高中物理人教版選修1-1課件：3.6自感現(xiàn)象渦流

1、-1-六、自感現(xiàn)象渦流-2-六、自感現(xiàn)象渦流ZHISHISHULI知識(shí)梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航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)大小的因素。2.了解自感現(xiàn)象和渦流的利用及其危害的防止。3.初步了解電磁爐等家用電器的工作原理。-3-六、自感現(xiàn)象渦流ZHISHISHULI知識(shí)梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二三一、自感現(xiàn)象1.定義:由于導(dǎo)體回路中的電流發(fā)生變化而在自身回路引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱自感現(xiàn)象。2.本質(zhì):自身電流的變化,導(dǎo)致其自身產(chǎn)生的磁場發(fā)生變化,從而使通過自身的磁通

2、量發(fā)生變化,最終產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。3.自感的作用:阻礙電路中電流的變化。-4-六、自感現(xiàn)象渦流ZHISHISHULI知識(shí)梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二三二、電感器1.定義:電路中的線圈叫作電感器。2.描述電感器性能的物理量:自感系數(shù),簡稱自感。3.決定線圈自感系數(shù)的因素:線圈的形狀、長短、匝數(shù)、線圈中是否有鐵芯。4.線圈越粗、越長,匝數(shù)越密,它的自感系數(shù)就越大,另外有鐵芯時(shí)的自感系數(shù)比沒有鐵芯時(shí)大得多。電感器和我們以前學(xué)習(xí)過的電容器對(duì)交流、直流有何影響?提示:電容器的特點(diǎn)是隔直流、通交流,而電感器的特點(diǎn)是阻交流、通直流。-5-六、自感現(xiàn)象渦流

3、ZHISHISHULI知識(shí)梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二三三、渦流1.定義:只要在空間有變化的磁通量,其中的導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,我們把這種感應(yīng)電流叫作渦流。2.應(yīng)用:渦流通過電阻時(shí)可以生熱,金屬探測器和電磁爐就利用了渦流。但在電動(dòng)機(jī)、變壓器中渦流是有害的。-6-六、自感現(xiàn)象渦流ZHISHISHULI知識(shí)梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二一、怎樣理解自感現(xiàn)象?如何解決電路中產(chǎn)生的自感問題?自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)的特例。一般的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的磁場是由外界提供的,而在自感現(xiàn)象中是靠流過線圈自身變化的電流

4、產(chǎn)生的變化磁場。它們同屬電磁感應(yīng),所以自感現(xiàn)象遵循電磁感應(yīng)規(guī)律。自感電動(dòng)勢在電路中的作用僅僅是減緩原電流的變化,不會(huì)阻止,更不會(huì)逆轉(zhuǎn)原電流的變化。原電流最終還是要變化到穩(wěn)定值(或0)。-7-六、自感現(xiàn)象渦流ZHISHISHULI知識(shí)梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二自感現(xiàn)象只有在通過電路的電流發(fā)生變化時(shí)才會(huì)產(chǎn)生。在判斷電路性質(zhì)時(shí),一般分析方法:當(dāng)流過線圈L的電流突然增大的瞬間,我們可以把L看成一個(gè)阻值很大的電阻;當(dāng)流經(jīng)L的電流突然減小的瞬間,我們可以把L看作一個(gè)電源,它提供一個(gè)跟原電流同向的電流。如圖乙,電路中當(dāng)S由閉合到斷開時(shí),我們將看到A燈過

5、一段時(shí)間再熄滅。能否看到明顯的自感現(xiàn)象,不僅僅取決于自感電動(dòng)勢的大小,還取決于電路的結(jié)構(gòu)。在圖乙電路中,我們預(yù)先在電路設(shè)計(jì)時(shí)取線圈的阻值遠(yuǎn)小于燈A的阻值,S斷開前,ILIR,S斷開瞬間,雖然L中電流在減小,但這一電流全部流過A燈,仍比S斷開前A燈的電流大得多,且延滯了一段時(shí)間,所以我們看到A燈閃亮一下后熄滅。對(duì)圖甲的電路,S斷開瞬間也有自感電流,但它比斷開前流過兩燈的電流還小,就不會(huì)出現(xiàn)閃亮一下的現(xiàn)象。-8-六、自感現(xiàn)象渦流ZHISHISHULI知識(shí)梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二特別提醒解決通電自感和斷電自感要把握好以下幾點(diǎn):(1)對(duì)通電自感

6、要注意電感線圈對(duì)電流由無到有的阻礙作用;(2)對(duì)斷電自感要注意分析斷開開關(guān)后,由包括電感線圈所形成的新的閉合回路以及由于線圈自感作用所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向與原來電流方向的關(guān)系;(3)斷電時(shí)燈泡是否閃亮,決定于原電流與自感電流的大小關(guān)系。-9-六、自感現(xiàn)象渦流ZHISHISHULI知識(shí)梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二二、渦流的應(yīng)用與防止1.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。(2)利用渦流的磁效應(yīng):電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)。(3)利用渦流現(xiàn)象的小型裝置:在車站、機(jī)場進(jìn)行安檢的探測器,用來探測旅客是否帶有金屬

7、制品,像刀、槍之類的危險(xiǎn)物品等。-10-六、自感現(xiàn)象渦流ZHISHISHULI知識(shí)梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航一二2.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)為了減少渦流,變壓器、電機(jī)里的鐵芯不是由整塊的鋼鐵制成的,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,從而減少了損耗;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)一步地減少了渦流的發(fā)熱。計(jì)算表明:渦

8、流的損耗與硅鋼片的厚度的二次方成正比。特別提醒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(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。-11-六、自感現(xiàn)象渦流ZHISHISHULI知識(shí)梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航類型一類型二自感現(xiàn)象的分析【例1】 如圖所示(a)(b),電路中電阻R和自感線圈L的電阻值都很小,且小于燈A的電阻,閉合S,使電路達(dá)到穩(wěn)定,燈泡A發(fā)光,則()A.在電路(a)中,斷開S后,A將逐漸變暗B.在電路(a)中,斷開S后,A將先變得更亮,

9、然后漸暗C.在電路(b)中,斷開S后,A將逐漸變暗D.在電路(b)中,斷開S后,A將先變得更亮,然后漸暗-12-六、自感現(xiàn)象渦流ZHISHISHULI知識(shí)梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航類型一類型二解析:在電路圖(a)中自感線圈L與燈泡A串聯(lián),A與L電流相等,斷開S時(shí)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢使A與L中的電流值從穩(wěn)定狀態(tài)逐漸減小,A不是立即熄滅,而是逐漸變暗。在電路圖(b)中,自感線圈L與燈泡A并聯(lián),穩(wěn)定時(shí)L中電流比A中電流大,斷開S的瞬間,L中的電流從穩(wěn)定值逐漸減小,故S斷開瞬間,通過A的電流更大,A將先變亮,然后逐漸變暗。答案:AD題后反思此題考查對(duì)自感現(xiàn)

10、象的理解,應(yīng)分清斷開S時(shí),什么情況下“逐漸變暗”,什么情況下“先變得更亮,然后逐漸變暗”。-13-六、自感現(xiàn)象渦流ZHISHISHULI知識(shí)梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航類型一類型二自感的應(yīng)用與防止【例2】在制作精密電阻時(shí),為了消除使用過程中由于電流變化而引起的自感現(xiàn)象,采用了雙線并繞的方法,如圖所示,其原理是()A.當(dāng)電路中的電流變化時(shí),兩股導(dǎo)線產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢相互抵消B.當(dāng)電路中的電流變化時(shí),兩股導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電流相互抵消C.當(dāng)電路中的電流變化時(shí),兩股導(dǎo)線中原電流的磁通量相互抵消D.以上說法都不對(duì)-14-六、自感現(xiàn)象渦流ZHISHISHULI知識(shí)梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標(biāo)導(dǎo)航類型一類型二解析:由于采用雙線并繞的方法,當(dāng)電流通過時(shí),兩股導(dǎo)線中的電流方向是相反的,不管電流怎樣變化,任何時(shí)刻兩股電流總是等大反向的,所產(chǎn)生的磁通量也是等大反向的,故總磁通量等于零,在該線圈中不