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

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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 自感現(xiàn)象 部分 了解什么是自感現(xiàn)象 自感現(xiàn)象的分類及自感現(xiàn)象對電路的影響 1 什么是自感電動勢 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)生的磁場發(fā)生變化 從而使通過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)電動勢 這個電動勢叫自感電動勢 這種現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象 2 自感現(xiàn)象可以分為幾種類型 答案 兩種類型 分別稱為通電自感和斷電自感 3 電路中的自感現(xiàn)象對電路的影響是什么 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 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 用來描述電感器阻礙電流變化性能的物理量 簡稱自感 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)象有時也帶來危害 如在自感系數(shù)很大 電流很強的電路中斷電時產(chǎn)生的電弧 讀一讀 辨一辨 三 渦流閱讀教材第68頁 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 穿過導(dǎo)體的磁通量變化時 會在導(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為渦流的熱效應(yīng)造成的 在變壓器 電動機等鐵芯上產(chǎn)生的渦流會使鐵芯過熱消耗電能 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)流過線圈本身的電流發(fā)生變化時 線圈會產(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 解析 電感器的特點是 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 有鐵芯時比沒有鐵芯時大得多 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)象中自感電動勢有什么作用 如何描述自感電動勢的方向 答案 自感電動勢總是阻礙導(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 自感電動勢與電流方向相反 當(dāng)導(dǎo)體中電流減小時 自感電動勢與電流方向相同 問題導(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量一個變壓器線圈的電阻 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量 測量后李輝確認線圈沒有斷路 因為多用電表的表盤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線圈脫離時 劉偉突然驚叫起來 覺得有電擊感 如圖 李輝很奇怪 用手摸線圈兩端 沒有什么感覺 再摸摸多用電表的兩個表筆 也沒有什么感覺 為什么劉偉有被電擊的感覺 而李輝卻沒有被電擊的感覺 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 要點提示因為變壓器線圈匝數(shù)很多 又套在鐵芯上 故自感系數(shù)很大 用多用電表測線圈時 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 線圈產(chǎn)生一較大的阻礙電流減小的電動勢 所以劉偉會有電擊感 而李輝再摸線圈時 自感電動勢己消失 故無感覺 摸兩表筆 因電壓只有1 5V 內(nèi)部干電池的電動勢 也不會產(chǎn)生電擊感 問題導(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 自感電動勢的作用 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 實驗中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 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 實驗現(xiàn)象閉合開關(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 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 實驗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)電動勢 阻礙線圈中電流的增大 使得通過燈泡L1的電流只能緩慢地增大 故燈泡開始較暗 直至線圈內(nèi)磁通量不變化了 燈泡才正常發(fā)光 電阻支路沒有線圈 電路一接通 燈泡L2就立刻正常發(fā)光 問題導(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物圖 實驗現(xiàn)象斷開開關(guān)S 燈泡A并非立刻熄滅 而是過一會兒才熄滅 實驗分析在上圖中 當(dāng)S斷開時 穿過線圈的磁通量產(chǎn)生自感電動勢和燈泡A組成閉合電路 有短暫的電流流過燈泡 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)生的自感電動勢是不同的 在電學(xué)中 用自感系數(shù)來表示線圈的這種特性 1 大小 線圈越粗 越長 匝數(shù)越多 它的自感系數(shù)就越大 另外 線圈有鐵芯時的自感系數(shù)比沒有鐵芯時大得多 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)生自感電動勢的本領(lǐng)大小 在數(shù)值上等于通過線圈的電流在1s內(nèi)改變1A時產(chǎn)生的自感電動勢大小 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 無關(guān) 問題導(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 常見的日光燈鎮(zhèn)流器 通過自身的自感現(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 由于自感 用電器會在開關(guān)兩端出現(xiàn)很高的電壓 形成電弧 電弧不但會燒毀開關(guān) 還會危及操作人員的人身安全 因此 必須采取特制的安全開關(guān) 以防止電弧的產(chǎn)生 保障安全 問題導(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 下列說法中正確的是 A 合上開關(guān)S接通電路時 A2先亮 A1后亮 最后一樣亮B 合上開關(guān)S接通電路時 A1和A2始終一樣亮C 斷開開關(guān)S切斷電路時 A2立刻熄滅 A1過一會兒才熄滅D 斷開開關(guān)S切斷電路時 A1和A2都要過一會兒才熄滅 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 解析 閉合開關(guān)時 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 故最后兩個燈泡一樣亮 選項A正確 B錯誤 開關(guān)斷開時 線圈中產(chǎn)生自感電動勢 與燈泡A1 A2構(gòu)成閉合回路 故C項錯誤 D項正確 答案 AD歸納總結(jié)線圈中電流發(fā)生變化時 會產(chǎn)生自感電動勢 阻礙電流的變化 起到延遲電流變化的作用 問題導(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)開關(guān)S斷開后 燈泡A是否會更亮一下 更亮一下的條件是什么 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 探究一 探究二 解析 當(dāng)開關(guān)斷開時 線圈儲存的磁場能會通過小燈泡以電能的形式釋放 設(shè)開關(guān)閉合時 電源路端電壓為U 線圈的電阻為RL 燈泡的電阻為RA 則通過線圈的電流為IL 通過燈泡的電流為IA 當(dāng)開關(guān)斷開后 線圈和燈泡組成的回路中的電流從IL開始減弱 若RA RL 有IAIL 開關(guān)斷開后 燈泡不會更亮一下 答案 見解析 探究一 探究二 問題導(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)來加熱食物的一種新型器具 由于它工作時沒有明火 無煙無廢氣 火力強勁 安全可靠 因此越來越受家庭的歡迎 同學(xué)們想一下 電磁爐在工作時能不能用陶瓷鍋 耐熱玻璃鍋來加熱食物呢 要點提示不能 這是因為 如果用陶瓷鍋 耐熱玻璃鍋來加熱食物 這時處于變化的磁場中的就不是導(dǎo)體了 這樣就無法在鍋底產(chǎn)生渦流 也就無法利用渦流的熱效應(yīng)來加熱食物 探究一 探究二 問題導(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中 或者讓它在非均勻磁場中運動 金屬塊內(nèi)就會產(chǎn)生感應(yīng)電流 因為金屬塊本身可自行構(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 利用渦流來烹制菜肴的電磁爐等 2 利用渦流的磁效應(yīng) 在車站 機場進行安檢的探測器 用來探測旅客是否帶有金屬制品 像刀 槍之類的危險物品等 探究一 探究二 問題導(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 變壓器中 渦流是非常有害的 首先它會使鐵芯的溫度升高 從而危及線圈絕緣材料的壽命 嚴重時會使材料報廢 其次渦流發(fā)熱要消耗額外的能量 使電機 變壓器的效率降低 2 為了減小渦流 變壓器 電機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 進一步減少了渦流的發(fā)熱 探究一 探究二 問題導(dǎo)引 名師精講 典例剖析 例題2 導(dǎo)學(xué)號66824062如圖所示 在O點正下方有一個具有理想邊界的磁場 銅球在A點由靜止釋放 向右擺至最高點B 不考慮空氣阻力 則下列說法正確的是 A A B兩點在同一水平線B A點高于B點C A點低于B點D 銅球?qū)⒆龅确鶖[動解析 銅球在進入和穿出磁場的過程中 產(chǎn)生渦流 損耗機械能 故A點高于B點 故選B 答案 B 題后反思銅球運動過程中能否產(chǎn)生渦流 關(guān)鍵看該過程中穿過銅球的磁通量是否變化 即是否滿足感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 探究一 探究二 問題導(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)軌固定一個條形磁體如圖 現(xiàn)有銅 鋁和有機玻璃制成的滑塊甲 乙 丙 使它們從導(dǎo)軌上的A點以某一初速向磁體滑去 各物塊在接觸磁體前的運動情況將是 A 都做勻速運動B 甲 乙做加速運動C 甲 乙做減速運動D 乙 丙做勻速運動解析 銅塊 鋁塊向磁體靠近時 穿過它們的磁通量發(fā)生改變 因此在其內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)電流I 這個電流在金屬塊內(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)電流的效果對產(chǎn)生它的原因總起阻礙作用 所以銅塊 鋁塊向磁體的運動會受阻而減速 有機玻璃為非金屬 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 自感電動勢不是感應(yīng)電動勢C 自感電動勢總是阻礙電流的通過D 自感電動勢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)生自感電動勢的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 故A B錯 自感的作用是阻礙電流的變化 電流增大時自感電動勢阻礙電流的增大 電流減小時自感電動勢阻礙電流的減小 而不是阻礙電流的通過 所以C錯 D對 答案 D 12345 2 多選 自感電動勢 當(dāng)線圈中電流改變時 線圈中會產(chǎn)生自感電動勢 自感電動勢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 兩者方向相反D 電流減小時 兩者方向相同解析 自感電動勢總是阻礙原磁通量的變化 電流增大時 兩者方向相反 反之 相同 簡述為 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)斷開開關(guān)S的瞬間會有 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)開關(guān)S斷開時 由于通過自感線圈的電流從有變到零 線圈將產(chǎn)生自感電動勢 線圈L與燈A串聯(lián) 在S斷開后 不能形成閉合回路 因此燈A在開關(guān)斷開后 電源供給的電流為零 燈會立即熄滅 因此正確選項應(yīng)為A 答案 A 12345 4 對渦流的理解 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B 微波爐C 電磁爐D 電視機解析 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 開關(guān) 滑動變阻器 兩個相同的燈泡 自感線圈 按圖甲和乙分別連接好電路 1 在圖甲中 先閉合開關(guān)S 調(diào)整變阻器R 使兩個燈泡亮度相同 然后斷開開關(guān) 重新閉合開關(guān) 在開關(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 先閉合開關(guān) 再斷開開關(guān)時 觀察燈泡A的亮度變化情況 12345 解析 圖甲中 電路接通時 電流由零開始增加 穿過線圈L的磁通量逐漸增加 L中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向與原來的電流方向相反 阻礙L中電流增加 即推遲了電流達到正常值的時間 圖乙中 當(dāng)S斷開時 L中的電流突然減弱 穿過L的磁通量逐漸減少 L中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 方向與原電流方向相同 阻礙原電流減小 L相當(dāng)于一個電源 此時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