Question

如图16-5-4所示的电路中,多匝螺线管线圈的电阻和电池的内阻可以忽略,两个电阻的阻值都是R.开关S原来是断开的,电路中电流I₀=.若合上开关,将一个电阻短路,于是电路中有自感电动势产生,此自感电动势(    )

图16-5-4

A.有阻碍电流的作用,最后电流由I₀减小为零

B.有阻碍电流的作用,最后电流小于I₀

C.有阻碍电流增大的作用,因而电流保持I₀不变

D.有阻碍电流增大的作用,但电流最后还是要增大到2I₀

Answer 1

解析:开关闭合时,一个电阻被短路,电路总电阻由2R减小到R,电路中的总电流将由I₀增大到2I₀.如果电路中没有螺线管线圈,开关闭合后电流由I₀增大到2I₀的过程所经历的时间很短.

    电路中有多匝螺线管线圈时,闭合S后,在电流增大的过程中,穿过线圈的磁通量在变化(增大),线圈中要发生电磁感应现象,感应电流的磁场要阻碍磁通量的增大,感应电流的方向与电路中原来的电流方向相反,电路中的电流由I₀增大到2I₀的过程所花的时间要延长;线圈的匝数越多,绕得越密,过程持续的时间越长.这就是自感现象,是由电路中电流变化引起的电磁感应现象,其主要特征是:自感现象总是要延长电流变化的时间.

    可见,本题的正确选项是D.

    从能量转化的过程来看:S闭合后,电路中电流要增大,线圈中磁场要增强,磁场能量也随之增大,这个过程是电能转化为磁场能的过程,线圈的匝数越多、绕得越密，磁场能量增加得越多，过程持续的时间也就越长.

    在本题中自感电流的方向与电路中原来的电流方向相反，其效果是延长了电流由I₀增大到2I₀所花的时间.但是，我们绝对不要因此得出“自感电流的方向总是与电路中原来的电流方向相反”的错误结论.

答案：D