Question

【題目】正得意呢，司機卻把車停在了路邊，跑到一個小超市買了一瓶水，回來系好安全帶后才打火啟動汽車，繼續(xù)向前走。小明很奇怪，司機只是輕輕地一扭鑰匙，汽油機就點火啟動了，這是什么原理呢？小明立即用手機百度了一下，原來，電子點火器用到了剛學不久的自感現(xiàn)象！為了把原理說明白，小明設計了如下一個電路：如圖所示，電池電動勢為E、內(nèi)阻可以忽略不計，L是一個匝數(shù)很多且有鐵芯的線圈，其直流電阻為r，a、b之間的定值電阻阻值為R。然后小明設想了這樣一組操作過程：先將開關S接通，電路穩(wěn)定后，斷開S，請你按小明的思路完成如下問題的

（1）斷開S瞬間，試確定通過定值電阻的電流大小和方向；

（2）斷開S瞬間，線圈L相當于電源，試確定這個電源的電動勢的大�。�

（3）若R不是一個定值電阻，而是兩個彼此靠近的金屬電極，試說明斷開S瞬間，兩電極間產(chǎn)生電火花的原因。

Answer 1

【答案】（1）斷開S瞬間，通過定值電阻的電流大小為，方向向右；（2）斷開S瞬間，線圈L相當于電源，這個電源的電動勢的大小為；（3）見解析。

【解析】

（1）斷開S前，通過L的電流為

方向向右。
由楞次定律可知，斷開S后，L中的電流只能從原來的值逐漸減小，這個電流通過R，因此，斷開S瞬間，通過R的電流大小為

方向向左。
（2）斷開S瞬間，線圈L相當于電源，L和R構成的回路總電阻為（R+r），由閉合電路歐姆定律可知，L中產(chǎn)生的自感電動勢大小為

E自=I（R+r）

代入，解得

（3）兩靠近的金屬電極間電阻極大，接近無窮大，根據(jù)E自=I（R+r）可知，斷開S瞬間，L中產(chǎn)生的自感電動勢很大，兩個電極間的電壓就會極高，因此極易擊穿空氣發(fā)生火花放電。