互感和自感渦流專題

1、互感和自感、渦流【要點梳理】要點一、互感現(xiàn)象 兩個線圈之間沒有導(dǎo)線相連，但當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象稱為互感，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫互感電動勢。要點詮釋：（1）互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，它不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間，而且可以發(fā)生于任何相互靠近的電路之間。 （2）互感現(xiàn)象可以把能量從一個電路傳到另一個電路。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。 （3）在電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作，應(yīng)設(shè)法減小電路間的互感。要點二、自感現(xiàn)象 1實驗 如圖甲所示，首先閉合后調(diào)節(jié)，使亮度相同，然后斷開開關(guān)。再次閉合，燈泡立刻發(fā)光，而跟

2、線圈串聯(lián)的燈泡卻是逐漸亮起來的。 如圖乙所示電路中，選擇適當(dāng)?shù)臒襞莺途€圈，使燈泡的電阻大于線圈的直流電阻。斷開時，燈并非立即熄滅，而是閃亮一下再逐漸熄滅。 圖甲實驗叫通電自感。在閉合開關(guān)的瞬間，通過線圈的電流發(fā)生變化而引起穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個感應(yīng)電動勢阻礙線圈中電流的增大，通過燈泡的電流只能逐漸增大，所以只能逐漸變亮。 圖乙實驗叫斷電自感。斷開的瞬間，通過線圈的電流減弱，穿過線圈的磁通量很快減小，線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電動勢。雖然電源斷開，但由于線圈中有感應(yīng)電動勢，且和組成閉合電路，使線圈中的電流反向流過燈，并逐漸減弱由于的直流電阻小于燈的電阻，其原電流大于通過燈的原電

3、流，故燈閃亮一下后才逐漸熄滅。 2結(jié)論 由于通過線圈自身的電流發(fā)生變化時，線圈本身產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動熱叫自感電動勢。要點詮釋：1自感電動勢的作用：總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化，即總是起著推遲電流變化的作用。 2自感電動勢的方向：自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化，當(dāng)原來電流增大時，自感電動勢與原來電流方向相反；當(dāng)原來電流減小時，自感電動勢與原來電流方向相同。 3自感電動勢大小：，大小由電流變化的快慢和自感系數(shù)決定。要點三、自感系數(shù) 自感系數(shù)是表示線圈產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)大小的物理量，簡稱為自感或電感，用表示。要點詮釋：（1）大?。壕€圈長度越長，線圈橫截面積

4、越大，單位長度上匝數(shù)越多，線圈的自感系數(shù)越大；線圈有鐵芯比無鐵芯時自感系數(shù)大得多。 （2）物理意義：表征線圈產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)大小的物理量，數(shù)值上等于通過線圈的電流在內(nèi)改變時產(chǎn)生的自感電動勢的大小。 （3）單位：亨利（符號），亨=毫亨=微亨（）。要點四、自感現(xiàn)象的應(yīng)用和防止 1應(yīng)用：電感線圈可以把電能轉(zhuǎn)化為磁場能儲存起來，也可以把儲存的磁場能轉(zhuǎn)化為電能；當(dāng)自感系數(shù)很大時，可以產(chǎn)生自感電動勢，增大電路的瞬時電壓。 電感線圈可以延續(xù)電流的變化時間，起到一定的穩(wěn)定電流的作用，在交流電路中，常用電感線圈來通直流阻交流，通低頻阻高頻。電感線圈在各種電器設(shè)備和無線電技術(shù)中應(yīng)用廣泛，如日光燈電路中的鎮(zhèn)流器、

5、振蕩電路等。 2危害和防止：在切斷自感系數(shù)很大、電流很強的電路的瞬間，會產(chǎn)生很高的自感電動勢，形成電弧，危及工作人員和設(shè)備安全，在這類電路中應(yīng)采用特別的開關(guān)；制作精密電阻時，采用雙線繞法來消除自感現(xiàn)象。要點五、電感和電阻的比較 1阻礙作用:電阻對電流有阻礙作用，電感對電流的變化有阻礙作用。 2大小因素:電阻越大，對電流的阻礙越大，產(chǎn)生的電勢差越大；電感越大，對電流的阻礙作用越大，產(chǎn)生的自感電動勢越大。 3決定因素:電阻決定于導(dǎo)體長度、橫截面積、材料電阻率；電感決定于線圈長度、橫截面積、匝數(shù)、有無鐵芯等。 4聯(lián)系:電感和電阻都是反映導(dǎo)體本身性質(zhì)的物理量。要點六、線圈對變化電流的阻礙作用與對穩(wěn)定電

6、流的阻礙作用的比較 1兩種阻礙作用產(chǎn)生的原因不同 線圈對穩(wěn)定電流的阻礙作用，是由繞制線圈的導(dǎo)線的電阻決定，對穩(wěn)定電流阻礙作用的產(chǎn)生原因，是金屬對定向運動電子的阻礙作用。而線圈對變化電流的阻礙作用，是由線圈的自感現(xiàn)象引起的，當(dāng)通過線圈中的電流變化時，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生自感電動勢，阻礙線圈中電流變化。 2兩種阻礙作用產(chǎn)生的效果不同 在通電線圈中，電流穩(wěn)定值為，由此可知，線圈的穩(wěn)態(tài)電阻決定了電流的穩(wěn)定值。越大，電流由零增大到穩(wěn)定值的時間越長，也就是說，線圈對變化電流的阻礙作用越大，電流變化的越慢?？傊?，穩(wěn)態(tài)電阻決定了電流所能達到的穩(wěn)定值，對變化電流的阻礙作用決定了要達到穩(wěn)定值所需的時間。

7、要點七、在斷電自感中，燈泡是否閃亮一下的判斷方法 如圖所示電路中，當(dāng)開關(guān)斷開后，燈泡是否會閃亮一下？閃亮一下的條件是什么？ 設(shè)開關(guān)閉合時，電源路端電壓為，線圈的電阻為，燈泡的電阻為，則通過線圈的電流為，通過燈泡的電流為。當(dāng)開關(guān)斷開后，線圈和燈泡組成的回路中的電流從開始減弱。 若，有，在斷開開關(guān)的瞬間，通過燈泡的電流會瞬間增大，燈泡會閃亮一下。若，有，斷開開關(guān)后，通過燈泡的電流減小，燈泡不會閃亮一下。要點八、電路中電流大小變化的判斷方法在進行分析計算時，要注意：如果電感線圈的直流電阻為零，那么電路穩(wěn)定時可認為線圈短路；在電流由零增大的瞬間可認為線圈斷路。 如圖所示，閉合穩(wěn)定后，若不考慮線圈的直流

8、電阻，則燈泡不亮，流過線圈的電流較大。在斷開的瞬間，燈泡和線圈構(gòu)成了閉合回路，其中線圈中電流的流向不變，其大小只能在原來大小的基礎(chǔ)上減弱。要點九、渦流 當(dāng)線圈中的電流隨時間變化時，線圈附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流在導(dǎo)體內(nèi)自成閉合回路，很像水中的旋渦，把它叫做渦電流，簡稱渦流。要點詮釋：1渦流產(chǎn)生的原因:渦流是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)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動，金屬塊內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電流，因為金屬塊本身可自行構(gòu)成閉合回路，且塊狀金屬導(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的。 2渦流的防止:電動機、變壓器的線圈中有變化的電流，因而在鐵芯中產(chǎn)生了渦流，

9、不僅浪費了能量，還可能損壞電器，因此，要想辦法減小渦流。為了達到減小渦流的目的，采用了電阻率大的硅鋼做鐵芯的材料，并把硅鋼做成彼此絕緣的薄片，這樣，就大大減小了渦流。 3渦流的利用:用來冶煉合金鋼的真空冶煉爐，爐外有線圈，線圈中通入反復(fù)變化的電流，爐內(nèi)的金屬中就產(chǎn)生渦流。渦流產(chǎn)生的熱量使金屬達到很高的溫度并熔化。利用渦流冶煉金屬的優(yōu)點是整個過程能在真空中進行，這樣就能防止空氣中的雜質(zhì)進入金屬，可以冶煉高質(zhì)量的合金。要點十、電磁阻尼 當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時，如果導(dǎo)體中出現(xiàn)渦流，即感應(yīng)電流，則感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力作用，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運動，這種現(xiàn)象叫做電磁阻尼。 要點詮釋：電磁阻尼在

10、實際中有很多應(yīng)用，課本上講的使電學(xué)儀表的指針很快的停下來，就是電磁阻尼作用。電磁阻尼還常用于電氣機車的電磁制動器中。要點十一、電磁驅(qū)動如果磁場相對于導(dǎo)體運動，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運動起來，這種作用叫做電磁驅(qū)動。 電磁驅(qū)動的原因分析：如圖所示，當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，由楞次定律知，線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，以阻礙磁通量變化，線圈會跟著一起轉(zhuǎn)動起來。 要點詮釋：（1）線圈轉(zhuǎn)動方向和磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵轉(zhuǎn)速，即同向異步。 （2）下一章要介紹的感應(yīng)電動機、家庭中用的電能表、汽車上用的電磁式速度表，就是利用這種電磁驅(qū)動?！镜湫屠?/p>

11、題】類型一、互感現(xiàn)象產(chǎn)生的條件 例1如圖所示，在同一平面內(nèi)的兩線圈，當(dāng)開關(guān)閉合和斷開瞬間，線圈中感應(yīng)電流的方向如何？ 舉一反三【變式】關(guān)于自感現(xiàn)象，正確的說法是（ ）A感應(yīng)電流不一定和原電流方向相反B線圈中產(chǎn)生的自感電動勢較大的其自感系數(shù)一定較大C對于同一線圈，當(dāng)電流變化較快時，線圈中的自感系數(shù)也較大D對于同一線圈，當(dāng)電流變化越大時，線圈中產(chǎn)生的自感電動勢也較大 例2. 如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒、，當(dāng)在外力作用下運動時，在磁場力作用下向右運動，則所做的運動可能是（ ） A向右勻加速運動 B向左勻加速運動 C向右勻減速運動 D向左勻減速運動【變式】如圖所示，閉合金屬

12、環(huán)從高的曲面滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)閉合環(huán)初速為零，摩擦不計，則（ ） A 若是勻強磁場，環(huán)滾上的高度小于 B 若是勻強磁場， 環(huán)滾上的高度等于C 若是非勻強磁場，環(huán)滾上的高度等于 D 若是非勻強磁場，環(huán)滾上的高度小于類型二、斷電自感現(xiàn)象 例3如圖所示的（）、（）兩個電路中，電阻和自感線圈的電阻值都小，且小于燈泡的電阻，接通開關(guān)，使電路達到穩(wěn)定，燈泡發(fā)光，則（ ） A在電路（）中，斷開后，將逐漸變暗 B在電路（）中，斷開后，將先變得更亮，然后逐漸變暗 C在電路（）中，斷開后，將逐漸變暗 D在電路（）中，斷開后，將先變得更亮，然后逐漸變暗 舉一反三【變式】圖為一演示實驗電路圖，圖中是一帶鐵

13、心的線圈，是一燈泡，電鍵處于閉合狀態(tài)，電路是接通的現(xiàn)將電鍵打開，則在電路切斷的瞬間，通過燈泡的電流方向是從_端到_端這個實驗是用來演示_現(xiàn)象的 類型三、通電自感現(xiàn)象例4如圖所示，燈、完全相同，帶鐵芯的線圈的電阻可忽略。則（ ） A閉合的瞬間，、同時發(fā)光，接著變暗，更亮，最后熄滅 B閉合瞬間，不亮，立即亮 C閉合瞬間，、都不立即亮 D穩(wěn)定后再斷開的瞬間，熄滅，比（原先亮度）更亮類型四、正確理解自感電動勢例5如圖所示，為自感系數(shù)較大的線圈，電路穩(wěn)定后小燈泡正常發(fā)光，當(dāng)斷開開關(guān)的瞬間會有（ ） A燈立即熄滅B燈慢慢熄滅C燈突然閃亮一下再慢慢熄滅D燈突然閃亮一下再突然熄滅 舉一反三【高清課堂：法拉第電

14、磁感應(yīng)定律例6】【變式】如圖所示電路，線圈電阻不計，則（ ） A閉合瞬間，板帶正電，板帶負電B保持閉合，板帶正電，板帶負電C斷開瞬間，板帶正電，板帶負電D由于線圈電阻不計，電容器被短路，上述三種情況電容器兩板都不帶電類型五、自感現(xiàn)象在電路中的應(yīng)用 例6圖甲所示電路，開關(guān)閉合。流過電感線圈的電流為，流過燈泡的電流為，且。在時刻將斷開，流過燈泡的電流隨時間變化的圖象可能是圖乙中的（ ） 舉一反三【變式】在如圖所示的電路中，兩個相同的小燈泡和分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線圈和一個滑動變阻器。閉合開關(guān)后，調(diào)整，使和發(fā)光的亮度一樣，此時流過兩個燈泡的電流均為。 然后，斷開。若時刻再閉合，則在前后的一小段時間

15、內(nèi)，正確反映流過的電流、流過的電流隨時間變化的圖像是（ ）類型六、自感現(xiàn)象的應(yīng)用和防止 例7在如圖所示的四個日光燈的接線圖中，為啟動器，為開關(guān)，為鎮(zhèn)流器。能使日光燈正常發(fā)光的是（ ） 舉一反三【變式】如圖所示是一種延時開關(guān)，當(dāng)閉合時，電磁鐵將銜鐵吸下，線路接通。當(dāng)斷開時，由于電磁感應(yīng)作用，將延遲一段時間才被釋放。對于這個延時開關(guān)的工作情況，下列說法中正確的是（ ） A由于線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時釋放的作用B由于線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時釋放的作用C如果斷開線圈的電鍵，無延時作用D如果斷開線圈的電鍵，延時將變長例8在制作精密電阻時，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，兩股導(dǎo)線產(chǎn)生的自感電動勢相互抵消 B當(dāng)電路中的電流變化時，兩股導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電流相