高二物理电磁感应互感和自感、涡流及答案.doc

互感和自感、涡流（3.27）要点一、互感现象 ： 两个线圈之间没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象称为互感，产生的感应电动势叫互感电动势。要点二、自感现象 1实验（图甲实验叫通电自感、图乙实验叫断电自感） 如图甲所示，首先闭合后调节，使亮度相同，然后断开开关。再次闭合，灯泡立刻发光，而跟线圈串联的灯泡却是逐渐亮起来的。 如图乙所示电路中，选择适当的灯泡和线圈，使灯泡的电阻大于线圈的直流电阻。断开时，灯并非立即熄灭，而是闪亮一下再逐渐熄灭。 2结论： 由于通过线圈自身的电流发生变化时，线圈本身产生感应电动势的现象叫自感现象。由于自感而产生的感应电动热叫自感电动势。要点诠释：自感电动势的作用：总是阻碍导体中原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用。 自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，当原来电流增大时，自感电动势与原来电流方向相反；当原来电流减小时，自感电动势与原来电流方向相同。 自感电动势大小：，大小由电流变化的快慢和自感系数决定。要点三、自感系数： 自感系数是表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量，简称为自感或电感，用表示。要点诠释：（1）大小：线圈长度越长，线圈横截面积越大，单位长度上匝数越多，线圈的自感系数越大；线圈有铁芯比无铁芯时自感系数大得多。 （2）单位：亨利（符号），亨=毫亨=微亨（）。要点四、电感和电阻的比较 1阻碍作用: 电阻对电流有阻碍作用，电感对电流的变化有阻碍作用。 2大小因素: 电阻越大，对电流的阻碍越大，产生的电势差越大；电感越大，对电流的阻碍作用越大，产生的自感电动势越大。3决定因素:电阻决定于导体长度、横截面积、材料电阻率；电感决定于线圈长度、横截面积、匝数、有无铁芯等。要点五、在断电自感中，灯泡是否闪亮一下的判断方法 如图所示电路中，当开关断开后，灯泡是否会闪亮一下？闪亮一下的条件是什么？ 若，有，在断开开关的瞬间，灯泡会闪亮一下。 若，有，断开开关的瞬间，通过灯泡的电流减小，灯泡不会闪亮一下。要点六、涡流： 当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，电流在导体内自成闭合回路，很像水中的旋涡，把它叫做涡电流，简称涡流。要点诠释：1涡流产生的原因:涡流是一种特殊的电磁感应现象，当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，金属块内就产生感应电流，因为金属块本身可自行构成闭合回路，且块状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涡流的防止:电动机、变压器的线圈中有变化的电流，因而在铁芯中产生了涡流，不仅浪费了能量，还可能损坏电器，因此，要想办法减小涡流。为了达到减小涡流的目的，采用了电阻率大的硅钢做铁芯的材料，并把硅钢做成彼此绝缘的薄片，这样，就大大减小了涡流。 3涡流的利用:用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉内的金属中就产生涡流。涡流产生的热量使金属达到很高的温度并熔化。利用涡流冶炼金属的优点是整个过程能在真空中进行，这样就能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金。要点七、电磁阻尼 当导体在磁场中运动时，如果导体中出现涡流，即感应电流，则感应电流会使导体受到安培力作用，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象叫做电磁阻尼。要点八、电磁驱动如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用叫做电磁驱动。 【典型例题】类型一、互感现象产生的条件例1. 如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒、，当在外力作用下运动时，在磁场力作用下向右运动，则所做的运动可能是（ ）A向右匀加速运动 B向左匀加速运动 C向右匀减速运动 D向左匀减速运动类型二、断电自感现象 例2如图所示的（）、（）两个电路中，电阻和自感线圈的电阻值都小，且小于灯泡的电阻，接通开关，使电路达到稳定，灯泡发光，则（ ） A在电路（）中，断开后，将逐渐变暗 B在电路（）中，断开后，将先变得更亮，然后逐渐变暗 C在电路（）中，断开后，将逐渐变暗 D在电路（）中，断开后，将先变得更亮，然后逐渐变暗类型三、通电自感现象例3如图所示，电路中电源的内阻不能忽略，的阻值和的自感系数都很大，、为两个完全相同的灯泡，当闭合时，下列说法正确的是（ ）A比先亮，然后灭 B比先亮，然后逐渐变暗 C、一起亮，然后灭 D、一起亮，然后灭类型四、正确理解自感电动势例4 如图所示，为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关的瞬间会有（ ） A灯立即熄灭 B灯慢慢熄灭 C灯突然闪亮一下再慢慢熄灭 D灯突然闪亮一下再突然熄灭类型五、自感现象在电路中的应用例5在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采用双线并绕的方法，如图所示。其原理是（ ） A当电路中的电流变化时，两股导线产生的自感电动势相互抵消 B当电路中的电流变化时，两股导线产生的感应电流相互抵消 C当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量相互抵消 D以上说法都不对类型六、电磁阻尼的分析和应用例6、如图所示，是一闭合的小金属线框，用一根绝缘的细杆挂在固定点，使金属线框在竖直平面内来回摆动的过程穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线方向跟线框平面垂直，若悬点摩擦和空气阻力不计，则( )A.线框进入或离开磁场区域时，都产生感应电流，而且电流的方向相反B.线框进入磁场区域后，越靠近线时速度越大，因而产生的感应电流也越大C.线框开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后将不再减小D.线框摆动过程中，机械能完全转化为线框电路中的电能例7在科技馆中常看到这样的表演：一根长左右的空心铝管竖直放置（如图甲所示），把一枚磁性很强的小圆片从铝管上端放入管口，圆片直径略小于铝管的内径。从一般经验来看，小圆片自由落下左右的时间不应超过，但把小圆片从上端管口放入管中后，过了许久才从铝管下端落出。小圆片在管内运动时，没有感觉到它跟铝管内壁发生摩擦，把小圆片靠近铝管，也不见它们相互吸引。是什么原因使小圆片在铝管中缓慢下落呢？如果换用有裂缝的铝管（如图乙所示），圆片在铝管中