2020學(xué)年高中物理 第一章 第六、七節(jié) 自感現(xiàn)象及其應(yīng)用 渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用 粵教版ppt課件

1、 第一章 電磁感應(yīng)第六節(jié)自然現(xiàn)象及其應(yīng)用第六節(jié)自然現(xiàn)象及其應(yīng)用第七節(jié)第七節(jié) 渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用知識點(diǎn)一知識點(diǎn)一 自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象1由于通電導(dǎo)體本身的電流變化而產(chǎn)生的電由于通電導(dǎo)體本身的電流變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象，在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象，在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫自感電動勢自感現(xiàn)象是一種特感應(yīng)電動勢叫自感電動勢自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵循楞次定律殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵循楞次定律2因此自感電動勢的方向總是阻礙原來電流因此自感電動勢的方向總是阻礙原來電流的變化即電流增大時(shí)，自感電動勢阻礙電流的變化即電流增大時(shí)，自感電動勢阻礙電流增大；當(dāng)電

2、流減小時(shí)，阻礙電流減小，因此自增大；當(dāng)電流減小時(shí)，阻礙電流減小，因此自感電動勢總是感電動勢總是起著延緩電流變化的作用而自感電動勢的大小起著延緩電流變化的作用而自感電動勢的大小決定于線圈本身的構(gòu)造和穿過線圈磁通量變化的決定于線圈本身的構(gòu)造和穿過線圈磁通量變化的快慢快慢3自感系數(shù)自感系數(shù)L：描述通電線圈自身特性的物理：描述通電線圈自身特性的物理量叫做自感系數(shù)，自感系數(shù)跟線圈的形狀，長短、量叫做自感系數(shù)，自感系數(shù)跟線圈的形狀，長短、匝數(shù)等有關(guān)，線圈越粗、越長、匝數(shù)越多，它的匝數(shù)等有關(guān)，線圈越粗、越長、匝數(shù)越多，它的自感系數(shù)就越大自感系數(shù)就越大4單位：亨利，簡稱為亨，符號為單位：亨利，簡稱為亨，符號為

3、H，常用的，常用的有毫亨有毫亨(mH)和微亨和微亨(H)1 mH103H，1 H103 mH.嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用1(2014惠州模擬惠州模擬)如圖所示如圖所示，A和和B是兩個(gè)相是兩個(gè)相同的小燈泡同的小燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈，其電阻值與其電阻值與R相同由于存在自感現(xiàn)象相同由于存在自感現(xiàn)象，在開在開關(guān)關(guān)S閉合和斷開時(shí)閉合和斷開時(shí)，燈燈A和和B亮度變化的順序是亮度變化的順序是(A)A閉合時(shí)閉合時(shí)，A先達(dá)最亮；斷開時(shí)先達(dá)最亮；斷開時(shí)，A后暗后暗B閉合時(shí)閉合時(shí)，B先達(dá)最亮；斷開時(shí)先達(dá)最亮；斷開時(shí)，B后暗后暗C閉合時(shí)閉合時(shí)，A先達(dá)最亮；斷開時(shí)先達(dá)最亮；斷開時(shí)，A先暗先暗

4、D閉合時(shí)閉合時(shí)，B先達(dá)最亮；斷開時(shí)先達(dá)最亮；斷開時(shí)，B先暗先暗解析：解析：開關(guān)開關(guān)S閉合時(shí)閉合時(shí)，由于自感作用由于自感作用，線圈線圈L中自感電中自感電動勢較大動勢較大，電流幾乎全部從電流幾乎全部從A中通過中通過，而該電流又同而該電流又同時(shí)分路通過時(shí)分路通過B和和R，所以所以A先達(dá)最亮先達(dá)最亮，經(jīng)過一段時(shí)間穩(wěn)經(jīng)過一段時(shí)間穩(wěn)定后定后A和和B達(dá)到同樣亮；開關(guān)達(dá)到同樣亮；開關(guān)S斷開時(shí)斷開時(shí)，電源電流立即電源電流立即為零為零，B立即熄滅立即熄滅，由于由于L的自感作用的自感作用，A要慢慢熄要慢慢熄滅綜上所述滅綜上所述A項(xiàng)正確項(xiàng)正確知識點(diǎn)二知識點(diǎn)二 日光燈的工作原理日光燈的工作原理1日光燈的組成：鎮(zhèn)流器、燈

5、管、啟動器日光燈的組成：鎮(zhèn)流器、燈管、啟動器2日光燈的發(fā)光：燈管中氣體導(dǎo)電，發(fā)出紫日光燈的發(fā)光：燈管中氣體導(dǎo)電，發(fā)出紫外線，照射管壁的熒光粉，然后發(fā)光，燈管外線，照射管壁的熒光粉，然后發(fā)光，燈管中氣體要導(dǎo)電，需要較高的瞬時(shí)電壓，這個(gè)中氣體要導(dǎo)電，需要較高的瞬時(shí)電壓，這個(gè)瞬時(shí)電壓需要鎮(zhèn)流器和啟動器的配合完成瞬時(shí)電壓需要鎮(zhèn)流器和啟動器的配合完成3日光燈的點(diǎn)燃過程：日光燈的點(diǎn)燃過程：(1)如圖所示，閉合開關(guān)，電壓加如圖所示，閉合開關(guān)，電壓加在啟動器兩極間，氖氣放電發(fā)出在啟動器兩極間，氖氣放電發(fā)出輝光，產(chǎn)生的熱量使輝光，產(chǎn)生的熱量使U型動觸片型動觸片膨脹伸長，跟靜觸片接觸使電路膨脹伸長，跟靜觸片接觸使

6、電路接通燈絲和鎮(zhèn)流器中有電流通接通燈絲和鎮(zhèn)流器中有電流通過過(2)電路接通后，啟動器中的氖氣電路接通后，啟動器中的氖氣停止放電，停止放電，U型片冷卻收縮，兩型片冷卻收縮，兩個(gè)觸片分離，電路自動斷開個(gè)觸片分離，電路自動斷開(3)在電路突然斷開的瞬間，由于鎮(zhèn)流器電在電路突然斷開的瞬間，由于鎮(zhèn)流器電流急劇減小，會產(chǎn)生很高的自感電動勢，流急劇減小，會產(chǎn)生很高的自感電動勢，方向與電源電動勢方向相同，這個(gè)自感電方向與電源電動勢方向相同，這個(gè)自感電動勢與電源電壓加在一起，形成一個(gè)瞬時(shí)動勢與電源電壓加在一起，形成一個(gè)瞬時(shí)高壓，加在燈管兩端，燈管中的氣體開始高壓，加在燈管兩端，燈管中的氣體開始放電，于是日光燈成

7、為電流的通路開始發(fā)放電，于是日光燈成為電流的通路開始發(fā)光光鎮(zhèn)流器的作用：在日光燈點(diǎn)燃時(shí)，利用自鎮(zhèn)流器的作用：在日光燈點(diǎn)燃時(shí)，利用自感現(xiàn)象產(chǎn)生瞬時(shí)高壓；日光燈正常發(fā)光時(shí)，感現(xiàn)象產(chǎn)生瞬時(shí)高壓；日光燈正常發(fā)光時(shí)，利用自感現(xiàn)象，對燈管起到降壓限流作利用自感現(xiàn)象，對燈管起到降壓限流作用日光燈管用日光燈管在點(diǎn)燃和正常發(fā)光時(shí)的工作狀態(tài)：日在點(diǎn)燃和正常發(fā)光時(shí)的工作狀態(tài)：日光燈管在點(diǎn)燃時(shí)，需要大約光燈管在點(diǎn)燃時(shí)，需要大約500700 V的瞬時(shí)高壓，這個(gè)高壓是由鎮(zhèn)流器的瞬時(shí)高壓，這個(gè)高壓是由鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的自感電動勢與電源電壓疊加后產(chǎn)生的自感電動勢與電源電壓疊加后產(chǎn)生的當(dāng)燈管點(diǎn)燃后，它的電阻變產(chǎn)生的當(dāng)燈管點(diǎn)燃后，它的

8、電阻變得很小，只允許通過較小的電流，它得很小，只允許通過較小的電流，它兩端的電壓變小，工作電壓大約兩端的電壓變小，工作電壓大約100120 V，鎮(zhèn)壓器這時(shí)又起到給燈，鎮(zhèn)壓器這時(shí)又起到給燈管降壓限流的作用管降壓限流的作用嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用2如圖所示的四個(gè)日光燈的接線圖中如圖所示的四個(gè)日光燈的接線圖中，S1為啟動器為啟動器，S2、S3為電鍵為電鍵，L為鎮(zhèn)流器為鎮(zhèn)流器，能使日光燈正常發(fā)光的能使日光燈正常發(fā)光的是是(A)解析：解析：能使日光燈正常發(fā)光的是能使日光燈正常發(fā)光的是A，當(dāng)開當(dāng)開關(guān)接通關(guān)接通，通過線圈在燈管兩端發(fā)熱產(chǎn)生電通過線圈在燈管兩端發(fā)熱產(chǎn)生電子子，當(dāng)啟動器溫度降低當(dāng)啟動器溫度降低，導(dǎo)致兩極

9、斷開導(dǎo)致兩極斷開，從而使得鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很高電壓從而使得鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很高電壓，在加速運(yùn)在加速運(yùn)動的過程中動的過程中，碰撞管內(nèi)氬氣分子碰撞管內(nèi)氬氣分子，使之迅使之迅速電離從而管壁內(nèi)的熒光粉發(fā)出近乎白速電離從而管壁內(nèi)的熒光粉發(fā)出近乎白色的可見光色的可見光知識點(diǎn)三知識點(diǎn)三 渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用1渦流：整塊導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流渦流：整塊導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象稱為渦流現(xiàn)象的現(xiàn)象稱為渦流現(xiàn)象渦流實(shí)際是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，只要把金屬塊放渦流實(shí)際是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，只要把金屬塊放在變化的磁場中，或者是讓金屬塊在磁場中運(yùn)動，金屬在變化的磁場中，或者是讓金屬塊在磁場

10、中運(yùn)動，金屬塊均可產(chǎn)生渦流塊均可產(chǎn)生渦流這種電流在金屬塊內(nèi)會自成閉合電路，像水的漩渦一樣，這種電流在金屬塊內(nèi)會自成閉合電路，像水的漩渦一樣，整塊金屬的電阻很小，故渦流通常很強(qiáng)磁場變化越快，整塊金屬的電阻很小，故渦流通常很強(qiáng)磁場變化越快，導(dǎo)體的橫截面積越大，導(dǎo)體的電阻率越小，形成的渦流導(dǎo)體的橫截面積越大，導(dǎo)體的電阻率越小，形成的渦流就越大就越大2渦流現(xiàn)象的應(yīng)用渦流現(xiàn)象的應(yīng)用(1)渦流的熱效應(yīng)：例如日常生活用的電磁爐渦流的熱效應(yīng)：例如日常生活用的電磁爐和工業(yè)生產(chǎn)用的感應(yīng)爐和工業(yè)生產(chǎn)用的感應(yīng)爐(2)渦流的阻尼作用：例如在一些電學(xué)儀表中，渦流的阻尼作用：例如在一些電學(xué)儀表中，利用電磁阻尼使儀表的指針迅

11、速地停在它所利用電磁阻尼使儀表的指針迅速地停在它所測出的刻度上，以及高速機(jī)車制動的渦流閘測出的刻度上，以及高速機(jī)車制動的渦流閘等等3渦流的防止渦流的防止例如變壓器和電動機(jī)的鐵芯都不是整塊金例如變壓器和電動機(jī)的鐵芯都不是整塊金屬屬嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用3(多選多選)如下圖所示如下圖所示，閉合金屬環(huán)從曲面閉合金屬環(huán)從曲面上上h高處滾下高處滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)設(shè)環(huán)的初速度為零環(huán)的初速度為零，摩擦不計(jì)摩擦不計(jì)，曲面處在圖曲面處在圖示磁場中示磁場中，則則(BD)A若是勻強(qiáng)磁場若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度小于環(huán)滾上的高度小于hB若是勻強(qiáng)磁場若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度等于環(huán)滾上的高度等

12、于hC若是非勻強(qiáng)磁場若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度等于環(huán)滾上的高度等于hD若是非勻強(qiáng)磁場若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度小于環(huán)滾上的高度小于h解析：解析：勻強(qiáng)磁場時(shí)線圈磁通量沒有變化勻強(qiáng)磁場時(shí)線圈磁通量沒有變化，沒有沒有感應(yīng)電流感應(yīng)電流，所以沒有熱量產(chǎn)生所以沒有熱量產(chǎn)生，環(huán)滾上的高度環(huán)滾上的高度等于等于h；非勻強(qiáng)磁場時(shí)；非勻強(qiáng)磁場時(shí)，線圈磁通量有變化線圈磁通量有變化，有有感應(yīng)電流感應(yīng)電流，所以有熱量產(chǎn)生所以有熱量產(chǎn)生，環(huán)滾上的高度小環(huán)滾上的高度小于于h.題型一題型一 自感現(xiàn)象的理解自感現(xiàn)象的理解通電自感和斷電自感的比較通電自感和斷電自感的比較.例例1(多選多選)如圖所示的電路中有如圖所示的電路中有L

13、1和和L2兩個(gè)兩個(gè)完全相同的燈泡，線圈完全相同的燈泡，線圈L的電阻忽略不計(jì)，的電阻忽略不計(jì)，下列說法中正確的是下列說法中正確的是()A閉合閉合S時(shí)，時(shí)，L2先亮，先亮，L1后亮，最后一樣亮后亮，最后一樣亮B斷開斷開S時(shí)，時(shí)，L2立刻熄滅，立刻熄滅，L1過一會兒熄滅過一會兒熄滅CL1中的電流始終從中的電流始終從b到到aDL2中的電流始終從中的電流始終從c到到d解析：解析：閉合閉合S時(shí)時(shí)，L2中立即有從中立即有從d到到c的電流的電流，先亮先亮，線圈由線圈由于自感作用于自感作用，通過它的電流將逐漸增加通過它的電流將逐漸增加，所以所以L1逐漸變逐漸變亮電路穩(wěn)定后自感作用消失亮電路穩(wěn)定后自感作用消失，線

14、圈線圈L相當(dāng)于導(dǎo)線相當(dāng)于導(dǎo)線，所以所以L1、L2最后一樣亮最后一樣亮，選項(xiàng)選項(xiàng)A正確正確斷開斷開S時(shí)時(shí)，L2中由電源提供的電流立即消失中由電源提供的電流立即消失，但是但是L1中從中從b到到a的電流由于自感的阻礙作用只能逐漸減小的電流由于自感的阻礙作用只能逐漸減小，該電流與該電流與L2形成回路因此形成回路因此L1、L2都將過一會兒才熄滅都將過一會兒才熄滅，選項(xiàng)選項(xiàng)B錯(cuò)錯(cuò)誤誤L1中的電流始終由中的電流始終由b到到a，選項(xiàng)選項(xiàng)C正確；正確；L2中的電流先中的電流先由由d到到c，后由后由c到到d，選項(xiàng)選項(xiàng)D錯(cuò)誤錯(cuò)誤答案：答案：AC變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1如圖所示的電路中如圖所示的電路中，S閉合時(shí)流過電感線圈

15、閉合時(shí)流過電感線圈的電流為的電流為2 A，流過燈泡的電流是流過燈泡的電流是1 A將將S突然突然斷開斷開，則則S斷開前后斷開前后，能正確反映流過燈泡的電能正確反映流過燈泡的電流流I隨時(shí)間隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖象是下圖中的變化關(guān)系的圖象是下圖中的(D)解析：解析：由題圖所示知由題圖所示知，在在S閉合的時(shí)候閉合的時(shí)候，流，流過燈泡、線圈過燈泡、線圈L的電流方向都是自左向右的的電流方向都是自左向右的，在在S斷開的瞬間斷開的瞬間，流過流過L的電流大小仍為的電流大小仍為2 A，方向仍是從左向右的它與燈泡構(gòu)成串聯(lián)方向仍是從左向右的它與燈泡構(gòu)成串聯(lián)回路回路，故流過燈泡的電流大小變成故流過燈泡的電流大小變成2 A

16、，方方向變成由右向左向變成由右向左，然后逐漸減小為零然后逐漸減小為零，D項(xiàng)項(xiàng)正確正確題型二題型二 日光燈工作原理的理解日光燈工作原理的理解例例2 關(guān)于日光燈的工作原理，下列說法正確的關(guān)于日光燈的工作原理，下列說法正確的()A鎮(zhèn)流器的作用是將交流電變?yōu)橹绷麟婃?zhèn)流器的作用是將交流電變?yōu)橹绷麟夿在日光燈的啟動階段，鎮(zhèn)流器能提供一個(gè)瞬時(shí)高壓，在日光燈的啟動階段，鎮(zhèn)流器能提供一個(gè)瞬時(shí)高壓，使燈管開始工作使燈管開始工作C日光燈正常發(fā)光時(shí)，啟動器的兩個(gè)觸片是分離的日光燈正常發(fā)光時(shí)，啟動器的兩個(gè)觸片是分離的D日光燈發(fā)出柔和的白光是由汞原子受到激發(fā)后直接輻日光燈發(fā)出柔和的白光是由汞原子受到激發(fā)后直接輻射的射的解

17、析：解析：鎮(zhèn)流器的作用是當(dāng)日光燈啟動時(shí)鎮(zhèn)流器的作用是當(dāng)日光燈啟動時(shí)，利利用自感現(xiàn)象產(chǎn)生瞬時(shí)高壓；當(dāng)日光燈正常發(fā)用自感現(xiàn)象產(chǎn)生瞬時(shí)高壓；當(dāng)日光燈正常發(fā)光時(shí)光時(shí)，利用自感現(xiàn)象利用自感現(xiàn)象，對燈管起到降壓限流對燈管起到降壓限流作用所以作用所以A錯(cuò)錯(cuò)B對由日光燈的工作原理可對由日光燈的工作原理可知知，啟動器的兩個(gè)觸片分離使得鎮(zhèn)流器電流啟動器的兩個(gè)觸片分離使得鎮(zhèn)流器電流急劇減小急劇減小，由于自感鎮(zhèn)流器會產(chǎn)生很高的自由于自感鎮(zhèn)流器會產(chǎn)生很高的自感電動勢感電動勢，方向與電源電動勢方向相同方向與電源電動勢方向相同，這這個(gè)自感電動勢與電源電壓加在一起個(gè)自感電動勢與電源電壓加在一起，形成一形成一個(gè)瞬時(shí)高壓個(gè)瞬時(shí)高

18、壓，使燈管中的氣體開始放電，于，使燈管中的氣體開始放電，于是日光是日光燈成為電流的通路開始發(fā)光燈成為電流的通路開始發(fā)光所以日光所以日光燈正常發(fā)光時(shí)燈正常發(fā)光時(shí)，啟動器的兩個(gè)觸片是分啟動器的兩個(gè)觸片是分離的離的，C對日光燈的可見光是汞蒸氣對日光燈的可見光是汞蒸氣導(dǎo)電時(shí)發(fā)出紫外線導(dǎo)電時(shí)發(fā)出紫外線，使涂在管壁上的熒使涂在管壁上的熒光粉發(fā)出柔和的可見光不是汞蒸氣發(fā)光粉發(fā)出柔和的可見光不是汞蒸氣發(fā)出出，D錯(cuò)錯(cuò)答案：答案：BC 變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2傳統(tǒng)日光燈的電路如圖所示傳統(tǒng)日光燈的電路如圖所示，認(rèn)真看認(rèn)真看圖分析后回答：圖分析后回答：(1)在鎮(zhèn)流器被燒壞在鎮(zhèn)流器被燒壞，出現(xiàn)斷路后出現(xiàn)斷路后，燈管兩端的燈燈

19、管兩端的燈絲絲_(填填“會會”或或“不會不會”)發(fā)光；發(fā)光；(2)在日光燈燈管的一端燈絲被燒斷后在日光燈燈管的一端燈絲被燒斷后，整個(gè)電路整個(gè)電路將將_(填填“仍有仍有”或或“沒有沒有”)電流；電流；(3)在日光燈正常工作時(shí)在日光燈正常工作時(shí)，取下啟動器取下啟動器，日光日光燈將燈將_(填填“不再不再”或或“繼續(xù)繼續(xù)”)發(fā)發(fā)光光解析：解析：(1)在鎮(zhèn)流器被燒壞在鎮(zhèn)流器被燒壞，出現(xiàn)斷路后出現(xiàn)斷路后，日日光燈啟動時(shí)光燈啟動時(shí)，燈管兩端電壓為零燈管兩端電壓為零，燈絲不會燈絲不會發(fā)光；發(fā)光；(2)在日光燈燈管的一端燈絲被燒斷后在日光燈燈管的一端燈絲被燒斷后，整個(gè)電路斷路，將沒有電流；整個(gè)電路斷路，將沒有電

20、流；( (3)啟動器僅在啟動器僅在電路接通瞬間起作用電路接通瞬間起作用，等到燈管內(nèi)氣體導(dǎo)電等到燈管內(nèi)氣體導(dǎo)電后后，啟動器所在支路斷開啟動器所在支路斷開，故正常工作時(shí)故正常工作時(shí)，取下啟動器取下啟動器，日光燈將繼續(xù)工作日光燈將繼續(xù)工作答案：答案：不會沒有繼續(xù)不會沒有繼續(xù)題型三題型三 渦流現(xiàn)象的理解及其防止與應(yīng)用渦流現(xiàn)象的理解及其防止與應(yīng)用例例3變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼，這是而成的，而不是采用一整塊硅鋼，這是因?yàn)橐驗(yàn)?)A增大渦流，提高變壓器的效率增大渦流，提高變壓器的效率B減少渦流，提高變壓器的效率減少渦流，提高變壓器的效率C增大鐵芯的電阻，以產(chǎn)生更多的熱量增大鐵芯的電阻，以產(chǎn)生更多的熱量D增大鐵芯的電阻，以減