高中物理 第三章 电磁感应 第6讲 自感现象 涡流课件 新人教版选修11.ppt

第6讲自感现象涡流 目标定位 1 了解什么是自感现象 自感系数和涡流 知道影响自感系数大小的因素 2 了解自感现象和涡流的利用及其危害的防止 3 初步了解日光灯 电磁炉等家用电器的工作原理 一 自感现象1 线圈a中 引起的磁通量的变化 会在它自身激发感应电动势 这个电动势叫做 这种现象叫做 2 电路中自感的作用是 电流的变化 电流的变化 自感电动势 自感现象 阻碍 想一想如图3 6 1所示的电路 l为自感线圈 a是一个灯泡 e是电源 当s闭合瞬间 通过灯泡的电流方向如何 当s切断瞬间 通过灯泡的电流方向如何 图3 6 1 答案当s闭合时 通过灯泡的电流方向为a b 当s切断瞬间 由于电源提供给灯泡a及线圈的电流立即消失 因此线圈要产生一个自感电动势来阻碍原电流减小 所以线圈此时相当于一个电源 产生的自感电流和原电流方向相同 流经a时的方向是b a 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 线圈越大 匝数越多 它的自感系数越大 给线圈中加入铁芯 自感系数比没有铁芯时大得多 3 交流电通过电感器时 由于线圈中的自感电动势总是 电流的变化 所以电感器对交流电有 作用 4 在自感系数很大 电流很强的电路中 切断电源的瞬间都会产生很大的自感电动势 使开关两端出现很高的电压 形成 电弧不仅会烧蚀开关 有时还会危及人员的安全 自感系数 自感 阻碍 阻碍 电弧 想一想自感现象中产生的自感电动势与线圈是否有关 可能与线圈的哪些因素有关 答案有关 与线圈的长度 大小 匝数及有无铁芯都有关 三 涡流及其应用1 只要空间有变化的 其中的导体中就会产生 我们把这种感应电流叫做涡流 2 利用涡流的 可以制成一种新型炉灶 也是利用涡流工作的 3 涡流的热效应在许多场合是有害的 当电机 变压器绕组中通过交流时 在铁芯中会产生 这会使铁芯 消耗电能 破坏绝缘 为了减少涡流 铁芯都用电阻率很大的硅钢片叠加 磁通量 感应电流 热效应 电磁炉 金属探测器 涡流 过热 想一想电流频率的高低对涡流有什么影响 如何减小涡流 答案电流频率越高 涡流越强 减小电流的频率或增大电阻可减小涡流 一 自感现象及分析1 通电自感的分析 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 线圈中产生自感电动势 这个自感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 3所示 图3 6 3 2 装置要求 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 例1 如图3 6 4所示为演示自感现象的实验电路 下列说法正确的是 图3 6 4a 当闭合开关s时a1先亮b 当闭合开关s时a2先亮c 当断开开关s时a1先熄灭d 当断开开关s时a2先熄灭 解析闭合开关时 由于自感电动势的阻碍作用 a1电路中的电流只能逐渐增大 所以a2先亮 选项a错误 b正确 当断开开关s时 l相当于电源 a1 a2 l r组成闭合回路 电流由支路a1中的电流逐渐减小 所以a1 a2一起逐渐熄灭 选项c d错误 答案b 针对训练1如图3 6 5所示的电路 当开关闭合时 小灯泡将 选填 逐渐 或 立刻 变亮 当开关断开时 小灯泡将 选填 逐渐 或 立刻 熄灭 图3 6 5 解析闭合开关时 由于电感器的自感电动势的阻碍作用 a中的电流只能逐渐增大 即小灯泡逐渐变亮 当开关断开时 由于小灯泡无法与其它用电器构成回路 虽然电感器中有自感电动势 但是没有自感电流 所以小灯泡立刻熄灭 答案逐渐立刻 二 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 例2 关于电磁炉 下列说法正确的是 a 电磁炉也利用了电磁感应原理b 电磁炉可以用陶瓷锅做饭c 电磁炉是利用涡流的典型例子d 电磁炉工作时 锅与炉体是相互绝缘的解析电磁炉的工作原理是电磁感应产生的涡流的热效应 a正确 电磁炉的锅应是金属材料 最好是铁锅 当铁锅与炉体绝缘时 铁锅内的涡流产生大量的热量 从而加热食物 b错误 c d正确 答案acd 针对训练2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