高中物理 3.6 自感現(xiàn)象 渦流學(xué)案 新人教版選修1-1

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1、3.6自感現(xiàn)象渦流[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　1.了解什么是自感現(xiàn)象、自感系數(shù)和渦流，知道影響自感系數(shù)大小的因素.2.了解自感現(xiàn)象的利用及其危害的防止.3.初步了解日光燈、電磁爐等家用電器工作的自感原理．一、自感現(xiàn)象1．定義：由于線圈本身的電流發(fā)生變化引起的磁通量變化，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)叫自感電動(dòng)勢(shì)．這種現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象．2．作用：電路中自感的作用總是阻礙電流的變化．二、電感器1．自感：電路中的線圈叫做電感器，電感器的性能用自感系數(shù)表示，簡(jiǎn)稱自感．2．影響自感的因素：線圈越大、匝數(shù)越多，它的自感系數(shù)越大；有鐵芯比沒有鐵芯時(shí)自感系數(shù)大得多．3．電感器的作用：電感

2、器對(duì)交流有阻礙作用．三、渦流及其應(yīng)用1．渦流：穿過導(dǎo)體的磁通量變化時(shí)，會(huì)在導(dǎo)體內(nèi)部形成渦旋狀的感應(yīng)電流，叫做渦流．2．應(yīng)用：電磁爐是利用渦流的熱效應(yīng)給物體加熱的新型爐灶．金屬探測(cè)器也是利用渦流工作的．3．防止：很多渦流是有害的，主要是產(chǎn)生熱量，浪費(fèi)電能．變壓器的鐵芯采用電阻率很大的硅鋼片，且硅鋼片彼此絕緣，就是為了減小變壓器工作時(shí)鐵芯中的渦流.一、自感現(xiàn)象[問題設(shè)計(jì)]1．利用已有的器材(直流電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、兩個(gè)相同的燈泡、自感線圈)按圖1和圖2分別連接好電路．　　圖1　　　　　　　　　圖2(1)在圖1中，先閉合開關(guān)，調(diào)整變阻器，使兩個(gè)燈泡亮度相同，然后斷開開關(guān)

3、．重新閉合開關(guān)，在開關(guān)閉合瞬間，燈泡A1的亮度變化情況是，燈泡A2的亮度變化情況是．(2)在圖2中，先閉合開關(guān)，再斷開開關(guān)時(shí)，觀察燈泡A的亮度變化情況．答案　(1)逐漸亮起來　立刻正常發(fā)光　(2)燈泡A逐漸熄滅或者閃亮一下再逐漸熄滅．2．理論探究：為什么燈泡會(huì)出現(xiàn)逐漸變亮或逐漸變暗的現(xiàn)象？答案　圖1中，電路接通時(shí)，電流由零開始增加，穿過線圈L的磁通量逐漸增加，L中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與原來的電流方向相反，阻礙L中電流增加，即推遲了電流達(dá)到正常值的時(shí)間．圖2中，當(dāng)S斷開時(shí)，L中的電流突然減弱，穿過L的磁通量逐漸減少，L中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，方向與原電流方向相同，阻礙原電流

4、減小，L相當(dāng)于一個(gè)電源，此時(shí)L與A構(gòu)成閉合回路，故A中還有一段持續(xù)電流．若流過A的電流比原電流大，則燈A將閃亮一下再慢慢熄滅．[要點(diǎn)提煉]1．自感：通俗地說，就是“自我感應(yīng)”．即由于通過導(dǎo)體自身的電流發(fā)生變化而引起磁通量變化時(shí)，導(dǎo)體自身產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象．2．通電自感(1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：S閉合時(shí)，A2立即正常發(fā)光，A1逐漸亮起來．(2)現(xiàn)象分析：在接通的瞬間，電路中的電流增大，A2立刻亮起來；穿過線圈L的磁通量增加，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙線圈中電流的增大，不能使電流立即達(dá)到最大值，所以A1只能逐漸亮起來．3．?dāng)嚯娮愿?1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：斷開S時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡A

5、逐漸熄滅或者閃亮一下再逐漸熄滅．(2)現(xiàn)象分析：電路斷開的瞬間，通電線圈的電流突然減小，穿過線圈的磁通量也很快地減少，線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙線圈L電流的減?。捎赟斷開后，L、A形成閉合回路，L中的電流從IL逐漸減小，流過A的電流突然變?yōu)镮L，然后再從IL逐漸減小到零，所以若IL小于等于原先流過A的電流，則A逐漸熄滅；若IL大于原先流過A的電流，則A閃亮一下再逐漸熄滅．[延伸思考]如圖3所示的電路，L為自感線圈，A是一個(gè)燈泡，E是電源，S閉合瞬間與S斷開瞬間，通過燈泡的電流方向相同嗎？你能解釋其中的原因嗎？圖3答案　當(dāng)S閉合瞬間通過燈泡的電流方向?yàn)閍

6、→b，當(dāng)S斷開瞬間通過燈泡的電流方向?yàn)閎→a.當(dāng)S斷開瞬間，由于電源提供給燈泡A及線圈的電流立即消失，因此線圈要產(chǎn)生一個(gè)和原電流方向相同的自感電動(dòng)勢(shì)來阻礙原電流減小，所以線圈此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電源，產(chǎn)生的自感電流流經(jīng)A時(shí)的方向是b→a.二、電感器[問題設(shè)計(jì)]自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與線圈是否有關(guān)？可能與線圈的哪些因素有關(guān)？答案　有關(guān)，與線圈的長(zhǎng)度、大小、匝數(shù)及有無鐵芯都有關(guān)．[要點(diǎn)提煉]1．電感器線路中的線圈叫做電感器，電感器的性能用自感系數(shù)來描述，簡(jiǎn)稱自感．2．自感系數(shù)線圈的自感系數(shù)是由線圈自身的性質(zhì)決定的，線圈越長(zhǎng)、截面越粗、匝數(shù)越多、繞制越密，其自感系數(shù)就越大；帶

7、鐵芯的線圈比沒有鐵芯的線圈自感系數(shù)要大得多．3．電感特點(diǎn)：通直流，阻交流．(填“交流”或“直流”)4．應(yīng)用：日光燈鎮(zhèn)流器．5．危害：由于自感現(xiàn)象，在電流很強(qiáng)或高壓電路中，切斷電源時(shí)開關(guān)兩端會(huì)產(chǎn)生電弧，造成對(duì)人員、設(shè)備的損傷．應(yīng)采用安全開關(guān)，防止產(chǎn)生電?。u流及其應(yīng)用[問題設(shè)計(jì)]1．渦流是如何產(chǎn)生的？渦流的主要作用有哪些？2．電流頻率的高低對(duì)渦流有什么影響？如何減小渦流？答案　1.渦流是由于導(dǎo)體中的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電流，主要作用是熱效應(yīng)．2．電流頻率越高，渦流越強(qiáng)；減小電流的頻率或增大電阻可以減小渦流．[要點(diǎn)提煉]1．渦流：把塊狀金屬放在