由一道高考题引起的思考.doc

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1、由一道高考题引起的思考（新沂市第一中学江苏新沂221400）问题（2008年江苏）如图1所示的电路屮，三个相同的灯泡a、b、c和电感LI、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计•电键S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有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都逐渐变暗关于本题的解释很多，较为普遍的一种是：电键S闭合时，电感L1和L2的电流均等于三个灯泡的电流，断开电键S的瞬间，电感上的电流突然减小，三个灯泡均处于回路中，故b、c灯泡由电流逐渐减小，B

2、、C均错，D对；原来每个电感线圈产生感应电动势均加载于灯泡a±,故灯泡&先变亮，然后逐渐变暗，A对；故选A、D.1几点疑惑电键断开的瞬间.(1)电感L1和L2的电流何去何从？(2)b、c灯电流为什么逐渐减小，不可以增大吗？(3)a灯亮一下再熄灭，从何值开始衰减？2理论解释为便于分析设灯泡且、b、c的电流为i,则L1的电流为2i,L2的电流为i(如图2).断开S时，电感L1和L2及灯泡a、b、c,均构成闭合回路，由于自感L1和L2的电流不会马上消失，其中L1的电流将由2i逐渐减小(或增大)，L2的电流将

3、由i逐渐减小(或增大)，至于电流到底是减小还是增大、以及冋路中电流的流向可以如此分析：(1)假设L2的电流流经节点N时不分流且都从b灯流过，L1的电流经过节点M时，分成两路ATb和Ale,—路流过b,电流为Alb；一路流过L2和c,电流为Ale•则L2上的电流势必“增大”,将从（Alc+i）开始衰减，根据楞次定律：“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”・电感L2将产生“强烈”的阻碍（其作用相当于一个阻值巨大的电阻），又因为电感线圈上的电流延时是短暂的，所以L1上的电流几乎无法从L2上经过

4、，从而全部从b灯上通过.（2）同理假设电感L1上的电流流经时节点M时都从b灯通过，L2上的电流流经时节点N时，分成两路，一路流过b,—路流过a灯和L1,则L1上的电流也一定“增大”，同样I」也会产生“强烈”的阻碍作用，于是L2的电流也只能从b灯经过，而无法通过L1.（3）假设电感L1和L2的电流经过M、N节点时均分流即重新分配，根据（1）、⑵L1和L2的电流不会絆曹大”，因为一旦增大，电感线圈就产生“强烈”的阻碍，增大的部分无法通过•再根据电荷守恒定律，它们也不会“减小”，而只能从各自原来的电流开始衰

5、减.综上：断开电键S的瞬间，L1的电流只能从左边的回路（LI、b、a）流过、L2的电流只能从右边的回路（L2、c、b）流过，如图3所示，于是：a灯的电流和L1一样都从2i开始减小，不过方向与断开前相反.c灯的电流和L2一样从i开始减小，直到熄灭.b灯的电流则是从：2i-i=i.即也是从i开始减小，直到熄灭.这就是说：S断开时，流过&灯的电流反倒比原来大了，亮一下再灭.而b、c灯都是从断开前原来的电流开始减小，逐渐变暗•故选A、D.3实验验证上述现象可以用实验来验证.实验器材：Timer数字实验软件，干

6、电池6节，规格相同的小灯泡3个，滑动变阻器2个，规格相同的电感线圈2个(自感系数很大)，电流传感器三个，开关1个，导线若干.实验步骤：(1)把电流传感器连接到数字采集器上，采集器连接到电脑上•打开Timre数宁实验软件，先将电流传感器短接，再校准调零.⑵按照电路图4连接电路•闭合开关，调节滑动变阻器，使灯泡a、b、c内电流相同.(3)断开开关，点击软件上的“开始”，采集数据(时间为20s〜30s)灯泡a、b、c内的电流变化图像如图5.(4)结论：a灯电流反向，且反向电流最大值比原电流值稍大，b、c灯电

7、流逐渐减小.由此说明上述分析正确.4实验拓展(1)上面实验中，若调节滑动变阻器使通过a灯的电流比b、c灯小得多，这时断开开关，则&灯明显地亮一下再灭，且反向电流与原来相比悬殊更大(如图6),而be灯内电流仍从原数值减小.(2)把LI、L2直接并联如图7,调节滑动变阻器使小灯泡内电流比I」小得多，纵然断开开关，也观察不到小灯泡亮一下再灭(实验现象是：小灯泡直接熄灭、开关两端之间发生火花)•其中LI、L2内电流变化如图8所示•这表明开关断开时，L1的电流并没有流向L2,它们的电流都是迅速减小到零.可以这样

8、理解：若L1的电流流向L2的话，会加快L1上的电流减小，由于“电磁惯性”这是L2决不允许的，因为L2正在阻碍自身电流的减小，理所当然外界要加速它的减小，必然会遭到它的“强烈”阻碍，所以I」的电流流不过来，L2的电流也流不过去，电流迅速变为零，电能迅速转化为内能.正因如此（AI/At的量值很大）L1的两端（或L2的两端）才产生很大的自感电动势，其方向与电源电动势的方向相同，两者之和最终加在了开关的两端使其产生电火花.综上所述：不论自感线圈内的电流是增大还是