：自感现象的分析思路：通常包括通电自感和断电自感两类基本问题。对通、断电自感现象进行分析时，首先要明确引起自感现象的原因，即通过自感线圈的电流怎样变化，是增大还是减小？当电流增强时（如通电），自感电动势方向与电流方向相反，阻碍电流增强；当电流减小时（如断电），自感电动势方向与电流方向相同，以阻碍电流减小。另外还必须弄清电流的流向，特别是断电情况时的电流流向。必须注意，断电时自感电流的大小，不会超过断电前瞬间线圈中电流的大小。
3、日光灯的电路结构及镇流器、启动器的作用
（1）启动器
利用氖管的辉光放电，起着自动把电路接通和断开的作用。
（2）镇流器
在日光灯点燃时，利用自感现象，产生瞬时高压；在日光灯正常发光时，利用自感现象起降压限流作用。
（3）日光灯的工作原理
日光灯的电路如图6所示。
图6
当开关闭合时，电源把电压加在启动器的两极之间，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，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少，会产生很高的自感电动势，方向与原来电压方向相同，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。
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。当交流电的大小增大时，镇流器上的自感电动势阻碍原电流增大，自感电动势与原电压反向；当交流电的大小减小时，镇流器上的自感电动势阻碍原电流减小，自感电动势与原电压同向。可见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。
问题2、日光灯管模型原理的理解
例2. 如图7所示是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是（ ）。
图7
A. 接通，断开，日光灯就能正常发光
B. 接通，断开，日光灯就能正常发光
C. 断开，接通后，再断开，日光灯就能正常发光
D. 当日光灯正常发光后，再接通，日光灯仍能正常发光
答案：C
变式3. 如图8所示，S为启动器，L为镇流器，其中日光灯的接线图正确的是（ ）
答案：A
4、电磁感应现象中的图象问题
（1）电磁感应现象中图象问题的分析，要抓住磁通量的变化是否均匀，从而推知感应电动势（电流）是否大小恒定。用楞次定律判断出感应电动势（或电流）的方向，从而确定其正负，以及在坐标中的范围。
（2）电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图象，即B－t图象，－t图象、E－t图象和I－t图象。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随线圈位移x变化的图象，即E－x图象和I－x图象。
这些图象问题大体上可分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象，或由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量。
（3）电磁感应现象中图象问题的分析，要抓住磁通量的变化是否均匀，从而推知感应电动势（电流）是否大小恒定。用楞次定律判断出感应电动势（或电流）的方向，从而确定其正负，以及在坐标中的范围。
分析回路中的感应电动势和感应电流的大小及其变化规律，要利用法拉第电磁感应定律来分析。有些图象问题还要画出等效电路图来辅助分析。
（4）另外，要正确解决图象问题，必须能根据图象的意义把图象反映的规律对应到实际过程中去，又能根据实际过程的抽象规律对应到图象中去，最终根据实际过程的物理规律进行判断，这样，才抓住了解决图象问题的根本。
问题3：电磁感应问题与图象的综合
例3. 匀强磁场的磁感应强度B＝0.2T，磁场宽度l＝3m。一正方形金属框边长ad＝l′＝1m，其电阻。金属框以的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图9所示。求：
图9
（1）画出金属框穿过磁场区域的过程中，金属框内感应电流的I－t图线；
（2）画出ab两端电压的U－t图线。
解析：线框的运动过程分为三个阶段：第一阶段cd相当于电源，ab为等效外电路；第二阶段cd和ab相当于开路时两个并联的电源；第三阶段ab相当于电源，cd相当于外电路。如图10所示。
图10
在第一阶段，有
感应电流方向沿逆时针方向，持续时间为
ab两端的电压为
在第二阶段，有
在第三阶段，有
感应电流方向为顺时针方向。
规定逆时针方向为电流正方向，故I－t图线和ab两端的U－t图线分别如图11及图12所示。
图11 图12
变式4. 如图13（a）所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L=0.3m．导轨左端连接R＝0.6的电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面B=0.6T的匀强磁场，磁场区域宽D=0.2 m．细金属棒A1和A2用长为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为r=0.3 ,导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度v=1.0 m/s沿导轨向右穿越磁场，计算从金属棒A1进入磁场（t=0）到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图13（b）中画出．
图13
解析：0－t1（0－0.2s）
A1产生的感应电动势：
电阻R与A2并联的阻值：
所以电阻R两端电压
通过电阻R的电流：
t1－t2（0.2－0.4s）
E=0，I2=0
t2－t3（0.4－0.6s） 同理：I3=0.12A
图略
变式5. 矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图14所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列各图中正确的是
图14
答案：D
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