2019-2020学年新培优同步人教版物理选修1-1课件：第3章 电磁感应 3.6

1、六、自感现象涡流 1.了解什么是自感现象、自感系数和涡流,知道影响自感系数大 小的因素。 2.了解自感现象和涡流的利用及其危害的防止。 3.初步了解电磁炉等家用电器的工作原理。 一二三 一、自感现象 1.定义:由于导体回路中的电流发生变化而在自身回路引起的电 磁感应现象称自感现象。 2.本质:自身电流的变化,导致其自身产生的磁场发生变化,从而 使通过自身的磁通量发生变化,最终产生电磁感应现象。 3.自感的作用:阻碍电路中电流的变化。 一二三 二、电感器 1.定义:电路中的线圈叫作电感器。 2.描述电感器性能的物理量:自感系数,简称自感。 3.决定线圈自感系数的因素:线圈的形状、长短、匝数、线圈

2、中 是否有铁芯。 4.线圈越粗、越长,匝数越密,它的自感系数就越大,另外有铁芯 时的自感系数比没有铁芯时大得多。 电感器和我们以前学习过的电容器对交流、直流有何影响? 提示:电容器的特点是隔直流、通交流,而电感器的特点是阻交 流、通直流。 一二三 三、涡流 1.定义:只要在空间有变化的磁通量,其中的导体就会产生感应电 流,我们把这种感应电流叫作涡流。 2.应用:涡流通过电阻时可以生热,金属探测器和电磁炉就利用了 涡流。但在电动机、变压器中涡流是有害的。 一二 一、怎样理解自感现象?如何解决电路中产生的自感问题? 自感现象是电磁感应的特例。一般的电磁感应现象中的磁场是 由外界提供的,而在自感现象

3、中是靠流过线圈自身变化的电流产生 的变化磁场。它们同属电磁感应,所以自感现象遵循电磁感应规律。 自感电动势在电路中的作用仅仅是减缓原电流的变化,不会阻止, 更不会逆转原电流的变化。原电流最终还是要变化到稳定值(或0)。 一二 自感现象只有在通过电路的电流发生变化时才会产生。在判断 电路性质时,一般分析方法:当流过线圈L的电流突然增大的瞬间,我 们可以把L看成一个阻值很大的电阻;当流经L的电流突然减小的瞬 间,我们可以把L看作一个电源,它提供一个跟原电流同向的电流。 如图乙,电路中当S由闭合到断开时,我们将看到A灯过一段时间再 熄灭。能否看到明显的自感现象,不仅仅取决于自感电动势的大小, 还取决

4、于电路的结构。在图乙电路中,我们预先在电路设计时取线 圈的阻值远小于灯A的阻值,S断开前,ILIR,S断开瞬间,虽然L中电 流在减小,但这一电流全部流过A灯,仍比S断开前A灯的电流大得 多,且延滞了一段时间,所以我们看到A灯闪亮一下后熄灭。对图甲 的电路,S断开瞬间也有自感电流,但它比断开前流过两灯的电流还 小,就不会出现闪亮一下的现象。 一二 特别提醒解决通电自感和断电自感要把握好以下几点:(1)对通电 自感要注意电感线圈对电流由无到有的阻碍作用;(2)对断电自感 要注意分析断开开关后,由包括电感线圈所形成的新的闭合回路以 及由于线圈自感作用所产生的感应电流的方向与原来电流方向的 关系;(3

5、)断电时灯泡是否闪亮,决定于原电流与自感电流的大小关 系。 一二 二、涡流的应用与防止 1.涡流的应用 (1)利用涡流的热效应:应用涡流在回路中产生的热量冶炼金属的 高频感应炉。 (2)利用涡流的磁效应:电磁阻尼和电磁驱动。 (3)利用涡流现象的小型装置:在车站、机场进行安检的探测器, 用来探测旅客是否带有金属制品,像刀、枪之类的危险物品等。 一二 2.涡流的危害与防止 (1)在各种电机、变压器中,涡流是非常有害的,首先它会使铁芯 的温度升高,从而危及线圈绝缘材料的寿命,严重时会使材料报废; 其次涡流发热要消耗额外的能量,使电机、变压器的效率降低。 (2)为了减少涡流,变压器、电机里的铁芯不是

6、由整块的钢铁制成 的,而是用薄薄的硅钢片叠合而成。一方面,硅钢片的电阻率比一 般钢铁的要大,从而减少了损耗;另一方面,每层硅钢片之间都是绝 缘的,阻断了涡流的通路,进一步地减少了涡流的发热。计算表明: 涡流的损耗与硅钢片的厚度的二次方成正比。 特别提醒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,金属块内就会产生感应电流,因为金属块本身可自行构成 闭合回路,且整块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。 类型一类型二 自感现象的分析 【例1】 如图所示,甲、乙电路中电阻R和自感线圈L的电阻值都 很小,且小于灯A的电阻,闭合S,使电路达到稳定,灯泡A发光,则( )

7、 A.在电路甲中,断开S后,A将逐渐变暗 B.在电路甲中,断开S后,A将先变得更亮,然后渐暗 C.在电路乙中,断开S后,A将逐渐变暗 D.在电路乙中,断开S后,A将先变得更亮,然后渐暗 类型一类型二 解析:在甲电路中自感线圈L与灯泡A串联,A与L电流相等,断开S 时产生自感电动势使A与L中的电流值从稳定状态逐渐减小,A不是 立即熄灭,而是逐渐变暗。在乙电路中,自感线圈L与灯泡A并联,稳 定时L中电流比A中电流大,断开S的瞬间,L中的电流从稳定值逐渐 减小,故S断开瞬间,通过A的电流更大,A将先变亮,然后逐渐变暗。 答案:AD 题后反思此题考查对自感现象的理解,应分清断开S时,什么情况 下“逐渐

8、变暗”,什么情况下“先变得更亮,然后逐渐变暗”。 类型一类型二 自感的应用与防止 【例2】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,采用了双线并绕的方法,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 类型一类型二 解析:由于采用双线并绕的方法,当电流通过时,两股导线中的电 流方向是相反的,不管电流怎样变化,任何时刻两股电流总是等大 反向的,所产生的磁通量也是等大反向的,故总磁通量等于零,在该 线圈中不会产生电磁感应现象,因此消除了自感,选项A、B错误,C 正确。 答案:C 题后反思这是在