Question

5．在如图所示的电路装置中，已知小灯泡的电阻R₁=15Ω，线圈直流电阻R₂=10Ω，电池组的电动势E=4.0V，内阻r=2.0Ω．问：
（1）电键S闭合，电流达到稳定后，灯泡两端的电压多大？通过灯泡和线圈的电流分别多大？
（2）在切断电源的瞬间，通过灯泡的电流方向怎样？为什么？

Answer 1

分析 （1）电键S闭合，电流达到稳定后，线圈的自感消失，相对于电阻，与灯泡并联．先求出并联电阻值，然后又闭合电路的欧姆定律即可解答；
（2）迅速断开开关S时，灯泡中原来的电流突然消失，线圈中电流逐渐减小，且要与灯泡组成回路．

解答 解：（1）电键S闭合，电流达到稳定后，线圈的自感消失，相对于电阻，此时外电阻：${R}_{并}=\frac{{R}_{1}{R}_{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}=\frac{15×10}{15+10}Ω=6$Ω
电路中的电流：$I=\frac{E}{{R}_{并}+r}=\frac{4.0}{6+2.0}A=0.5$A
路端电压：U=I•R_并=0.5×6V=3.0V
通过灯泡的电流：${I}_{D}=\frac{U}{{R}_{1}}=\frac{3.0}{15}A=0.2$A
通过线圈的电流：${I}_{L}=\frac{U}{{R}_{2}}=\frac{3.0}{10}=0.3$A
（2）迅速断开开关S时，线圈与灯泡组成回路，灯泡中原来的电流突然消失，线圈中电流逐渐减小，所以通过灯泡的电流方向与原电流的方向相反，是从上向下．
答：（1）电键S闭合，电流达到稳定后，灯泡两端的电压是3.0V，通过灯泡和线圈的电流分别0.2A和0.3A；
（2）在切断电源的瞬间，通过灯泡的电流方向从上向下，由于线圈与灯泡组成回路，灯泡中原来的电流突然消失，线圈中电流逐渐减小，所以通过灯泡的电流方向与原电流的方向相反．

点评 自感现象是特殊的电磁感应现象，法拉第电磁感应定律和楞次定律同样适用．