物理 第三章 電磁感應(yīng) 第6講 自感現(xiàn)象 渦流 新人教版選修11

第第6講自感現(xiàn)象渦流講自感現(xiàn)象渦流目標(biāo)定位目標(biāo)定位1.了解什么是自感現(xiàn)象、自感系數(shù)和渦流，知道影響自感系數(shù)大小的因了解什么是自感現(xiàn)象、自感系數(shù)和渦流，知道影響自感系數(shù)大小的因素素.2.了解自感現(xiàn)象和渦流的利用及其危害的防止了解自感現(xiàn)象和渦流的利用及其危害的防止.3.初步了解日光燈、電磁爐等家用電初步了解日光燈、電磁爐等家用電器的工作原理器的工作原理.一、自感現(xiàn)象一、自感現(xiàn)象1.線圈線圈A中中_引起的磁通量的變化，會在它自身激發(fā)感應(yīng)電動勢，這個(gè)引起的磁通量的變化，會在它自身激發(fā)感應(yīng)電動勢，這個(gè)電動勢叫做電動勢叫做_，這種現(xiàn)象叫做，這種現(xiàn)象叫做_.2.電路中自感的作用是電路中自感的作用是_電流的變化電流的變化.電流的變化電流的變化自感電動勢自感電動勢自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象阻礙阻礙想一想想一想如圖如圖361所示的電路，所示的電路，L為自感線圈，為自感線圈，A是一個(gè)燈泡，是一個(gè)燈泡，E是電源是電源.當(dāng)當(dāng)S閉閉合瞬間，通過燈泡的電流方向如何？當(dāng)合瞬間，通過燈泡的電流方向如何？當(dāng)S切斷瞬間，通過燈泡的電流方向如何？切斷瞬間，通過燈泡的電流方向如何？圖圖361答案答案當(dāng)當(dāng)S閉合時(shí)，通過燈泡的電流方向?yàn)殚]合時(shí)，通過燈泡的電流方向?yàn)閍b；當(dāng)；當(dāng)S切斷瞬間，由于電源提供給切斷瞬間，由于電源提供給燈泡燈泡A及線圈的電流立即消失，因此線圈要產(chǎn)生一個(gè)自感電動勢來阻礙原電流減小，及線圈的電流立即消失，因此線圈要產(chǎn)生一個(gè)自感電動勢來阻礙原電流減小，所以線圈此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電源，產(chǎn)生的自感電流和原電流方向相同，流經(jīng)所以線圈此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電源，產(chǎn)生的自感電流和原電流方向相同，流經(jīng)A時(shí)的方時(shí)的方向是向是ba.二、電感器二、電感器1.線路中的線圈叫做電感器，電感器的性能用線路中的線圈叫做電感器，電感器的性能用_表示，簡稱表示，簡稱_.2.線圈越大、匝數(shù)越多，它的自感系數(shù)越大線圈越大、匝數(shù)越多，它的自感系數(shù)越大.給線圈中加入鐵芯，自感系數(shù)比沒有鐵芯給線圈中加入鐵芯，自感系數(shù)比沒有鐵芯時(shí)大得多時(shí)大得多.3.交流電通過電感器時(shí)，由于線圈中的自感電動勢總是交流電通過電感器時(shí)，由于線圈中的自感電動勢總是_電流的變化，所以電感電流的變化，所以電感器對交流電有器對交流電有_作用作用.4.在自感系數(shù)很大、電流很強(qiáng)的電路中，切斷電源的瞬間都會產(chǎn)生很大的自感電動勢，在自感系數(shù)很大、電流很強(qiáng)的電路中，切斷電源的瞬間都會產(chǎn)生很大的自感電動勢，使開關(guān)兩端出現(xiàn)很高的電壓，形成使開關(guān)兩端出現(xiàn)很高的電壓，形成_.電弧不僅會燒蝕開關(guān)，有時(shí)還會危及人員電弧不僅會燒蝕開關(guān)，有時(shí)還會危及人員的安全的安全.自感系數(shù)自感系數(shù)自感自感阻礙阻礙阻礙阻礙電弧電弧想一想想一想自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的自感電動勢與線圈是否有關(guān)？可能與線圈的哪些因素自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的自感電動勢與線圈是否有關(guān)？可能與線圈的哪些因素有關(guān)？有關(guān)？答案答案有關(guān)有關(guān).與線圈的長度、大小、匝數(shù)及有無鐵芯都有關(guān)與線圈的長度、大小、匝數(shù)及有無鐵芯都有關(guān).三、渦流及其應(yīng)用三、渦流及其應(yīng)用1.只要空間有變化的只要空間有變化的_，其中的導(dǎo)體中就會產(chǎn)生，其中的導(dǎo)體中就會產(chǎn)生_，我們把這種，我們把這種感應(yīng)電流叫做渦流感應(yīng)電流叫做渦流.2.利用渦流的利用渦流的_可以制成一種新型爐灶可以制成一種新型爐灶_. _也是利用也是利用渦流工作的渦流工作的.3.渦流的熱效應(yīng)在許多場合是有害的渦流的熱效應(yīng)在許多場合是有害的.當(dāng)電機(jī)、變壓器繞組中通過交流時(shí)，在鐵芯中會當(dāng)電機(jī)、變壓器繞組中通過交流時(shí)，在鐵芯中會產(chǎn)生產(chǎn)生_.這會使鐵芯這會使鐵芯_，消耗電能，破壞絕緣，消耗電能，破壞絕緣.為了減少渦流，鐵芯都為了減少渦流，鐵芯都用電阻率很大的硅鋼片疊加用電阻率很大的硅鋼片疊加.磁通量磁通量感應(yīng)電流感應(yīng)電流熱效應(yīng)熱效應(yīng)電磁爐電磁爐金屬探測器金屬探測器渦流渦流過熱過熱想一想想一想電流頻率的高低對渦流有什么影響？如何減小渦流？電流頻率的高低對渦流有什么影響？如何減小渦流？答案答案電流頻率越高，渦流越強(qiáng)；減小電流的頻率或增大電阻可減小渦流電流頻率越高，渦流越強(qiáng)；減小電流的頻率或增大電阻可減小渦流.一、自感現(xiàn)象及分析一、自感現(xiàn)象及分析1.通電自感的分析通電自感的分析(1)電路：如圖電路：如圖362所示所示.圖圖362(2)裝置要求及作用：裝置要求及作用：A1、A2規(guī)格相同，規(guī)格相同，R的作用是使燈泡的作用是使燈泡A1、A2亮度相同，亮度相同，R1的的作用是使燈泡作用是使燈泡A1、A2均正常發(fā)光均正常發(fā)光.(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：S合上時(shí)，合上時(shí)，A2立即正常發(fā)光，立即正常發(fā)光，A1逐漸亮起來，穩(wěn)定后兩燈亮度相同逐漸亮起來，穩(wěn)定后兩燈亮度相同.(4)現(xiàn)象分析：在接通的瞬間，電路的電流增大，現(xiàn)象分析：在接通的瞬間，電路的電流增大，A2立刻亮起來；穿過線圈立刻亮起來；穿過線圈L的磁通的磁通量增加，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，這個(gè)自感電動勢阻礙線圈中電流的增大，不能量增加，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，這個(gè)自感電動勢阻礙線圈中電流的增大，不能使電流立即達(dá)到最大值，所以使電流立即達(dá)到最大值，所以A1只能逐漸亮起來只能逐漸亮起來.2.斷電自感的分析斷電自感的分析(1)電路：如圖電路：如圖363所示所示.圖圖363(2)裝置要求：線圈裝置要求：線圈L的電阻較小，目的是接通電路的燈泡正常發(fā)光時(shí)，通過線圈的的電阻較小，目的是接通電路的燈泡正常發(fā)光時(shí)，通過線圈的電流電流IL大于通過燈泡的電流大于通過燈泡的電流IA，即，即ILIA.(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：斷開實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：斷開S時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡A先閃亮一下，過一會兒才熄滅先閃亮一下，過一會兒才熄滅.(4)現(xiàn)象分析：電路斷開的瞬間，通電線圈的電流突然減小，穿過線圈的磁通量也現(xiàn)象分析：電路斷開的瞬間，通電線圈的電流突然減小，穿過線圈的磁通量也很快地減少，線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，此感應(yīng)電動勢阻礙線圈很快地減少，線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，此感應(yīng)電動勢阻礙線圈L電流的減小電流的減小.由于由于S斷開后，斷開后，L、A形成閉合回路，形成閉合回路，L中的電流從中的電流從IL逐漸減小，流過逐漸減小，流過A的電流突然變?yōu)榈碾娏魍蝗蛔優(yōu)镮L，然后再從然后再從IL逐漸減小到零，所以逐漸減小到零，所以A先閃亮一下，再逐漸熄滅先閃亮一下，再逐漸熄滅.【例【例1】如圖如圖364所示為演示自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路，下列說法正確的是所示為演示自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路，下列說法正確的是( )圖圖364A.當(dāng)閉合開關(guān)當(dāng)閉合開關(guān)S時(shí)時(shí)A1先亮先亮B.當(dāng)閉合開關(guān)當(dāng)閉合開關(guān)S時(shí)時(shí)A2先亮先亮C.當(dāng)斷開開關(guān)當(dāng)斷開開關(guān)S時(shí)時(shí)A1先熄滅先熄滅D.當(dāng)斷開開關(guān)當(dāng)斷開開關(guān)S時(shí)時(shí)A2先熄滅先熄滅解析解析閉合開關(guān)時(shí)，由于自感電動勢的阻礙作用，閉合開關(guān)時(shí)，由于自感電動勢的阻礙作用，A1電路中的電流只能逐漸增大，電路中的電流只能逐漸增大，所以所以A2先亮，選項(xiàng)先亮，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)斷開開關(guān)正確；當(dāng)斷開開關(guān)S時(shí)，時(shí)，L相當(dāng)于電源，相當(dāng)于電源，A1、A2、L、R組成閉合回路，電流由支路組成閉合回路，電流由支路A1中的電流逐漸減小，所以中的電流逐漸減小，所以A1、A2一起逐漸熄滅，一起逐漸熄滅，選項(xiàng)選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤錯(cuò)誤.答案答案B針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練1如圖如圖365所示的電路，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，小燈泡將所示的電路，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，小燈泡將_(選填選填“逐漸逐漸”或或“立刻立刻”)變亮變亮.當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，小燈泡將當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，小燈泡將_(選填選填“逐漸逐漸”或或“立刻立刻”)熄滅熄滅.圖圖365解析解析閉合開關(guān)時(shí)，由于電感器的自感電動勢的阻礙作用，閉合開關(guān)時(shí)，由于電感器的自感電動勢的阻礙作用，A中的電流只能逐漸增中的電流只能逐漸增大，即小燈泡逐漸變亮；當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，由于小燈泡無法與其它用電器構(gòu)成回路，大，即小燈泡逐漸變亮；當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，由于小燈泡無法與其它用電器構(gòu)成回路，雖然電感器中有自感電動勢，但是沒有自感電流，所以小燈泡立刻熄滅雖然電感器中有自感電動勢，但是沒有自感電流，所以小燈泡立刻熄滅.答案答案逐漸立刻逐漸立刻二、渦流的利用及防止二、渦流的利用及防止1.渦流的利用渦流的利用(1)渦流的熱效應(yīng)渦流的熱效應(yīng).可以利用渦流來加熱，例如電磁爐和高頻感應(yīng)爐可以利用渦流來加熱，例如電磁爐和高頻感應(yīng)爐.(2)渦流的阻尼作用渦流的阻尼作用(稱為電磁阻尼稱為電磁阻尼)，例如在一些電學(xué)測量儀表中，利用電磁阻尼儀，例如在一些電學(xué)測量儀表中，利用電磁阻尼儀表的指針迅速地停在它所測出的刻度上，以及高速機(jī)車制動的渦流閘等表的指針迅速地停在它所測出的刻度上，以及高速機(jī)車制動的渦流閘等.(3)渦流探測，如探雷器等渦流探測，如探雷器等.2.渦流的防止渦流的防止要減小渦流，可采用的方法是把整塊鐵芯改成薄片疊壓的鐵芯，增大回路電阻要減小渦流，可采用的方法是把整塊鐵芯改成薄片疊壓的鐵芯，增大回路電阻.例如例如電動機(jī)和變壓器的鐵芯都不是整塊金屬電動機(jī)和變壓器的鐵芯都不是整塊金屬.【例【例2】關(guān)于電磁爐，下列說法正確的是關(guān)于電磁爐，下列說法正確的是()A.電磁爐也利用了電磁感應(yīng)原理電磁爐也利用了電磁感應(yīng)原理B.電磁爐可以用陶瓷鍋?zhàn)鲲堧姶艩t可以用陶瓷鍋?zhàn)鲲圕.電磁爐是利用渦流的典型例子電磁爐是利用渦流的典型例子D.電磁爐工作時(shí)，鍋與爐體是相互絕緣的電磁爐工作時(shí)，鍋與爐體是相互絕緣的解析解析電磁爐的工作原理是電磁感應(yīng)產(chǎn)生的渦流的熱效應(yīng)，電磁爐的工作原理是電磁感應(yīng)產(chǎn)生的渦流的熱效應(yīng)，A正確；電磁爐的鍋應(yīng)正確；電磁爐的鍋應(yīng)是金屬材料，最好是鐵鍋是金屬材料，最好是鐵鍋.當(dāng)鐵鍋與爐體絕緣時(shí)，鐵鍋內(nèi)的渦流產(chǎn)生大量的熱量，從當(dāng)鐵鍋與爐體絕緣時(shí)，鐵鍋內(nèi)的渦流產(chǎn)生大量的熱量，從而加熱食物而加熱食物.B錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，C、D正確正確.答案答案ACD針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練2變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓而成，而不采用一塊整硅鋼，這是為變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓而成，而不采用一塊整硅鋼，這是為了了()A.增大渦流，提高變壓器的效率增大渦流，提高變壓器的效率B.減小渦流，提高變壓器的效率減小渦流，提高變壓器的效率C.增大渦流，減小鐵芯的發(fā)熱量增大渦流，減小鐵芯的發(fā)熱量D.減小渦流，減小鐵芯的發(fā)熱量減小渦流，減小鐵芯的發(fā)熱量解析解析渦流的主要效應(yīng)之一就是發(fā)熱，而變壓器的鐵芯發(fā)熱，是我們不希望出現(xiàn)的渦流的主要效應(yīng)之一就是發(fā)熱，而變壓器的鐵芯發(fā)熱，是我們不希望出現(xiàn)的.所以不采用整塊硅鋼，而采用薄硅鋼片疊壓在一起，目的是減小渦流，減小鐵芯的所以不采用整塊硅鋼，而采用薄硅鋼片疊壓在一起，目的是減小渦流，減小鐵芯的發(fā)熱量，進(jìn)而提高變壓器的效率發(fā)熱量，進(jìn)而提高變壓器的效率.故故B、D正確正確.答案答案BD