高中物理 第3章 六自感现象涡流课件 新人教版选修11.ppt

六自感现象涡流 一 自感现象1 当线圈中的电流发生变化时 电流的磁场随之变化 从而引起穿过线圈的 的变化 这会使线圈中产生感应电动势 这种由于自身电流变化而在导体内产生的电动势叫 这种现象叫 2 自感电动势总是 电流的变化 磁通量 自感电动势 自感现象 阻碍 二 电感器1 线路中的线圈叫做电感器 电感器的性能用 表示 简称 2 电感器的自感系数与 有无铁芯有关 3 交流通过电感器时 产生的自感电动势总是 电流的变化 即电感器对交流有 作用 自感系数 自感 线圈匝数 大小 阻碍 阻碍 4 老式的日光灯镇流器就是一个自感系数很大的电感器 在电子镇流器中也要用到 5 由于自感现象 在电流很强或高压电路中 切断电源时开关两端会产生 造成对人员 设备的损伤 应采用安全开关 防止电弧产生 温馨提示理想电感器对直流无阻碍 对交流有阻碍 电感器 电弧 三 涡流及其应用1 穿过导体的 变化时 会在导体内部形成涡旋状的 叫做涡流 2 电磁炉是利用涡流的 给物体加热的新型炉灶 也是利用涡流工作的 3 很多涡流是有害的 主要是产生 浪费电能 变压器的铁芯采用电阻很大的硅钢片 且硅钢片彼此绝缘 就是为了减小变压器工作时铁芯中的涡流 磁通量 感应电流 热效应 金属探测器 热量 一 自感现象及分析1 通电自感的分析 1 电路 如图3 6 1所示 图3 6 1 2 装置要求及作用 a1 a2规格相同 r的作用是使灯泡a1 a2亮度相同 r1的作用是使灯泡a1 a2均正常发光 3 实验现象 s合上时 a2立即正常发光 a1逐渐亮起来 稳定后两灯亮度相同 4 现象分析 在接通的瞬间 电路的电流增大 a2立刻亮起来 穿过线圈l的磁通量增加 线圈中产生感应电动势 这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大 不能使电流立即达到最大值 所以a1只能逐渐亮起来 2 断电自感的分析 1 电路 如图3 6 2所示 图3 6 2 2 装置要求 若线圈l的电阻较小 目的是接通电路的灯泡正常发光时 通过线圈的电流il大于通过灯泡的电流ia 即il ia 3 实验现象 断开s时 发现灯泡a先闪亮一下 过一会儿才熄灭 4 现象分析 电路断开的瞬间 通电线圈的电流突然减小 穿过线圈的磁通量也很快地减少 线圈中产生了感应电动势 此感应电动势阻碍线圈l电流的减小 由于s断开后 l a形成闭合回路 l中的电流从il逐渐减小 流过a的电流突然变为il 然后再从il逐渐减小到零 所以a先闪亮一下 再逐渐熄灭 二 自感系数 1 自感系数简称自感或电感 不同的线圈 在电流变化相同的条件下 产生的自感电动势不同 电学中用自感系数来表示线圈的这种特性 2 线圈的长度越长 线圈的面积越大 单位长度上匝数越多 线圈的自感系数越大 线圈中有铁芯比无铁芯时自感系数大 三 涡流的利用及防止1 涡流的利用 1 涡流的热效应 可以利用涡流来加热 例如电磁炉和高频感应炉 2 涡流的阻尼作用 称为电磁阻尼 例如在一些电学测量仪表中 利用电磁阻尼仪表的指针迅速地停在它所测出的刻度上 以及高速机车制动的涡流闸等 3 涡流探测 如探雷器等 2 涡流的防止要减小涡流 可采用的方法是把整块铁芯改成薄片叠压的铁芯 增大回路电阻 例如电动机和变压器的铁芯都不是整块金属 典例1 多选 如图3 6 3所示 a1和a2是完全相同的灯泡 线圈l的电阻可以忽略 下列说法正确的是 自感现象对电路的影响 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 a2始终一样亮c 断开开关s切断电路时 a2立即熄灭 a1过一会才熄灭d 断开开关s切断电路时 a1 a2都过一会才熄灭 解析闭合开关时 由于自感电动势的作用 a1电路中的电流只能逐渐增大到与a2中的电流相同 故选项a正确 选项b错误 开关由闭合到断开 l相当于电源 a1 a2 l组成闭合回路 电流由支路a1中的电流逐渐减小 故选项c错误 选项d正确 答案ad 借题发挥分析自感现象要抓住两点 1 明确线圈对哪部分电路起作用 2 明确线圈的作用 总是阻碍电路中电流的变化 电流增加 线圈的自感阻碍它的增加 电流减小 线圈的自感又阻碍它的减小 变式1 如图3 6 4所示 l为一纯电感线圈 直流电阻不计 a为一灯泡 下列说法正确的是 图3 6 4 a 开关s接通的瞬间 无电流通过灯泡b 开关s接通后 电路稳定时 无电流通过灯泡c 开关s断开的瞬间 无电流通过灯泡d 开关s接通的瞬间及接通后电路稳定时 灯泡中均有从a到b的电流 而在开关断开瞬间灯泡中则有从b到a的电流 答案 b 解析 开关s接通的瞬间 灯泡中的电流从a到b s接通的瞬间 线圈由于自感作用 通过它的电流逐渐增大 开关s接通后 电路稳定时 纯电感线圈对电流无阻碍作用 将灯泡短路 灯泡中无电流通过 开关s断开的瞬间 由于线圈的自感作用 线圈中原有向右的电流将逐渐减小 该电流通过灯泡形成回路 故灯泡中有从b到a的瞬间电流 典例2 下列说法中正确的是 a 电路中电流越大 自感电动势越大b 电路中电流变化越大 自感电动势越大c 线圈中电流均匀增大 线圈的自感系数也均匀增大d 线圈中的电流为零时 自感电动势不一定为零 自感现象的理解和应用 解析在自感一定的情况下 电流变化越快 自感电动势越大 与电流的大小 电流变化的大小没有必然的关系 a b项错 线圈的自感系数是由线圈本身的性质决定的 与线圈的大小 形状 匝数 有无铁芯等有关 而与线圈的电流的变化率无关 c项错 答案d 变式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 答案 c 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 1 多选 如图3 6 5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 自感现象对电路的影响 甲乙 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 答案 ad 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 2 多选 变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成 而不采用一块整硅钢 这是为了 a 增大涡流 提高变压器的效率b 减小涡流 提高变压器的效率c 增大涡流 减小铁芯的发热量d 减小涡流 减小铁芯的发热量 答案 bd 自感现象的理解和应用 解析 涡流的主要效应之一就是发热 而变压器的铁芯发热 是我们不希望出现的 所以不采用整块硅钢 而采用薄硅钢片叠压在一起 目的应该是减小涡流 减小铁芯的发热量 进而提高变压器的效率 3 多选 如图3 6 6所示 是高频焊接原理示意图 线圈中通以高频交流电时 待焊接的金属工件中就产生感应电流 感应电流通过焊缝时产生大量热量 将金属熔化 把工件焊接在一起 而工件其他部分发热很少 以下说法中正确的是 图3 6 6 a 交流电的频率越高 焊缝处的温度升高得越快b 交流电的频率越低 焊缝处的温度升高得越快c