2018-2019版高中物理第三章电磁感应第6讲自感现象涡流学案新人教版选修1

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1、第6讲　自感现象　涡流[目标定位]　1.了解什么是自感现象、自感系数和涡流，知道影响自感系数大小的因素.2.了解自感现象和涡流的利用及其危害的防止.3.初步了解日光灯、电磁炉等家用电器的工作原理.一、自感现象1.线圈A中电流的变化引起的磁通量的变化，会在它自身激发感应电动势，这个电动势叫做自感电动势，这种现象叫做自感现象.2.电路中自感的作用是阻碍电流的变化.想一想　如图3－6－1所示的电路，L为自感线圈，A是一个灯泡，E是电源.当S闭合瞬间，通过灯泡的电流方向如何？当S切断瞬间，通过灯泡的电流方向如何？

2、图3－6－1答案　当S闭合时，通过灯泡的电流方向为a→b；当S切断瞬间，由于电源提供给灯泡A及线圈的电流立即消失，因此线圈要产生一个自感电动势来阻碍原电流减小，所以线圈此时相当于一个电源，产生的自感电流和原电流方向相同，流经A时的方向是b→a.二、电感器1.线路中的线圈叫做电感器，电感器的性能用自感系数表示，简称自感.2.线圈越大、匝数越多，它的自感系数越大.给线圈中加入铁芯，自感系数比没有铁芯时大得多.3.交流电通过电感器时，由于线圈中的自感电动势总是阻碍电流的变化，所以电感器对交流电有阻碍作用.4.在

3、自感系数很大、电流很强的电路中，切断电源的瞬间都会产生很大的自感电动势，使开关两端出现很高的电压，形成电弧.电弧不仅会烧蚀开关，有时还会危及人员的安全.想一想　自感现象中产生的自感电动势与线圈是否有关？可能与线圈的哪些因素有关？答案　有关.与线圈的长度、大小、匝数及有无铁芯都有关.三、涡流及其应用1.只要空间有变化的磁通量，其中的导体中就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流.2.利用涡流的热效应可以制成一种新型炉灶——电磁炉.金属探测器也是利用涡流工作的.3.涡流的热效应在许多场合是有害的.当电机、

4、变压器绕组中通过交流时，在铁芯中会产生涡流.这会使铁芯过热，消耗电能，破坏绝缘.为了减少涡流，铁芯都用电阻率很大的硅钢片叠加.想一想　电流频率的高低对涡流有什么影响？如何减小涡流？答案　电流频率越高，涡流越强；减小电流的频率或增大电阻可减小涡流.一、自感现象及分析1.通电自感的分析(1)电路：如图3－6－2所示.图3－6－2(2)装置要求及作用：A1、A2规格相同，R的作用是使灯泡A1、A2亮度相同，R1的作用是使灯泡A1、A2均正常发光.(3)实验现象：S合上时，A2立即正常发光，A1逐渐亮起来，稳定后

5、两灯亮度相同.(4)现象分析：在接通的瞬间，电路的电流增大，A2立刻亮起来；穿过线圈L的磁通量增加，线圈中产生自感电动势，这个自感电动势阻碍线圈中电流的增大，不能使电流立即达到最大值，所以A1只能逐渐亮起来.2.断电自感的分析(1)电路：如图3－6－3所示.图3－6－3(2)装置要求：线圈L的电阻较小，目的是接通电路的灯泡正常发光时，通过线圈的电流IL大于通过灯泡的电流IA，即IL>IA.(3)实验现象：断开S时，发现灯泡A先闪亮一下，过一会儿才熄灭.(4)现象分析：电路断开的瞬间，通电线圈的电流突然减小

6、，穿过线圈的磁通量也很快地减少，线圈中产生了感应电动势，此感应电动势阻碍线圈L电流的减小.由于S断开后，L、A形成闭合回路，L中的电流从IL逐渐减小，流过A的电流突然变为IL，然后再从IL逐渐减小到零，所以A先闪亮一下，再逐渐熄灭.特别提醒　灯泡的亮度由其电功率决定，功率越大，亮度越高.由于P＝I2R＝，故增加灯泡两端的电压或通电电流，灯泡都会变亮.例1　如图3－6－4所示为演示自感现象的实验电路，下列说法正确的是(　　)图3－6－4A.当闭合开关S时A1先亮B.当闭合开关S时A2先亮C.当断开开关S时A

7、1先熄灭D.当断开开关S时A2先熄灭答案　B解析　闭合开关时，由于自感电动势的阻碍作用，A1电路中的电流只能逐渐增大，所以A2先亮，选项A错误，B正确；当断开开关S时，L相当于电源，A1、A2、L、R组成闭合回路，电流由支路A1中的电流逐渐减小，所以A1、A2一起逐渐熄灭，选项C、D错误.针对训练1　如图3－6－5所示的电路，当开关闭合时，小灯泡将________(选填“逐渐”或“立刻”)变亮.当开关断开时，小灯泡将________(选填“逐渐”或“立刻”)熄灭.图3－6－5答案　逐渐　立刻解析　闭合开关

8、时，由于电感器的自感电动势的阻碍作用，A中的电流只能逐渐增大，即小灯泡逐渐变亮；当开关断开时，由于小灯泡无法与其它用电器构成回路，虽然电感器中有自感电动势，但是没有自感电流，所以小灯泡立刻熄灭.二、涡流的利用及防止1.涡流的利用(1)涡流的热效应.可以利用涡流来加热，例如电磁炉和高频感应炉.(2)涡流的阻尼作用(称为电磁阻尼)，例如在一些电学测量仪表中，利用电磁阻尼仪表的指针迅速地停在它所测出的刻度上，以及高速机车制动的涡流闸