2019高中物理 第三章 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 3.6 自感現(xiàn)象 渦流課件 新人教版選修1 -1.ppt

六 自感現(xiàn)象渦流 讀一讀 辨一辨 一 自感現(xiàn)象閱讀教材第66 67頁(yè) 自感現(xiàn)象 部分 了解什么是自感現(xiàn)象 自感現(xiàn)象的分類(lèi)及自感現(xiàn)象對(duì)電路的影響 1 什么是自感電動(dòng)勢(shì) 什么是自感現(xiàn)象 答案 導(dǎo)體回路中自身電流的變化 導(dǎo)致其產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生變化 從而使通過(guò)自身回路的磁通量發(fā)生變化 最終該回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 這個(gè)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì) 這種現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象 2 自感現(xiàn)象可以分為幾種類(lèi)型 答案 兩種類(lèi)型 分別稱(chēng)為通電自感和斷電自感 3 電路中的自感現(xiàn)象對(duì)電路的影響是什么 答案 自感現(xiàn)象的作用是阻礙引起自感現(xiàn)象的電流的變化 讀一讀 辨一辨 二 電感器閱讀教材第67 68頁(yè) 電感器 部分 了解電感器在電路中的作用 知道電感器的應(yīng)用與危害 1 電感器的概念電路中的線圈叫作電感器 2 自感系數(shù) 1 物理意義 用來(lái)描述電感器阻礙電流變化性能的物理量 簡(jiǎn)稱(chēng)自感 2 決定因素 電感器的自感系數(shù)與線圈大小 線圈匝數(shù) 線圈中有無(wú)鐵芯有關(guān) 讀一讀 辨一辨 3 自感現(xiàn)象的應(yīng)用與危害電感器在電工和電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用 如日光燈中的電子鎮(zhèn)流器 自感現(xiàn)象有時(shí)也帶來(lái)危害 如在自感系數(shù)很大 電流很強(qiáng)的電路中斷電時(shí)產(chǎn)生的電弧 讀一讀 辨一辨 三 渦流閱讀教材第68頁(yè) 渦流及其應(yīng)用 部分 了解渦流產(chǎn)生的原因 知道渦流的應(yīng)用及減小渦流的方法 1 什么是渦流 答案 穿過(guò)導(dǎo)體的磁通量變化時(shí) 會(huì)在導(dǎo)體內(nèi)部形成渦旋狀的感應(yīng)電流 叫作渦流 2 舉例說(shuō)明渦流的應(yīng)用 答案 1 渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用 如真空冶煉爐 電磁爐等 2 渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用 如探雷器 安檢門(mén)等 讀一讀 辨一辨 3 渦流的危害是如何造成的 如何減小渦流 答案 渦流的危害主要是因?yàn)闇u流的熱效應(yīng)造成的 在變壓器 電動(dòng)機(jī)等鐵芯上產(chǎn)生的渦流會(huì)使鐵芯過(guò)熱消耗電能 損毀電器 減小渦流的方法有 1 增大鐵芯材料的電阻率 2 用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯代替整塊硅鋼鐵芯 讀一讀 辨一辨 1 思考辨析 1 自感是由于線圈本身的電流的變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 解析 當(dāng)流過(guò)線圈本身的電流發(fā)生變化時(shí) 線圈會(huì)產(chǎn)生一種阻礙電流變化的作用 答案 2 電感器具有 通交流 阻直流 的特點(diǎn) 解析 電感器的特點(diǎn)是 通直流 阻交流 答案 3 電流變化快則自感系數(shù)大 解析 自感系數(shù)是描述電感器性質(zhì)的物理量 線圈越粗 匝數(shù)越多 自感系數(shù)越大 有鐵芯時(shí)比沒(méi)有鐵芯時(shí)大得多 答案 讀一讀 辨一辨 2 探究討論 1 自感現(xiàn)象是否屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象 它是否遵循法拉第電磁感應(yīng)定律 答案 自感現(xiàn)象屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象 所以遵循法拉第電磁感應(yīng)定律 2 自感現(xiàn)象中自感電動(dòng)勢(shì)有什么作用 如何描述自感電動(dòng)勢(shì)的方向 答案 自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中電流的變化 即總是起著推遲電流變化的作用 當(dāng)導(dǎo)體中電流增加時(shí) 自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相反 當(dāng)導(dǎo)體中電流減小時(shí) 自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相同 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 探究一自感現(xiàn)象李輝用多用電表的歐姆擋測(cè)量一個(gè)變壓器線圈的電阻 以判斷它是否斷路 劉偉為了使李輝操作方便 用兩手分別握住線圈的兩端讓李輝測(cè)量 測(cè)量后李輝確認(rèn)線圈沒(méi)有斷路 因?yàn)槎嘤秒姳淼谋肀P(pán)顯示線圈具有一定的電阻 正當(dāng)李輝把多用電表的表筆與被測(cè)線圈脫離時(shí) 劉偉突然驚叫起來(lái) 覺(jué)得有電擊感 如圖 李輝很奇怪 用手摸線圈兩端 沒(méi)有什么感覺(jué) 再摸摸多用電表的兩個(gè)表筆 也沒(méi)有什么感覺(jué) 為什么劉偉有被電擊的感覺(jué) 而李輝卻沒(méi)有被電擊的感覺(jué) 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 要點(diǎn)提示因?yàn)樽儔浩骶€圈匝數(shù)很多 又套在鐵芯上 故自感系數(shù)很大 用多用電表測(cè)線圈時(shí) 電表內(nèi)部干電池使線圈內(nèi)產(chǎn)生電流 因線圈電阻較小 故有一較大的電流 突然切斷表筆與線圈的連接時(shí) 線圈產(chǎn)生一較大的阻礙電流減小的電動(dòng)勢(shì) 所以劉偉會(huì)有電擊感 而李輝再摸線圈時(shí) 自感電動(dòng)勢(shì)己消失 故無(wú)感覺(jué) 摸兩表筆 因電壓只有1 5V 內(nèi)部干電池的電動(dòng)勢(shì) 也不會(huì)產(chǎn)生電擊感 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 1 自感現(xiàn)象 1 定義 由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 叫作自感現(xiàn)象 2 理解 自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 自感電動(dòng)勢(shì)的作用 總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化 即總是起著推遲電流變化的作用 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 2 通電自感和斷電自感 1 通電自感按照如圖所示電路圖連接好實(shí)物圖 其中L是帶鐵芯的線圈 L1 L2是兩只規(guī)格相同的燈泡 實(shí)驗(yàn)中R1 R2的作用不同 調(diào)節(jié)R1至兩燈亮度相同 調(diào)節(jié)R2至兩燈正常發(fā)光 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象閉合開(kāi)關(guān)S 燈泡L2立刻發(fā)光 而跟線圈L串聯(lián)的燈泡L1卻是逐漸亮起來(lái) 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 實(shí)驗(yàn)分析在上圖所示的電路中 電流有兩條支路 一條支路有電感線圈L 另一條支路是電阻電路 開(kāi)關(guān)閉合前 線圈中磁通量為0 在接通電路瞬間 線圈中的磁通量突然增加 根據(jù)電磁感應(yīng)定律和楞次定律 線圈中必然產(chǎn)生與原電壓相反的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 阻礙線圈中電流的增大 使得通過(guò)燈泡L1的電流只能緩慢地增大 故燈泡開(kāi)始較暗 直至線圈內(nèi)磁通量不變化了 燈泡才正常發(fā)光 電阻支路沒(méi)有線圈 電路一接通 燈泡L2就立刻正常發(fā)光 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 2 斷電自感按照如圖所示電路圖連接好實(shí)物圖 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S 燈泡A并非立刻熄滅 而是過(guò)一會(huì)兒才熄滅 實(shí)驗(yàn)分析在上圖中 當(dāng)S斷開(kāi)時(shí) 穿過(guò)線圈的磁通量產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)和燈泡A組成閉合電路 有短暫的電流流過(guò)燈泡 所以燈泡慢慢變暗 直至熄滅 也可能閃亮一下后逐漸熄滅 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 3 自感系數(shù)對(duì)于不同的線圈 在電流變化快慢相同的情況下 產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)是不同的 在電學(xué)中 用自感系數(shù)來(lái)表示線圈的這種特性 1 大小 線圈越粗 越長(zhǎng) 匝數(shù)越多 它的自感系數(shù)就越大 另外 線圈有鐵芯時(shí)的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵芯時(shí)大得多 2 單位 亨利 H 1H 103mH 106 H 3 物理意義 自感系數(shù)大小反映了線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的本領(lǐng)大小 在數(shù)值上等于通過(guò)線圈的電流在1s內(nèi)改變1A時(shí)產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)大小 自感系數(shù)是由線圈自身決定的 與外界條件 電流變化快慢 無(wú)關(guān) 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 4 自感現(xiàn)象的應(yīng)用與危害 1 應(yīng)用 常見(jiàn)的日光燈鎮(zhèn)流器 通過(guò)自身的自感現(xiàn)象 產(chǎn)生高電壓 從而擊穿空氣 導(dǎo)通電流 2 危害 在自感系數(shù)很大 電流很大的用電器中 當(dāng)切斷電流時(shí) 由于自感 用電器會(huì)在開(kāi)關(guān)兩端出現(xiàn)很高的電壓 形成電弧 電弧不但會(huì)燒毀開(kāi)關(guān) 還會(huì)危及操作人員的人身安全 因此 必須采取特制的安全開(kāi)關(guān) 以防止電弧的產(chǎn)生 保障安全 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 例題1 導(dǎo)學(xué)號(hào)66824061 多選 如圖所示的電路中 A1和A2是完全相同的燈泡 L是自感系數(shù)很大 電阻可以忽略的線圈 下列說(shuō)法中正確的是 A 合上開(kāi)關(guān)S接通電路時(shí) A2先亮 A1后亮 最后一樣亮B 合上開(kāi)關(guān)S接通電路時(shí) A1和A2始終一樣亮C 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S切斷電路時(shí) A2立刻熄滅 A1過(guò)一會(huì)兒才熄滅D 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S切斷電路時(shí) A1和A2都要過(guò)一會(huì)兒才熄滅 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 解析 閉合開(kāi)關(guān)時(shí) 由于線圈的阻礙作用 燈泡A1后亮 由于線圈的直流電阻為0 故最后兩個(gè)燈泡一樣亮 選項(xiàng)A正確 B錯(cuò)誤 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí) 線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) 與燈泡A1 A2構(gòu)成閉合回路 故C項(xiàng)錯(cuò)誤 D項(xiàng)正確 答案 AD歸納總結(jié)線圈中電流發(fā)生變化時(shí) 會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) 阻礙電流的變化 起到延遲電流變化的作用 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 變式訓(xùn)練1在如圖所示的電路中 當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后 燈泡A是否會(huì)更亮一下 更亮一下的條件是什么 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 解析 當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí) 線圈儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能會(huì)通過(guò)小燈泡以電能的形式釋放 設(shè)開(kāi)關(guān)閉合時(shí) 電源路端電壓為U 線圈的電阻為RL 燈泡的電阻為RA 則通過(guò)線圈的電流為IL 通過(guò)燈泡的電流為IA 當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后 線圈和燈泡組成的回路中的電流從IL開(kāi)始減弱 若RA RL 有IAIL 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后 燈泡不會(huì)更亮一下 答案 見(jiàn)解析 探究一 探究二 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究二渦流及其應(yīng)用電磁爐是利用電磁線圈在鍋底產(chǎn)生渦流并利用渦流的熱效應(yīng)來(lái)加熱食物的一種新型器具 由于它工作時(shí)沒(méi)有明火 無(wú)煙無(wú)廢氣 火力強(qiáng)勁 安全可靠 因此越來(lái)越受家庭的歡迎 同學(xué)們想一下 電磁爐在工作時(shí)能不能用陶瓷鍋 耐熱玻璃鍋來(lái)加熱食物呢 要點(diǎn)提示不能 這是因?yàn)?如果用陶瓷鍋 耐熱玻璃鍋來(lái)加熱食物 這時(shí)處于變化的磁場(chǎng)中的就不是導(dǎo)體了 這樣就無(wú)法在鍋底產(chǎn)生渦流 也就無(wú)法利用渦流的熱效應(yīng)來(lái)加熱食物 探究一 探究二 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 1 渦流的產(chǎn)生把塊狀金屬放在變化的磁場(chǎng)中 或者讓它在非均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 金屬塊內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 因?yàn)榻饘賶K本身可自行構(gòu)成閉合回路 且整塊金屬導(dǎo)體的電阻一般情況下很小 所以產(chǎn)生的渦流通常是很強(qiáng)的 2 渦流的應(yīng)用 1 利用渦流的熱效應(yīng) 應(yīng)用渦流在回路中產(chǎn)生的熱量冶煉金屬的高頻感應(yīng)爐 利用渦流來(lái)烹制菜肴的電磁爐等 2 利用渦流的磁效應(yīng) 在車(chē)站 機(jī)場(chǎng)進(jìn)行安檢的探測(cè)器 用來(lái)探測(cè)旅客是否帶有金屬制品 像刀 槍之類(lèi)的危險(xiǎn)物品等 探究一 探究二 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 3 渦流的危害與防止 1 在各種電機(jī) 變壓器中 渦流是非常有害的 首先它會(huì)使鐵芯的溫度升高 從而危及線圈絕緣材料的壽命 嚴(yán)重時(shí)會(huì)使材料報(bào)廢 其次渦流發(fā)熱要消耗額外的能量 使電機(jī) 變壓器的效率降低 2 為了減小渦流 變壓器 電機(jī)里的鐵芯不是由整塊的鋼鐵制成 而是用薄薄的硅鋼片疊合而成 一方面硅鋼片的電阻率比一般鋼鐵的要大 從而減少損耗 另一方面 每層硅鋼片之間都是絕緣的 阻斷了渦流的通路 進(jìn)一步減少了渦流的發(fā)熱 探究一 探究二 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 例題2 導(dǎo)學(xué)號(hào)66824062如圖所示 在O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的磁場(chǎng) 銅球在A點(diǎn)由靜止釋放 向右擺至最高點(diǎn)B 不考慮空氣阻力 則下列說(shuō)法正確的是 A A B兩點(diǎn)在同一水平線B A點(diǎn)高于B點(diǎn)C A點(diǎn)低于B點(diǎn)D 銅球?qū)⒆龅确鶖[動(dòng)解析 銅球在進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中 產(chǎn)生渦流 損耗機(jī)械能 故A點(diǎn)高于B點(diǎn) 故選B 答案 B 題后反思銅球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能否產(chǎn)生渦流 關(guān)鍵看該過(guò)程中穿過(guò)銅球的磁通量是否變化 即是否滿(mǎn)足感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 探究一 探究二 問(wèn)題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 變式訓(xùn)練2在水平放置的光滑導(dǎo)軌上 沿導(dǎo)軌固定一個(gè)條形磁體如圖 現(xiàn)有銅 鋁和有機(jī)玻璃制成的滑塊甲 乙 丙 使它們從導(dǎo)軌上的A點(diǎn)以某一初速向磁體滑去 各物塊在接觸磁體前的運(yùn)動(dòng)情況將是 A 都做勻速運(yùn)動(dòng)B 甲 乙做加速運(yùn)動(dòng)C 甲 乙做減速運(yùn)動(dòng)D 乙 丙做勻速運(yùn)動(dòng)解析 銅塊 鋁塊向磁體靠近時(shí) 穿過(guò)它們的磁通量發(fā)生改變 因此在其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流I 這個(gè)電流在金屬塊內(nèi)部自成回路 好像水的漩渦一樣 故叫渦流 有感應(yīng)電流形成 則感應(yīng)電流的效果對(duì)產(chǎn)生它的原因總起阻礙作用 所以銅塊 鋁塊向磁體的運(yùn)動(dòng)會(huì)受阻而減速 有機(jī)玻璃為非金屬 不產(chǎn)生渦流現(xiàn)象 答案 C 12345 1 自感現(xiàn)象的理解 下列關(guān)于自感現(xiàn)象的說(shuō)法 正確的有 A 自感現(xiàn)象不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象B 自感電動(dòng)勢(shì)不是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)C 自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙電流的通過(guò)D 自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙電流的變化解析 自感現(xiàn)象是由于自身電流變化引起了磁通量的變化 而產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 故A B錯(cuò) 自感的作用是阻礙電流的變化 電流增大時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增大 電流減小時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小 而不是阻礙電流的通過(guò) 所以C錯(cuò) D對(duì) 答案 D 12345 2 多選 自感電動(dòng)勢(shì) 當(dāng)線圈中電流改變時(shí) 線圈中會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) 自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向 A 總是相反B 總是相同C 電流增大時(shí) 兩者方向相反D 電流減小時(shí) 兩者方向相同解析 自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙原磁通量的變化 電流增大時(shí) 兩者方向相反 反之 相同 簡(jiǎn)述為 增反減同 答案 CD 12345 3 斷電自感 如圖所示 L為自感系數(shù)較大的線圈 電路穩(wěn)定后小燈泡正常發(fā)光 當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間會(huì)有 A 燈A立即熄滅B 燈A慢慢熄滅C 燈A突然閃亮一下再慢慢熄滅D 燈A突然閃亮一下再突然熄滅解析 當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí) 由于通過(guò)自感線圈的電流從有變到零 線圈將產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) 線圈L與燈A串聯(lián) 在S斷開(kāi)后 不能形成閉合回路 因此燈A在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后 電源供給的電流為零 燈會(huì)立即熄滅 因此正確選項(xiàng)應(yīng)為A 答案 A 12345 4 對(duì)渦流的理解 下列日常生活中的家用電器利用渦流原理工作的是 A 收音機(jī)B 微波爐C 電磁爐D 電視機(jī)解析 在這幾種家用電器中只有電磁爐是利用了渦流的原理來(lái)工作的 答案 C 12345 5 自感現(xiàn)象的綜合應(yīng)用 利用已有的器材 直流電源 開(kāi)關(guān) 滑動(dòng)變阻器 兩個(gè)相同的燈泡 自感線圈 按圖甲和乙分別連接好電路 1 在圖甲中 先閉合開(kāi)關(guān)S 調(diào)整變阻器R 使兩個(gè)燈泡亮度相同 然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān) 重新閉合開(kāi)關(guān) 在開(kāi)關(guān)閉合瞬間 燈泡A1的亮度變化情況是 燈光A2的亮度變化情況是 2 在圖乙中 先閉合開(kāi)關(guān) 再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí) 觀察燈泡A的亮度變化情況 12345 解析 圖甲中 電路接通時(shí) 電流由零開(kāi)始增加 穿過(guò)線圈L的磁通量逐漸增加 L中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與原來(lái)的電流方向相反 阻礙L中電流增加 即推遲了電流達(dá)到正常值的時(shí)間 圖乙中 當(dāng)S斷開(kāi)時(shí) L中的電流突然減弱 穿過(guò)L的磁通量逐漸減少 L中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 方向與原電流方向相同 阻礙原電流減小 L相當(dāng)于一個(gè)電源 此時(shí)L與A構(gòu)成閉合回路 故A中還有一段持續(xù)電流 若流過(guò)A的電流比原電流大 則燈A將閃亮一下再慢慢熄滅 答案 1 逐漸亮起來(lái)立刻正常發(fā)光 2 燈泡A逐漸熄滅或者出現(xiàn)閃亮一下再熄滅