第3章 六、自感現(xiàn)象　渦流

1、.六、自感現(xiàn)象渦流學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1知道什么是自感現(xiàn)象，理解自感系數(shù)與渦流重點(diǎn)2理解影響自感系數(shù)大小的因素重點(diǎn)3知道利用自感現(xiàn)象和渦流的實(shí)例，知道自感現(xiàn)象與渦流危害的防止方法難點(diǎn)4理解日光燈、電磁爐等家用電器的工作原理難點(diǎn)自 主 預(yù) 習(xí)·探 新 知知識(shí)梳理一、自感現(xiàn)象及電感器1自感現(xiàn)象線圈中通交流時(shí)，由于線圈自身電流的變化，引起磁通量的變化，也會(huì)在它自身激發(fā)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象2自感的作用阻礙電路中電流的變化3電感器：電路中的線圈叫做電感器4描繪電感器性能的物理量：自感系數(shù)，簡(jiǎn)稱自感決定線圈自感系數(shù)的因素：線圈的大小、匝數(shù)、線圈中是否

2、有鐵芯有鐵芯時(shí)的自感系數(shù)比沒有鐵芯時(shí)大得多5電感器的電路作用：由于線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙電流的變化因此，電感器對(duì)交流有阻礙作用二、渦流及其應(yīng)用1定義：只要在空間有變化的磁通量，其中的導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，我們把這種感應(yīng)電流叫做渦流2應(yīng)用：渦流通過電阻時(shí)可以生熱，金屬探測(cè)器和電磁爐就利用了渦流但在電動(dòng)機(jī)、變壓器中渦流是有害的根底自測(cè)1考慮判斷1線圈中電流增大時(shí)，線圈的自感系數(shù)增大×2線圈中電流減小時(shí)，自感現(xiàn)象阻礙電流的減小3線圈匝數(shù)越多，對(duì)電流變化的阻礙作用就越大4渦流是可以利用的5變壓器中的渦流是有害的6冶煉金屬中的渦流也是有害的×2關(guān)于線圈的自感系數(shù)大小的以下說法中，

3、正確的選項(xiàng)是A通過線圈的電流越大，自感系數(shù)也越大B線圈中的電流變化越快，自感系數(shù)也越大C插有鐵芯時(shí)線圈的自感系數(shù)會(huì)變大D線圈的自感系數(shù)與電流的大小、電流變化的快慢、是否有鐵芯等都無關(guān)C自感系數(shù)是由電感器本身的因素決定的，包括線圈的大小、單位長(zhǎng)度上的匝數(shù)，而且有鐵芯時(shí)比無鐵芯時(shí)自感系數(shù)要大3以下器件利用渦流的有A電飯鍋B電熱水器C電磁爐 D微波爐C電飯鍋與電熱水器利用電流的熱效應(yīng)加熱，微波爐是利用微波在食物中引起水分子振動(dòng)加熱，所以只有C項(xiàng)中電磁爐利用渦流4多項(xiàng)選擇如圖3­6­1所示的電路中，A1和A2是完全一樣的燈泡，線圈L的電阻可以忽略以下說法中正確的選項(xiàng)是圖3­

4、;6­1A合上開關(guān)S接通電路時(shí)，A2先亮，A1后亮，最后一樣亮B合上開關(guān)S接通電路時(shí)，A1和A2始終一樣亮C斷開開關(guān)S切斷電路時(shí)，A1立即熄滅，A2過一會(huì)兒才熄滅D斷開開關(guān)S切斷電路時(shí)，A1和A2都要過一會(huì)兒才熄滅AD合上開關(guān)S，A2支路電流立即到達(dá)最大，而A1支路由于自感線圈對(duì)電流的變化起阻礙作用，所以電流只能逐漸增大，穩(wěn)定后，由于L無電阻，所以最后兩燈同樣亮，A正確；斷開時(shí)，L為電源，兩燈串聯(lián)，所以A1、A2將會(huì)同時(shí)熄滅，D正確合 作 探 究·攻 重 難自感現(xiàn)象的理解和電感器的特點(diǎn)1.電感器的特點(diǎn)由于恒定直流的大小不變，通過電感器的磁通量不變，無自感電動(dòng)勢(shì)因此，電感器對(duì)

5、恒定直流無阻礙作用，故電感器有“通直流，阻交流的特點(diǎn)2自感現(xiàn)象的本質(zhì)自感現(xiàn)象遵循法拉第電磁感應(yīng)定律自感是由自身電流變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象而前面所學(xué)變壓器是由于另外線圈中電流變化，進(jìn)而磁場(chǎng)、磁通量變化而在該線圈回路中產(chǎn)生電磁感應(yīng)的現(xiàn)象，因此又叫互感現(xiàn)象3自感的作用阻礙電流的變化，應(yīng)理解為自感僅僅是減緩了原電流的變化，而不會(huì)阻止原電流的變化或逆轉(zhuǎn)原電流的變化4通電自感和斷電自感通電自感斷電自感電路圖電路準(zhǔn)備燈A1、A2規(guī)格完全一樣，閉合S，調(diào)節(jié)R使A1、A2亮度一樣，再斷開S線圈L的自感較大，閉合S，使燈A發(fā)光實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象S重新閉合，燈A2立即正常發(fā)光，燈A1逐漸亮起來S斷開時(shí)，燈A過一會(huì)兒才熄滅原

6、因S閉合時(shí)，電流從零開場(chǎng)增加，穿過L的磁通量逐漸增加，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與L中原電流方向相反，阻礙L中電流增加，推延了電流達(dá)正常值的時(shí)間S斷開時(shí)，L中電流突然減弱，穿過L的磁通量減少，L中產(chǎn)生與原電流方向一樣的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的減小，這時(shí)，L與A構(gòu)成閉合回路，燈A會(huì)閃亮一下再熄滅多項(xiàng)選擇如圖3­6­2所示，電路甲、乙中電阻R和自感線圈L的電阻都很小接通S，使電路到達(dá)穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，那么圖3­6­2A在電路甲中，斷開S，A將漸漸變暗B在電路甲中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗C在電路乙中，斷開S，A將漸漸變暗D在電路乙中，斷開S，A將先變得更亮，

7、然后漸漸變暗思路點(diǎn)撥：解此題的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：自感線圈在電路中的位置及作用燈泡瞬間變更亮的條件【解析】甲圖中，燈A與線圈L在同一支路，通過的電流一樣；斷開開關(guān)S時(shí)，A、L、R組成回路，由于自感作用，L中電流逐漸減小，燈不會(huì)閃亮一下，燈A將逐漸變暗，故A正確乙圖中，電路穩(wěn)定時(shí)，通過上支路的電流ILIA因L的電阻很?。粩嚅_開關(guān)S時(shí)，由于L的自感作用，回路中電流在IL的根底上減小，電流反向通過A的瞬間，A中電流變大，然后漸漸變小，所以燈A要閃亮一下，然后漸漸變暗，故D正確【答案】AD解題技巧1對(duì)通電自感要注意電感線圈對(duì)電流由無到有的阻礙作用；2對(duì)斷電自感要注意分析斷開開關(guān)后由包括電感線圈相當(dāng)于一個(gè)電源所

8、形成的新的閉合回路以及由于線圈自感作用所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向與原來電流方向的關(guān)系；3斷電時(shí)燈泡是否閃亮，決定于原電流大小與自感電流大小的關(guān)系針對(duì)訓(xùn)練1如圖3­6­3所示電路中，S是閉合的，此時(shí)流過L的電流為I1，流過燈A的電流為I2，且I1<I2，在t1時(shí)刻將S斷開，那么流過燈泡的電流隨時(shí)間變化的圖象是圖中的【導(dǎo)學(xué)號(hào)：41942102】圖3­6­3DS斷開前，流過A與L的電流分別為I2、I1，二者方向一樣；S斷開后，I2立即消失，但由于自感作用，I1不會(huì)立即消失，并且A與L構(gòu)成一回路，A中電流方向反向且由I1逐漸減小至0.對(duì)渦流的理解1.渦流把塊狀

9、金屬放在變化的磁場(chǎng)中，或者讓它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路，很像水的漩渦，故叫渦電流，簡(jiǎn)稱渦流渦流常常很強(qiáng)2渦流的減少在各種電機(jī)和變壓器中，為了減少渦流的損失，在電機(jī)和變壓器上通常用涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓制成的鐵芯3渦流的利用冶煉金屬的高頻感應(yīng)爐就是利用強(qiáng)大的渦流使金屬盡快熔化電學(xué)測(cè)量?jī)x表的指針快速停頓擺動(dòng)也是利用鋁框在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的渦流多項(xiàng)選擇如圖3­6­4所示為高頻焊接原理示意圖，線圈通以高頻交流電，金屬工件的焊縫中就產(chǎn)生大量焦耳熱，將焊縫熔化焊接著，要使焊接處產(chǎn)生的熱量較大可采用圖3­6­4A增大交變電

10、流的電壓B增大交變電流的頻率C增大焊接縫的接觸電阻 D減小焊接縫的接觸電阻ABC交變電流頻率越高、電壓越大，產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化越快在工件中引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，感應(yīng)電流就越大，產(chǎn)生的熱量越大，A、B正確焊接縫接觸電阻越大，電壓越大，在此處產(chǎn)生的熱量越大越容易熔化焊接規(guī)律方法(1)渦流是整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵循法拉第電磁感應(yīng)定律.(2)磁場(chǎng)變化越快(越大)，導(dǎo)體的截面積S越大，導(dǎo)體材料的電阻率越小，形成的渦流就越大.針對(duì)訓(xùn)練2如圖3­6­5所示是冶煉金屬的高頻感應(yīng)爐的示意圖冶煉爐內(nèi)裝入被冶煉的金屬，線圈通入高頻交變電流，這時(shí)被冶煉的金屬就能被熔化這種冶煉方法速度快，溫

11、度容易控制，并能防止有害雜質(zhì)混入被冶煉的金屬中，因此適于冶煉特種金屬，該爐的加熱原理圖3­6­5A利用線圈中電流產(chǎn)生的焦耳熱B利用紅外線C利用交變電流的交變磁場(chǎng)在爐內(nèi)金屬中產(chǎn)生的渦流D利用交變電流的交變磁場(chǎng)所激發(fā)的電磁波C利用交變電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)在引起爐內(nèi)金屬截面的磁通量變化時(shí)，使金屬中產(chǎn)生感應(yīng)電流，因整塊金屬的電阻相當(dāng)小，所以感應(yīng)電流很強(qiáng)，它在金屬內(nèi)自成回路流動(dòng)時(shí)，形成漩渦狀的電流，即渦流，渦流產(chǎn)生大量的焦耳熱使?fàn)t內(nèi)溫度升高，金屬熔化，應(yīng)選C.當(dāng)然線圈中也因有交變電流會(huì)產(chǎn)生一定的焦耳熱，但它是相當(dāng)少的，根本不可能使?fàn)t內(nèi)溫度高到使金屬熔化的程度，故A不可能當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)&

12、#183;固 雙 基1金屬探測(cè)器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于安檢場(chǎng)所，關(guān)于金屬探測(cè)器的闡述正確的選項(xiàng)是A金屬探測(cè)器可用于食品消費(fèi)，防止細(xì)小的砂石顆粒混入食品中B金屬探測(cè)器探測(cè)地雷時(shí)，探測(cè)器的線圈中產(chǎn)生渦流C金屬探測(cè)器探測(cè)金屬時(shí)，被測(cè)金屬中感應(yīng)出渦流D探測(cè)過程中金屬探測(cè)器與被測(cè)物體相對(duì)靜止與相對(duì)運(yùn)動(dòng)探測(cè)效果一樣C金屬探測(cè)器只能探測(cè)金屬，不能用于食品消費(fèi)，防止細(xì)小的砂石顆?；烊胧称分校还蔄錯(cuò)誤；金屬探測(cè)器探測(cè)金屬時(shí)，被測(cè)金屬中感應(yīng)出渦流；故B錯(cuò)誤，C正確；探測(cè)過程中工作時(shí)金屬探測(cè)器應(yīng)與被測(cè)物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)；相對(duì)靜止時(shí)無法得出探測(cè)效果；故D錯(cuò)誤；應(yīng)選：C.2如圖3­6­6所示，在一個(gè)繞有線圈的可拆

13、變壓器鐵芯上分別放一小平底鐵鍋水和一玻璃杯水給線圈通入電流，一段時(shí)間后，一個(gè)容器中水溫升高，那么通入的電流與水溫升高的是圖3­6­6A恒定電流、小鐵鍋B恒定電流、玻璃杯C變化的電流、小鐵鍋D變化的電流、玻璃杯C通入恒定電流時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不變，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，通入變化的電流，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生變化，鐵鍋是導(dǎo)體，在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使水溫升高；渦流是由變化的磁通量在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的，所以玻璃杯中的水不會(huì)升溫3如圖3­6­7所示，L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)S的瞬間會(huì)有【導(dǎo)學(xué)號(hào)：41942103】圖3­6&

14、#173;7A燈A立即熄滅B燈A漸漸熄滅C燈A突然閃亮一下再漸漸熄滅D無法斷定A當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，由于通過電感線圈的電流從有變到零，線圈將產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，但由于線圈L與燈A串聯(lián)，在S斷開后，不能形成閉合回路，因此燈A在開關(guān)斷開后，電源供給的電流為零，燈立即熄滅因此正確選項(xiàng)為A.4如圖3­6­8所示，電感線圈L的直流電阻為RL、小燈泡的電阻為R，小量程電流表G1、G2的內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)開關(guān)S閉合且穩(wěn)定后，G1、G2的指針均向右偏電流表的零刻度在表盤中央，那么當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，以下說法正確的選項(xiàng)是圖3­6­8AG1、G2的指針都立即回到零點(diǎn)BG1緩慢回到零點(diǎn)，G2立即左