物理總第十章 電磁感應(yīng) 10-2-3 通電自感和斷電自感 渦流

通電自感和斷電自感渦流0101020203030404備選訓(xùn)練備選訓(xùn)練 課堂互動(dòng)課堂互動(dòng) 題組剖析題組剖析 規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié) 課堂互動(dòng)課堂互動(dòng)課堂互動(dòng)課堂互動(dòng)1.自感現(xiàn)象的四大特點(diǎn) (1)自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙原電流的變化.(2)通過線圈中的電流只能緩慢變化.(3)電流穩(wěn)定后,自感線圈相當(dāng)于普通導(dǎo)體.(4)線圈的自感系數(shù)越大,自感現(xiàn)象越明顯.自感電動(dòng)勢(shì)只能延緩過程的進(jìn)行,不能使過程停止,更不能使過程反向.課堂互動(dòng)課堂互動(dòng)2自感中燈泡的“閃亮”與“不閃亮”問題 燈泡是否“閃亮”與流過它的電流的大小及變化有關(guān).燈泡閃亮后緩慢熄滅燈泡緩慢熄滅易錯(cuò)辨析電路電路圖圖通電通電時(shí)時(shí)斷電斷電時(shí)時(shí)電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮電流突然增大，然后逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定 電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2：若I2I1,燈泡逐漸變暗;若I2I1,燈泡閃亮后逐漸變暗。兩種情況燈泡中電流方向均改變電流逐漸減小，燈泡逐漸變暗，電流方向不變題組剖析題組剖析1(多選)如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來。若要縮短上述加熱時(shí)間，下列措施可行的有()A增加線圈的匝數(shù) B提高交流電源的頻率C將金屬杯換為瓷杯 D取走線圈中的鐵芯解析當(dāng)電磁鐵接通交流電源時(shí)，金屬杯處在變化的磁場(chǎng)中產(chǎn)生渦電流發(fā)熱，使水溫升高。要縮短加熱時(shí)間，需增大渦電流，即增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或減小電阻。增加線圈匝數(shù)、提高交變電流的頻率都是為了增大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。瓷杯不能產(chǎn)生渦電流，取走鐵芯會(huì)導(dǎo)致磁性減弱。所以選項(xiàng)A、B正確，C、D錯(cuò)誤。答案AB題組剖析題組剖析2.(多選)如圖甲、乙所示的電路中,電阻R和自感線圈L的電阻值都很小,且小于燈泡A的電阻,接通S,使電路達(dá)到穩(wěn)定,燈泡A發(fā)光,則()A.在電路甲中,斷開S后,A將逐漸變暗B.在電路甲中,斷開S后,A將先變得更亮,然后才逐漸變暗C.在電路乙中,斷開S后,A將逐漸變暗D.在電路乙中,斷開S后,A將先變得更亮,然后才逐漸變暗解析題圖甲所示電路中,燈A和線圈L串聯(lián),電流相同,斷開S時(shí),線圈上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙原電流的減小,通過R、A形成回路,燈A逐漸變暗。題圖乙所示電路中,電阻R和燈A串聯(lián),燈A的電阻大于線圈L的電阻,電流則小于線圈L中的電流,斷開S時(shí),電源不給燈供電,而線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小,通過R、A形成回路,燈A中電流比原來大,變得更亮，然后逐漸變暗。答案AD題組剖析題組剖析3(2017北京理綜，19)圖甲和圖乙是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖，L1和L2為電感線圈。實(shí)驗(yàn)時(shí)，斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關(guān)S2，燈A2逐漸變亮。而另一個(gè)相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是()A圖甲中，A1與L1的電阻值相同B圖甲中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流C圖乙中，變阻器R與L2的電阻值相同D圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等轉(zhuǎn)到解析甲乙題組剖析題組剖析轉(zhuǎn)回原題解析在圖甲中，斷開開關(guān)S1瞬間，L1與A1 構(gòu)成閉合回路，通過燈A1的電流與L1相同，又因燈A1突然閃亮，即通過A1電流增大，則可推出，閉合S1待電路穩(wěn)定后，通過L1 的電流大于通過燈A1電流，根據(jù)L1與A1并聯(lián)，所以L1的電阻小于A1的電阻，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；在圖乙中，閉合開關(guān)S2，最終A2與A3亮度相同，即電流相同，所以L2與變阻器R的電阻相同；閉合開關(guān)S2的瞬間，L2中電流小于變阻器R中電流，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。答案C甲乙題組剖析題組剖析題源：人教版選修32P14T7 1831年10月28日，法拉第在一次會(huì)議上展示了他發(fā)明的圓盤發(fā)電機(jī)(如圖)。它是利用電磁感應(yīng)的原理制成的，是人類歷史上的第一臺(tái)發(fā)電機(jī)。據(jù)說，在法拉第表演他的圓盤發(fā)電機(jī)時(shí)，一位貴婦人問道：“法拉第先生，這東西有什么用呢？”法拉第答道：“夫人，一位剛剛出生的嬰兒有什么用呢？”圖乙是這個(gè)圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖：銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動(dòng)軸和銅盤的邊緣接觸。使銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)，電阻R中就有電流通過。(1)說明圓盤發(fā)電機(jī)的原理。(2)圓盤如圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)，請(qǐng)判斷通過R的電流方向。題組剖析題組剖析拓展1(多選)在上題中，若所加磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，回路的總電阻恒定，從左往右看，銅盤沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說法正確的是()A銅片D的電勢(shì)高于銅片C的電勢(shì)B電阻R中有正弦式交變電流流過C銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增大1倍，流過電阻R的電流也隨之增大1倍D保持銅盤不動(dòng)，磁場(chǎng)變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤的交變磁場(chǎng)，則銅盤中有電流產(chǎn)生題組剖析題組剖析拓展2(2016全國卷，20)(多選)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中。圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，關(guān)于流過電阻R的電流，下列說法正確的是( )A若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度恒定，則電流大小恒定B若從上向下看，圓盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則電流沿a到b的方向流動(dòng)C若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化D若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍轉(zhuǎn)到解析題組剖析題組剖析轉(zhuǎn)回原題題組剖析題組剖析轉(zhuǎn)到解析題組剖析題組剖析轉(zhuǎn)回原題規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié) 在分析自感現(xiàn)象問題時(shí)，應(yīng)注意電路的結(jié)構(gòu)，弄清楚自感線圈L與用電器的串、并聯(lián)關(guān)系，明確原電流的方向，再判斷自感電流的方向及大小變化同時(shí)注意，L的自身電阻是不是能忽略不計(jì)在斷開開關(guān)時(shí)，還要看線圈和用電器能否形成回路 斷斷 通通II規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)1.對(duì)自感現(xiàn)象“阻礙”作用的理解(1)流過線圈的電流增加時(shí)，線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加，使其緩慢地增加；(2)流過線圈的電流減小時(shí)，線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原電流的減小，使其緩慢地減小。2分析自感現(xiàn)象應(yīng)注意(1)通過自感線圈中的電流不能發(fā)生突變，即通電過程中，電流逐漸變大，斷電過程中，電流逐漸變小，此時(shí)線圈可等效為“電源”，該“電源”與其他電路元件形成回路；(2)斷電自感現(xiàn)象中燈泡是否“閃亮”的判斷：若斷電后通過燈泡的電流比原來強(qiáng)，則燈泡先閃亮，再慢慢熄滅?！緜溥x訓(xùn)練】(2015全國卷，19)(多選)1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖16所示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來，但略有滯后。下列說法正確的是() A圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) B圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) C在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化 D圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)備選訓(xùn)練備選訓(xùn)練轉(zhuǎn)到解析備選訓(xùn)練備選訓(xùn)練解析 把圓盤分割成無數(shù)根沿半徑方向的金屬條，圓盤運(yùn)動(dòng)過程中，半徑方向的金屬條在切割磁感線，在圓心和邊緣之間產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，選項(xiàng)A正確；圓盤在徑向的輻條切割磁感線過程中，內(nèi)部距離圓心遠(yuǎn)近不同的點(diǎn)電勢(shì)不等而形成渦流，產(chǎn)生的磁場(chǎng)又導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量沒有變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成的電流的磁場(chǎng)方向沿圓盤軸線方向，不會(huì)使磁針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 AB轉(zhuǎn)回原題