【人教版】2019年物理选修1-1：3.6《自感现象、涡流》ppt课件含答案.ppt

理解教材新知 第三章电磁感应 随堂基础巩固 课时跟踪训练 知识点一 知识点二 把握热点考向 考向一 考向二 应用创新演练 第六节自感现象涡流 知识点三 1 流过线圈自身的电流发生变化 引起自身磁通量变化而激发感应电动势的现象叫做自感现象 电路中自感的作用是阻碍电流的变化 2 电感器是利用自感现象 其性能用自感系数描述 线圈越大 匝数越多 自感系数越大 加入铁芯的线圈自感系数比不加铁芯的大 3 导体放在变化的磁场中 产生的感应电流叫涡流 和其它电流一样通过电阻时产生热 电磁炉应用了这一原理 自学教材 1 定义线圈中电流的变化在它激发感应电动势 这种现象叫做自感现象 2 自感电动势中产生的电动势叫做自感电动势 自身 自感现象 3 本质自身电流的变化 导致其自身产生的发生变化 从而使通过自身的发生变化 从而在它自身激发 4 自感的作用路中自感的作用是阻碍的变化 磁场 磁通量 感应电动势 电流 重点诠释 1 通电自感中 灯泡的亮度变化在通电自感中 两个灯泡不同时亮起 如图3 6 1所示的电路 两灯泡规格相同 接通开关后调节电阻R 使两个灯泡亮度相同 然后断开电路 再次接通的瞬间 其现象及原因如下表 图3 6 1 2 在断电自感中 灯泡的亮度变化自感电动势总是要阻碍引起自感的电流的变化 就好像感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化一样 自感电动势阻碍的对象是 电流的变化 而不是电流本身 图3 6 2 至于灯泡中的电流是突然变大还是变小 也就是说灯泡是否会突然变得更亮一下 就取决于I2与I1谁大谁小 也就是取决于R和r谁大谁小的问题 如图3 6 2所示 如果R r 就有I1 I2 灯泡会先更亮一下才逐渐熄灭 如果R r 灯泡会由原亮度逐渐熄灭 如果R r 灯泡会先立即暗一些 然后渐渐熄灭 1 如图3 6 3所示的电路中 A1和A2是完全相同的灯泡 线圈L的电阻可以忽略 下列说法中正确的是 图3 6 3 A 合上开关S接通电路时 A2先亮 A1后亮 最后一样亮B 合上开关S接通电路时 A1和A2始终一样亮C 断开开关S切断电路时 A1立即熄灭 A2过一会儿才熄灭D 断开开关S切断电路时 A1和A2都要过一会儿才熄灭 解析 合上开关S A2支路电流立即达到最大 而A1支路由于自感线圈对电流的变化起阻碍作用 所以电流只能逐渐增大 稳定后 由于L无电阻 所以最后两灯同样亮 A正确 断开时 L为电源 两灯串联 所以A1 A2将会同时熄灭 D正确 答案 AD 自学教材 1 定义电路中的叫做电感器 线圈 2 自感系数电感器的性能用来描述 简称 决定线圈自感系数的因素 线圈的 线圈中是否有 线圈 匝数 它的自感系数越大 另外有铁芯时的自感系数比没有铁芯时大得多 自感系数 自感 形状 长短 匝数 铁芯 越大 越多 重点诠释 1 自感的应用如日光灯电路中的镇流器 无线电设备中和电容器一起组成振荡电路等 需要利用自感现象时 可以适当地增大自感系数 2 自感的危害与防止在切断自感系数很大 电流很强的电路的瞬间 会产生很高的自感电动势 形成电弧 在这类电路中应采用特制的开关 精密电阻可采用双线并绕来清除自感现象 2 关于线圈的自感系数大小的下列说法中 正确的是 A 通过线圈的电流越大 自感系数也越大B 线圈中的电流变化越快 自感系数也越大C 插有铁芯时线圈的自感系数会变大D 线圈的自感系数与电流的大小 电流变化的快慢 是否有铁芯等都无关 解析 自感系数是由电感器本身的因素决定的 包括线圈的大小 单位长度上的匝数 而且有铁芯时比无铁芯时自感系数要大 答案 C 自学教材 1 定义只要在空间有变化的磁通量 其中的导体就会产生 我们把这种感应电流叫做涡流 2 应用涡流通过电阻时可以 金属探测器和电磁炉就利用了涡流 感应电流 产生热 重点诠释 1 涡流的产生把块状金属放在变化的磁场中 或者让它在非均匀磁场中运动 金属块内就会产生感应电流 因为金属块本身可自行构成闭合回路 且整块金属导体的电阻一般情况下很小 所以产生的涡流通常是很强的 2 涡流的应用 1 利用涡流的热效应 应用涡流在回路中产生的热量冶炼金属的高频感应炉 2 利用涡流现象的小型装置 在车站 机场进行安检的探测器 用来探测旅客是否带有金属制品 像刀 枪之类的危险物品等 3 涡流的危害与防止 1 在各种电机 变压器中 涡流是非常有害的 首先它会使铁芯的温度升高 从而危及线圈绝缘材料的寿命 严重时会使材料报废 其次涡流发热要消耗额外的能量 使电机 变压器的效率降低 2 为了减小涡流 变压器 电机里的铁芯不是由整块的钢铁制成 而是用薄薄的硅钢片叠合而成 一方面硅钢片的电阻率比一般钢铁的要大 从而减少损耗 另一方面 每层硅钢片之间都是绝缘的 阻断了涡流的通路 进一步减少了涡流的发热 计算表明 涡流的损耗与硅钢片的厚度的平方成正比 3 以下器件利用涡流的有 A 电饭锅B 电热水器C 电磁炉D 微波炉 解析 电饭锅与电热水器利用电流的热效应加热 微波炉是利用微波在食物中引起水分子振动加热 所以只有C项中电磁炉利用涡流 答案 C 例1 如图3 6 4所示 电路甲 乙中电阻R和自感线圈L的电阻都很小 接通S 使电路达到稳定 灯泡A发光 则 图3 6 4 A 在电路甲中 断开S A将渐渐变暗B 在电路甲中 断开S A将先变得更亮 然后渐渐变暗C 在电路乙中 断开S A将渐渐变暗D 在电路乙中 断开S A将先变得更亮 然后渐渐变暗 审题指导 解此题的关键有两点 1 自感线圈在电路中的位置及作用 2 灯泡瞬间变更亮的条件 解析 甲图中 灯A与线圈L在同一支路 通过的电流相同 断开开关S时 A L R组成回路 由于自感作用 L中电流逐渐减小 灯不会闪亮一下 灯A将逐渐变暗 故A正确 乙图中 电路稳定时 通过上支路的电流IL IA 因L的电阻很小 断开开关S时 由于L的自感作用 回路中电流在IL的基础上减小 电流反向通过A的瞬间 A中电流变大 然后渐渐变小 所以灯A要闪亮一下 然后渐渐变暗 故D正确 答案 AD 自感现象有通电自感和断电自感两种 解决这类问题要把握好以下几点 1 对通电自感要注意电感线圈对电流由无到有的阻碍作用 2 对断电自感要注意分析断开开关后由包括电感线圈 相当于一个电源 所形成的新的闭合回路以及由于线圈自感作用所产生的感应电流的方向与原来电流方向的关系 3 断电时灯泡是否闪亮 决定于原电流大小与自感电流大小的关系 1 如图3 6 5所示 L是自感系数很大 电阻很小的线圈 若合上或断开开关S1 S2 可能产生的情况是 图3 6 5 A S1闭合的瞬间 Q灯逐渐亮起来B 再合上S2稳定后 P灯是暗的C 断开S1的瞬间 Q灯立即熄灭 P灯亮一下再熄灭D 断开S1的瞬间 P灯和Q灯立即熄灭 解析 只闭合S1时 由于线圈自感作用 流过Q灯的电流将逐渐增大 Q灯逐渐亮起来 而P灯是立即变亮 再合上S2稳定后 由于RL很小 P灯几乎被短路 故P灯是暗的 断开S1时 由于S2闭合 线圈L与P灯构成回路 由于自感的作用 电流将逐渐减小 由于IL IP 所以P灯将闪亮一下再熄灭 而跟Q灯并联的是电阻 故Q灯立即熄灭 答案 ABC 例2 如图3 6 6所示为高频焊接原理示意图 线圈通以高频交流电 金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热 将焊缝熔化焊接着 要使焊接处产生的热量较大可采用 A 增大交变电流的电压B 增大交变电流的频率C 增大焊接缝的接触电阻D 减小焊接缝的接触电阻 图3 6 6 解析 交变电流频率越高 电压越大 产生的磁场变化越快 在工件中引起的感应电动势越大 感应电流就越大 产生的热量越大 A B正确 焊接缝接触电阻越大 电压越大 在此处产生的热量越大越容易熔化焊接 答案 ABC 2 如图3 6 7所示是冶炼金属的高频感应炉的示意图 冶炼炉内装入被冶炼的金属 线圈通入高频交变电流 这时被冶炼的金属就能被熔化 这种冶炼方法速度快 温度容易控制 并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中 因此适于冶炼特种金属 该炉的加热原理 图3 6 7 A 利用线圈中电流产生的焦耳热B 利用红外线C 利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D 利用交变电流的交变磁场所激发的电磁波 解析 利用交变电流产生的交变磁场在引起炉内金属截面的磁通量变化时 使金属中产生感应电流 因整块金属的电阻相当小 所以感应电流很强 它在金属