小議自感現象中燈泡的“閃亮一下”

自感是電磁感應中的一種特殊現象，在現代電子線路中其應用十分廣泛。自感也是教與學的難點，在教學中一定要講清“通電自感”和“斷電自感”兩個基本問題：

1．通電自感:通電時產生的自感電動勢的最大值略小于外加電源的電動勢(或外加電壓)，其作用是讓電路中電流不能立即增到最大，通電自感只能延緩電流的增大，而不會阻止電流的增加。

2．斷電自感:斷電時產生的自感電動勢的最大值可以大于外加電源的電動勢，在剛斷開電鍵時，線圈內的電流接近原來值，自感電動勢的大小決定于電路的參數。

通電自感好理解，學生感覺比較困惑的是斷電自感，特別易模糊的是斷電自感中“小燈泡在熄滅之前是否要閃亮一下”的問題（意即比原來更亮一下），下面就此問題予以總結。

如圖1所示，原來電路閉合處于穩定狀態，L與A并聯，其電流分別為IL和IA，方向都是從左向右。在斷開開關的瞬時，燈A中原來的從左向右的電流IA立即消失，但是燈A與線圈L組成一閉合回路，由于L的自感作用，其中的電流IL不會立即消失，而是在回路中逐漸減弱且能維持短暫的時間。這個時間內燈A中有從右向左的反向電流通過，這時通過A的電流是從IL開始減弱至零（如圖2所示）。如果原來IL>IA，則在燈A熄滅之前要閃亮一下;如果原來IL≤IA ，則燈A是逐漸熄滅而不再閃亮一下，原來的IL和IA哪一個大，要由L的直流電阻RL與A的電阻RA的大小來決定：如果RL≥RA，則IL≤IA；如果RL

下面看一經典例題:

例題 如圖3所示，線圈L的自感系數很大，且其電阻可以忽略不計，L1、L2是兩個完全相同的小燈泡，隨著開關S的閉合和斷開的過程中，L1、L2的亮度變化情況是(燈絲不會斷)（ ）

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A.S閉合，L1亮度不變，L2亮度逐漸變亮，最后兩燈一樣亮;S斷開，L2立即不亮，L1逐漸變亮

B.S閉合，L1不變，L2很亮;S斷開，L1、L2立即不亮

C.S閉合，L1、L2同時亮，而后L1逐漸熄滅，L2亮度不變;S斷開，L2立即不亮，L1亮一下才滅

D.S閉合，L1、L2同時亮，而后L1逐漸熄滅，L2則逐漸變得更亮;S斷開，L2立即不亮，L1亮一下才滅

解析 當S接通，L的自感系數很大，對電流的阻礙作用較大，L1和L2串接后與電源相連，L1和L2同時亮，隨著L中電流的增大，L的直流電阻不計，L的分流作用增大，L1的電流逐漸減小為零，由于總電阻變小，總電流變大，L2的電流增大，L2燈變得更亮。當S斷開，L2中無電流，立即熄滅，而電感L將要維持本身的電流不變，L 與L1組成閉合電路，L1燈要亮一下后再熄滅，綜上所述，選項D正確。

答案 D。

點評 當電路中有電感L時，若電路中的電流發生變化，電感L的作用總是阻礙電流的變化;當電路穩定時，電感L相當于一段導體；若電感L中有直流電阻，則相當于電阻的作用；若無直流電阻，則它相當于一根短路導線，同時應當注意：自感阻礙原電流的變化，但決不是“阻止”，燈泡最終還是要熄滅。正確分析電感L在電路中的作用，應緊扣上述特點，對于斷電自感中小燈泡在熄滅之前是否要“閃亮一下”的判斷，一定要抓住問題的“牛鼻子”——比較電流大小，才能穩操勝券。

跟蹤練習1 如圖4所示的電路，開關原先閉合，電路處于穩定狀態，在某一時刻突然斷開開關S，則通過電阻R中的電流I1隨時間t變化的圖線可能是下圖中的( )

解析 由以上分析知D符合題意。

跟蹤練習2 如圖5所示(a)(b)中，R和自感線圈L的電阻都很小，接通K，使電路達到穩定，燈泡S發光，下列說法正確的是( )

A.在電路(a)中，斷開K，S將漸漸變暗

B.在電路(a)中，斷開K，S將先變得更亮，然后漸漸變暗 

C.在電路(b)中，斷開K，S將漸漸變暗 

D.在電路(b)中，斷開K，S將先變得更亮，然后漸漸變暗

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解析 本題考查對斷電時產生自感電動勢的阻礙作用的理解。在電路斷開時，電感線圈的自感電動勢阻礙原電流的減小，此時電感線圈在電路中相當于一個電源，表現為兩個方面：一是自感電動勢所對應的電流方向與原電流方向一致；二是在斷電瞬間，自感電動勢所對應的電流大小與原電流的大小相等，以后以此電流開始緩慢減小到零。

在圖(a)中，斷開開關前，燈S中的電流與電感L中的電流相等。斷開開關后，燈S、電感L、電阻R構成閉合回路，自感電流將使燈繼續亮一會兒，但自感電流只能在L中原有電流基礎上減小，所以燈中電流不會比斷開開關前大，即燈的亮度不會比斷開開關前更亮，故A正確B錯誤。

在圖(b)中，斷開開關前，L中電流比燈S中電流大，斷開開關后，L中自感電流通過燈S，該電流大于S中原有電流，故燈將比原來更亮，又由于自感不能阻止電流減小，最終自感電流還是要減為零，故燈將漸漸變暗直至熄滅，所以C錯誤，D正確。

答案 AD。

跟蹤練習3 如圖6所示電路，A、B燈電阻均為R，閉合K1打開K2時，兩燈亮度一樣，若再閉合K2待穩定后將K1斷開，則斷開瞬間（ ）

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A．B燈立即熄滅

B．A燈過一會兒才熄滅

C．流過B燈的電流方向是c→d

D．流過A燈的電流方向是b→a

解析 電路中有一線圈L，在穩定的恒定電流電路中，線圈相當于電阻很小的導線；當電路中的電流發生變化時線圈會產生自感電動勢阻礙電流的變化。K1、K2閉合，電路穩定時，燈A 、B 亮度相同，但都較弱，當K1斷開的瞬間，B燈立即熄滅，但線圈L產生自感電動勢(與原電流方向相同) ，在閉合回路cba中有自感電流，所以A 燈不能立即熄滅，有b→a方向的電流通過。

答案 ABD。