Question

如圖16-5-4所示的電路中,多匝螺線管線圈的電阻和電池的內阻可以忽略,兩個電阻的阻值都是R.開關S原來是斷開的,電路中電流I₀=.若合上開關,將一個電阻短路,于是電路中有自感電動勢產生,此自感電動勢(    )

圖16-5-4

A.有阻礙電流的作用,最后電流由I₀減小為零

B.有阻礙電流的作用,最后電流小于I₀

C.有阻礙電流增大的作用,因而電流保持I₀不變

D.有阻礙電流增大的作用,但電流最后還是要增大到2I₀

Answer 1

解析:開關閉合時,一個電阻被短路,電路總電阻由2R減小到R,電路中的總電流將由I₀增大到2I₀.如果電路中沒有螺線管線圈,開關閉合后電流由I₀增大到2I₀的過程所經歷的時間很短.

    電路中有多匝螺線管線圈時,閉合S后,在電流增大的過程中,穿過線圈的磁通量在變化(增大),線圈中要發(fā)生電磁感應現(xiàn)象,感應電流的磁場要阻礙磁通量的增大,感應電流的方向與電路中原來的電流方向相反,電路中的電流由I₀增大到2I₀的過程所花的時間要延長;線圈的匝數(shù)越多,繞得越密,過程持續(xù)的時間越長.這就是自感現(xiàn)象,是由電路中電流變化引起的電磁感應現(xiàn)象,其主要特征是:自感現(xiàn)象總是要延長電流變化的時間.

    可見,本題的正確選項是D.

    從能量轉化的過程來看:S閉合后,電路中電流要增大,線圈中磁場要增強,磁場能量也隨之增大,這個過程是電能轉化為磁場能的過程,線圈的匝數(shù)越多、繞得越密，磁場能量增加得越多，過程持續(xù)的時間也就越長.

    在本題中自感電流的方向與電路中原來的電流方向相反，其效果是延長了電流由I₀增大到2I₀所花的時間.但是，我們絕對不要因此得出“自感電流的方向總是與電路中原來的電流方向相反”的錯誤結論.

答案：D