高中物理人教版選修1-1課件：3.6自感現象渦流

1、-1-六、自感現象渦流-2-六、自感現象渦流ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標導航1.了解什么是自感現象、自感系數和渦流,知道影響自感系數大小的因素。2.了解自感現象和渦流的利用及其危害的防止。3.初步了解電磁爐等家用電器的工作原理。-3-六、自感現象渦流ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標導航一二三一、自感現象1.定義:由于導體回路中的電流發(fā)生變化而在自身回路引起的電磁感應現象稱自感現象。2.本質:自身電流的變化,導致其自身產生的磁場發(fā)生變化,從而使通過自身的磁通

2、量發(fā)生變化,最終產生電磁感應現象。3.自感的作用:阻礙電路中電流的變化。-4-六、自感現象渦流ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標導航一二三二、電感器1.定義:電路中的線圈叫作電感器。2.描述電感器性能的物理量:自感系數,簡稱自感。3.決定線圈自感系數的因素:線圈的形狀、長短、匝數、線圈中是否有鐵芯。4.線圈越粗、越長,匝數越密,它的自感系數就越大,另外有鐵芯時的自感系數比沒有鐵芯時大得多。電感器和我們以前學習過的電容器對交流、直流有何影響?提示:電容器的特點是隔直流、通交流,而電感器的特點是阻交流、通直流。-5-六、自感現象渦流

3、ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標導航一二三三、渦流1.定義:只要在空間有變化的磁通量,其中的導體就會產生感應電流,我們把這種感應電流叫作渦流。2.應用:渦流通過電阻時可以生熱,金屬探測器和電磁爐就利用了渦流。但在電動機、變壓器中渦流是有害的。-6-六、自感現象渦流ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標導航一二一、怎樣理解自感現象?如何解決電路中產生的自感問題?自感現象是電磁感應的特例。一般的電磁感應現象中的磁場是由外界提供的,而在自感現象中是靠流過線圈自身變化的電流

4、產生的變化磁場。它們同屬電磁感應,所以自感現象遵循電磁感應規(guī)律。自感電動勢在電路中的作用僅僅是減緩原電流的變化,不會阻止,更不會逆轉原電流的變化。原電流最終還是要變化到穩(wěn)定值(或0)。-7-六、自感現象渦流ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標導航一二自感現象只有在通過電路的電流發(fā)生變化時才會產生。在判斷電路性質時,一般分析方法:當流過線圈L的電流突然增大的瞬間,我們可以把L看成一個阻值很大的電阻;當流經L的電流突然減小的瞬間,我們可以把L看作一個電源,它提供一個跟原電流同向的電流。如圖乙,電路中當S由閉合到斷開時,我們將看到A燈過

5、一段時間再熄滅。能否看到明顯的自感現象,不僅僅取決于自感電動勢的大小,還取決于電路的結構。在圖乙電路中,我們預先在電路設計時取線圈的阻值遠小于燈A的阻值,S斷開前,ILIR,S斷開瞬間,雖然L中電流在減小,但這一電流全部流過A燈,仍比S斷開前A燈的電流大得多,且延滯了一段時間,所以我們看到A燈閃亮一下后熄滅。對圖甲的電路,S斷開瞬間也有自感電流,但它比斷開前流過兩燈的電流還小,就不會出現閃亮一下的現象。-8-六、自感現象渦流ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標導航一二特別提醒解決通電自感和斷電自感要把握好以下幾點:(1)對通電自感

6、要注意電感線圈對電流由無到有的阻礙作用;(2)對斷電自感要注意分析斷開開關后,由包括電感線圈所形成的新的閉合回路以及由于線圈自感作用所產生的感應電流的方向與原來電流方向的關系;(3)斷電時燈泡是否閃亮,決定于原電流與自感電流的大小關系。-9-六、自感現象渦流ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標導航一二二、渦流的應用與防止1.渦流的應用(1)利用渦流的熱效應:應用渦流在回路中產生的熱量冶煉金屬的高頻感應爐。(2)利用渦流的磁效應:電磁阻尼和電磁驅動。(3)利用渦流現象的小型裝置:在車站、機場進行安檢的探測器,用來探測旅客是否帶有金屬

7、制品,像刀、槍之類的危險物品等。-10-六、自感現象渦流ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標導航一二2.渦流的危害與防止(1)在各種電機、變壓器中,渦流是非常有害的,首先它會使鐵芯的溫度升高,從而危及線圈絕緣材料的壽命,嚴重時會使材料報廢;其次渦流發(fā)熱要消耗額外的能量,使電機、變壓器的效率降低。(2)為了減少渦流,變壓器、電機里的鐵芯不是由整塊的鋼鐵制成的,而是用薄薄的硅鋼片疊合而成。一方面,硅鋼片的電阻率比一般鋼鐵的要大,從而減少了損耗;另一方面,每層硅鋼片之間都是絕緣的,阻斷了渦流的通路,進一步地減少了渦流的發(fā)熱。計算表明:渦

8、流的損耗與硅鋼片的厚度的二次方成正比。特別提醒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,金屬塊內就會產生感應電流,因為金屬塊本身可自行構成閉合回路,且整塊金屬導體的電阻一般情況下很小,所以產生的渦流通常是很強的。-11-六、自感現象渦流ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標導航類型一類型二自感現象的分析【例1】 如圖所示(a)(b),電路中電阻R和自感線圈L的電阻值都很小,且小于燈A的電阻,閉合S,使電路達到穩(wěn)定,燈泡A發(fā)光,則()A.在電路(a)中,斷開S后,A將逐漸變暗B.在電路(a)中,斷開S后,A將先變得更亮,

9、然后漸暗C.在電路(b)中,斷開S后,A將逐漸變暗D.在電路(b)中,斷開S后,A將先變得更亮,然后漸暗-12-六、自感現象渦流ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標導航類型一類型二解析:在電路圖(a)中自感線圈L與燈泡A串聯,A與L電流相等,斷開S時產生自感電動勢使A與L中的電流值從穩(wěn)定狀態(tài)逐漸減小,A不是立即熄滅,而是逐漸變暗。在電路圖(b)中,自感線圈L與燈泡A并聯,穩(wěn)定時L中電流比A中電流大,斷開S的瞬間,L中的電流從穩(wěn)定值逐漸減小,故S斷開瞬間,通過A的電流更大,A將先變亮,然后逐漸變暗。答案:AD題后反思此題考查對自感現

10、象的理解,應分清斷開S時,什么情況下“逐漸變暗”,什么情況下“先變得更亮,然后逐漸變暗”。-13-六、自感現象渦流ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標導航類型一類型二自感的應用與防止【例2】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象,采用了雙線并繞的方法,如圖所示,其原理是()A.當電路中的電流變化時,兩股導線產生的自感電動勢相互抵消B.當電路中的電流變化時,兩股導線產生的感應電流相互抵消C.當電路中的電流變化時,兩股導線中原電流的磁通量相互抵消D.以上說法都不對-14-六、自感現象渦流ZHISHISHULI知識梳理DIANLITOUXI典例透析ZHONGNANJUJIAO重難聚焦目標導航類型一類型二解析:由于采用雙線并繞的方法,當電流通過時,兩股導線中的電流方向是相反的,不管電流怎樣變化,任何時刻兩股電流總是等大反向的,所產生的磁通量也是等大反向的,故總磁通量等于零,在該線圈中不