高中物理第3章电磁感应6自感现象涡流课件新人教版选修11
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【答案】 C
第三十一页,共36页。
5.(多选)电磁炉在炉内由交变电流产生交变磁场,使放在炉上的金属锅体 内产生感应电流而发热,从而加热食品.电磁炉的工作利用了( ) 【导学号: 33810226】
A.电流的热效应 B.静电现象 C.电磁感应原理 D.磁场对电流的作用
第三十二页,共36页。
【解析】 电磁炉的原理是电磁炉产生高频的变化磁场,使炉上的铁或钢 锅的锅底产生感应电流,此电流产生热量,所以选项 A、C 正确.
第四页,共36页。
[再判断] (1)线圈中电流增大时,自感现象阻碍电流的增大.( √ ) (2)线圈中电流减小时,自感现象阻碍电流的减小.( √ ) (3)线圈匝数越多,对电流变化的阻碍作用就越大.( √ )
第五页,共36页。
[后思考] 1.一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接,如图 3-6-1 所示.一
知
识
点
1
学 业
(
x
六、自感现象 涡流
u é
y
è) 分
层
知 标 1.知道什么是自感现象,了解自感 系数与涡流.(重点) 2.理解影响自感系数大小的因 素.(重点) 3.知道利用自感现象和涡流的实 例,知道自感现象与涡流危害的避 免方法.(难点) 4.了解日光灯、电磁炉等家用电器 的工作原理.(难点)
第三页,共36页。
4.描述电感器性能的物理量:自感系数,简自称感(zì ɡǎ.n)决定线圈自感系数 的因素:线大圈小的 (dàxi、ǎo)匝数、线圈中是否有铁芯 .有铁芯时的自感系数比没 有铁芯时大得多 .
5.电感器的电路作用:由于线圈中的自感电动势总是阻碍电变流化的(biành.u因à) 此,电感器对交流 有阻碍作用.
条形铁块插进线圈之后,该灯明亮程度是否会发生变化?
图 3-6-1
第六页,共36页。
【提示】 灯泡亮度会变暗,线圈和灯泡是串联的,因此加在串联电路两 端的总电压等于线圈上的电势差与灯泡上的电势差之和.电源提供的 220 V 电 压,一部分降落在线圈上,剩余的部分降落在灯泡上,把条形铁块插进线圈后, 线圈的自感系数增大,感抗增大,线圈分得的电压增大,灯泡上的电压减小, 故灯泡变暗.
第二页,共36页。
知识脉络
自感现象及电感器
[先填空] 1.自感现象 线圈中通交流时,由于线圈自身电流的变化,引起磁通量的变化,也会在
它自身激发感应电动势,这个电动势叫自做感(zì ɡǎn)电,动这势种现象叫自做感(zì ɡǎn).现象 2.自感的作用 阻碍电电路中流(diànliú的) 变化. 3.电感器:电路中的 线圈 叫做电感器.
A.刚一接通 S1、A 灯就立即亮,而 B 灯则迟延一段时间才亮 B.刚接通 S1 时,线圈 L 中的电流为零 C.接通 S1 以后,A 灯变亮,B 灯由亮变暗,然后熄灭 D.断开 S1 时,A 灯立即熄灭,B 灯先亮一下然后熄灭
第二十页,共36页。
【解析】 刚接通 S1 时,A 灯、B 灯同时亮,选项 A 错;刚开始时,线圈 L 中的电流为零,选项 B 正确;稳定以后由于 RL=0,故 L 把灯 B 短路,B 熄灭, 选项 C 正确;断开 S1 后,回路中的电流变小,A 灯立即熄灭,由于 L 的自感作 用,且 RL=0,S1 闭合时 IL>IB,所以 B 要闪亮一下再熄灭,选项 D 正确.
第十二页,共36页。
4.电感器的特点 由于恒定直流的大小不变,通过电感器的磁通量不变,无自感电动势.因 此,电感器对恒定直流无阻碍作用,故电感器有“通直流,阻交流”的特点.
第十三页,共36页。
1.如图 3-6-2 所示电路中,S 是闭合的,此时流过 L 的电流为 I1,流过灯 A 的电流为 I2,且 I1<I2,在 t1 时刻将 S 断开,那么流过灯泡的电流随时间变化的 图象是图中的( ) 【导学号:33810224】
2.如图 3-6-3 所示,L 为自感系数较大的线圈,电路稳定后小灯泡正常发光, 当断开开关 S 的瞬间会有( )
图 3-6-3 A.灯 A 立即熄灭 B.灯 A 慢慢熄灭 C.灯 A 突然闪亮一下再慢慢熄灭 D.无法判定
第十七页,共36页。
【解析】 当开关 S 断开时,由于通过电感线圈的电流从有变到零,线圈 将产生自感电动势,但由于线圈 L 与灯 A 串联,在 S 断开后,不能形成闭合回 路,因此灯 A 在开关断开后,电源供给的电流为零,灯立即熄灭.因此正确选 项为 A.
【答案】 A
第十八页,共36页。
3.(多选)如图 3-6-4 所示,A、B 是两盏完全相同的白炽灯,L 是电阻不计 的电感线圈,如果断开 S2,接通 S1,A、B 两灯都能同样发光.如果 S2 接通.那 么,下列情况可能出现的是( ) 【导学号:33810225】
图 3-6-4
第十九页,共36页。
图 3-6-6
第二十九页,共36页。
A.恒定电流、小铁锅 B.恒定电流、玻璃杯 C.变化的电流、小铁锅 D.变化的电流、玻璃杯
第三十页,共36页。
【解析】 通入恒定电流时,所产生的磁场不变,不会产生感应电流,通 入变化的电流,所产生的磁场发生变化,铁锅是导体,在导体内产生涡流,电 能转化为内能,使水温升高;涡流是由变化的磁通量在导体内产生的,所以玻 璃杯中的水不会升温.
【答案】 AC
第三十三页,共36页。
6.下列关于涡流的说法中正确的是( ) A.涡流跟平时常见的感应电流一样,都是因为穿过导体的磁通量变化而产 生的 B.涡流不是感应电流,而是一种有别于感应电流的特殊电流 C.涡流有热效应,但没有磁效应 D.在硅钢中不能产生涡流
第三十四页,共36页。
【解析】 涡流本质上是感应电流,是自身构成回路,在穿过导体的磁通 量变化时产生的,所以选项 A 对,选项 B 错;涡流不仅有热效应,同其他电流 一样也有磁效应,选项 C 错;硅钢电阻率大,产生的涡流较小,但仍能产生涡 流,选项 D 错.
图 3-6-2
第十四页,共36页。
第十五页,共36页。
【解析】 S 断开前,流过 A 与 L 的电流分别为 I2、I1,二者方向相同;S 断开后,I2 立即消失,但由于自感作用,I1 不会立即消失,并且 A 与 L 构成一回 路,A 中电流方向反向且由 I1 逐渐减小至 0.
【答案】 D
第十六页,共36页。
第七页,共36页。
2.有人说自感现象不遵守法拉第电磁感应定律,你认为这种说法对吗? 【提示】 这种说法不对.自感现象是电磁感应现象,遵守法拉第电磁感 应定律.
第八页,共36页。
1.通电自感和断电自感 通电自感
电路图
断电自感
第九页,共36页。
灯 A1、A2 规格完全相同,闭合 线圈 L 的自感较大,闭合 S,
了涡流.
第二十五页,共36页。
2.电流频率的高低对涡流有什么影响? 【提示】 根据法拉第电磁感应定律知,电流频率越高涡流越强.
第二十六页,共36页。
1.涡流 把块状金属放在变化的磁场中,或者让它在磁场中运动时,金属块内将产 生感应电流,这种电流在金属块内自成闭合回路,很像水的漩涡,故叫涡电流, 简称涡流.涡流常常很强. 2.涡流的减少 在各种电机和变压器中,为了减少涡流的损失,在电机和变压器上通常用 涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成的铁芯.
第三十六页,共36页。
第二十七页,共36页。
3.涡流的利用 冶炼金属的高频感应炉就是利用强大的涡流使金属尽快熔化.电学测量仪 表的指针快速停止摆动也是利用铝框在磁场中转动产生的涡流.
第二十八页,共36页。
4.如图 3-6-6 所示,在一个绕在线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小平底 铁锅水和一玻璃杯水.给线圈通入电流,一段时间后,一个容器中水温升高, 则通入的电流与水温升高的是( )
流.但在电动机、变压器中涡流是有害 的.
第二十三页,共36页。
[再判断] (1)涡流是可以利用的.( √ ) (2)变压器中的涡流是有害的.( √ ) (3)冶炼金属中的涡流也是有害的.( × )
第二十四页,共36页。
[后思考] 1.变压器中是如何减小涡流的? 【提示】 变压器中的铁芯是用涂有绝缘漆的硅钢片叠压制成,从而减小
【答案】 BCD
第二十一页,共36页。
1.自感是自身电流变化引起的;互感是另外线圈电流变化引起的. 2.自感现象也遵循法拉第电磁感应定律.
第二十二页,共36页。
涡流及其应用
[先填空] 1.定义:只要在空间有变化的磁通量,其中的导体感就应会产电生流(gǎnyìng di,àn li
我们把这种感应电流叫做涡流. 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
【答案】 A
第三十五页,共36页。
为了减小涡流,变压器、电机里的铁芯不是由整块的钢铁制成,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平方成正比.
电路准备
S,调节
R
使
A1、A2
亮度相同, 使灯
A
发光
再断开 S
实验现象 S 重新闭合,灯 A2 立刻正常发 S 断开时,灯 A 过一会儿才熄
光,灯 A1 逐渐亮起来
灭
第十页,共36页。
S 断开时,L 中电流突然减弱, S 闭合时,电流从零开始增加,
穿过 L 的磁通量减少,L 中产 穿过 L 的磁通量逐渐增加,产
生与原电流方向相同的感应电 原因 生的感应电动势与 L 中原电流
动势,阻碍电流的减小,这时, 方向相反,阻碍 L 中电流增加
L 与 A 构成闭合回路,灯 A 会 推迟了电流达正常值的时间
闪亮一下再熄灭
第十一页,共36页。
2.自感现象的实质 自感现象遵循法拉第电磁感应定律.自感是由自身电流变化而产生的电磁 感应现象.而前面所学变压器是由于另外线圈中电流变化,进而磁场、磁通量 变化而在该线圈回路中产生电磁感应的现象,因此又叫互感现象. 3.自感的作用 阻碍电流的变化,应理解为自感仅仅是减缓了原电流的变化,而不会阻止 原电流的变化或逆转原电流的变化.
第三十一页,共36页。
5.(多选)电磁炉在炉内由交变电流产生交变磁场,使放在炉上的金属锅体 内产生感应电流而发热,从而加热食品.电磁炉的工作利用了( ) 【导学号: 33810226】
A.电流的热效应 B.静电现象 C.电磁感应原理 D.磁场对电流的作用
第三十二页,共36页。
【解析】 电磁炉的原理是电磁炉产生高频的变化磁场,使炉上的铁或钢 锅的锅底产生感应电流,此电流产生热量,所以选项 A、C 正确.
第四页,共36页。
[再判断] (1)线圈中电流增大时,自感现象阻碍电流的增大.( √ ) (2)线圈中电流减小时,自感现象阻碍电流的减小.( √ ) (3)线圈匝数越多,对电流变化的阻碍作用就越大.( √ )
第五页,共36页。
[后思考] 1.一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接,如图 3-6-1 所示.一
知
识
点
1
学 业
(
x
六、自感现象 涡流
u é
y
è) 分
层
知 标 1.知道什么是自感现象,了解自感 系数与涡流.(重点) 2.理解影响自感系数大小的因 素.(重点) 3.知道利用自感现象和涡流的实 例,知道自感现象与涡流危害的避 免方法.(难点) 4.了解日光灯、电磁炉等家用电器 的工作原理.(难点)
第三页,共36页。
4.描述电感器性能的物理量:自感系数,简自称感(zì ɡǎ.n)决定线圈自感系数 的因素:线大圈小的 (dàxi、ǎo)匝数、线圈中是否有铁芯 .有铁芯时的自感系数比没 有铁芯时大得多 .
5.电感器的电路作用:由于线圈中的自感电动势总是阻碍电变流化的(biành.u因à) 此,电感器对交流 有阻碍作用.
条形铁块插进线圈之后,该灯明亮程度是否会发生变化?
图 3-6-1
第六页,共36页。
【提示】 灯泡亮度会变暗,线圈和灯泡是串联的,因此加在串联电路两 端的总电压等于线圈上的电势差与灯泡上的电势差之和.电源提供的 220 V 电 压,一部分降落在线圈上,剩余的部分降落在灯泡上,把条形铁块插进线圈后, 线圈的自感系数增大,感抗增大,线圈分得的电压增大,灯泡上的电压减小, 故灯泡变暗.
第二页,共36页。
知识脉络
自感现象及电感器
[先填空] 1.自感现象 线圈中通交流时,由于线圈自身电流的变化,引起磁通量的变化,也会在
它自身激发感应电动势,这个电动势叫自做感(zì ɡǎn)电,动这势种现象叫自做感(zì ɡǎn).现象 2.自感的作用 阻碍电电路中流(diànliú的) 变化. 3.电感器:电路中的 线圈 叫做电感器.
A.刚一接通 S1、A 灯就立即亮,而 B 灯则迟延一段时间才亮 B.刚接通 S1 时,线圈 L 中的电流为零 C.接通 S1 以后,A 灯变亮,B 灯由亮变暗,然后熄灭 D.断开 S1 时,A 灯立即熄灭,B 灯先亮一下然后熄灭
第二十页,共36页。
【解析】 刚接通 S1 时,A 灯、B 灯同时亮,选项 A 错;刚开始时,线圈 L 中的电流为零,选项 B 正确;稳定以后由于 RL=0,故 L 把灯 B 短路,B 熄灭, 选项 C 正确;断开 S1 后,回路中的电流变小,A 灯立即熄灭,由于 L 的自感作 用,且 RL=0,S1 闭合时 IL>IB,所以 B 要闪亮一下再熄灭,选项 D 正确.
第十二页,共36页。
4.电感器的特点 由于恒定直流的大小不变,通过电感器的磁通量不变,无自感电动势.因 此,电感器对恒定直流无阻碍作用,故电感器有“通直流,阻交流”的特点.
第十三页,共36页。
1.如图 3-6-2 所示电路中,S 是闭合的,此时流过 L 的电流为 I1,流过灯 A 的电流为 I2,且 I1<I2,在 t1 时刻将 S 断开,那么流过灯泡的电流随时间变化的 图象是图中的( ) 【导学号:33810224】
2.如图 3-6-3 所示,L 为自感系数较大的线圈,电路稳定后小灯泡正常发光, 当断开开关 S 的瞬间会有( )
图 3-6-3 A.灯 A 立即熄灭 B.灯 A 慢慢熄灭 C.灯 A 突然闪亮一下再慢慢熄灭 D.无法判定
第十七页,共36页。
【解析】 当开关 S 断开时,由于通过电感线圈的电流从有变到零,线圈 将产生自感电动势,但由于线圈 L 与灯 A 串联,在 S 断开后,不能形成闭合回 路,因此灯 A 在开关断开后,电源供给的电流为零,灯立即熄灭.因此正确选 项为 A.
【答案】 A
第十八页,共36页。
3.(多选)如图 3-6-4 所示,A、B 是两盏完全相同的白炽灯,L 是电阻不计 的电感线圈,如果断开 S2,接通 S1,A、B 两灯都能同样发光.如果 S2 接通.那 么,下列情况可能出现的是( ) 【导学号:33810225】
图 3-6-4
第十九页,共36页。
图 3-6-6
第二十九页,共36页。
A.恒定电流、小铁锅 B.恒定电流、玻璃杯 C.变化的电流、小铁锅 D.变化的电流、玻璃杯
第三十页,共36页。
【解析】 通入恒定电流时,所产生的磁场不变,不会产生感应电流,通 入变化的电流,所产生的磁场发生变化,铁锅是导体,在导体内产生涡流,电 能转化为内能,使水温升高;涡流是由变化的磁通量在导体内产生的,所以玻 璃杯中的水不会升温.
【答案】 AC
第三十三页,共36页。
6.下列关于涡流的说法中正确的是( ) A.涡流跟平时常见的感应电流一样,都是因为穿过导体的磁通量变化而产 生的 B.涡流不是感应电流,而是一种有别于感应电流的特殊电流 C.涡流有热效应,但没有磁效应 D.在硅钢中不能产生涡流
第三十四页,共36页。
【解析】 涡流本质上是感应电流,是自身构成回路,在穿过导体的磁通 量变化时产生的,所以选项 A 对,选项 B 错;涡流不仅有热效应,同其他电流 一样也有磁效应,选项 C 错;硅钢电阻率大,产生的涡流较小,但仍能产生涡 流,选项 D 错.
图 3-6-2
第十四页,共36页。
第十五页,共36页。
【解析】 S 断开前,流过 A 与 L 的电流分别为 I2、I1,二者方向相同;S 断开后,I2 立即消失,但由于自感作用,I1 不会立即消失,并且 A 与 L 构成一回 路,A 中电流方向反向且由 I1 逐渐减小至 0.
【答案】 D
第十六页,共36页。
第七页,共36页。
2.有人说自感现象不遵守法拉第电磁感应定律,你认为这种说法对吗? 【提示】 这种说法不对.自感现象是电磁感应现象,遵守法拉第电磁感 应定律.
第八页,共36页。
1.通电自感和断电自感 通电自感
电路图
断电自感
第九页,共36页。
灯 A1、A2 规格完全相同,闭合 线圈 L 的自感较大,闭合 S,
了涡流.
第二十五页,共36页。
2.电流频率的高低对涡流有什么影响? 【提示】 根据法拉第电磁感应定律知,电流频率越高涡流越强.
第二十六页,共36页。
1.涡流 把块状金属放在变化的磁场中,或者让它在磁场中运动时,金属块内将产 生感应电流,这种电流在金属块内自成闭合回路,很像水的漩涡,故叫涡电流, 简称涡流.涡流常常很强. 2.涡流的减少 在各种电机和变压器中,为了减少涡流的损失,在电机和变压器上通常用 涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成的铁芯.
第三十六页,共36页。
第二十七页,共36页。
3.涡流的利用 冶炼金属的高频感应炉就是利用强大的涡流使金属尽快熔化.电学测量仪 表的指针快速停止摆动也是利用铝框在磁场中转动产生的涡流.
第二十八页,共36页。
4.如图 3-6-6 所示,在一个绕在线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小平底 铁锅水和一玻璃杯水.给线圈通入电流,一段时间后,一个容器中水温升高, 则通入的电流与水温升高的是( )
流.但在电动机、变压器中涡流是有害 的.
第二十三页,共36页。
[再判断] (1)涡流是可以利用的.( √ ) (2)变压器中的涡流是有害的.( √ ) (3)冶炼金属中的涡流也是有害的.( × )
第二十四页,共36页。
[后思考] 1.变压器中是如何减小涡流的? 【提示】 变压器中的铁芯是用涂有绝缘漆的硅钢片叠压制成,从而减小
【答案】 BCD
第二十一页,共36页。
1.自感是自身电流变化引起的;互感是另外线圈电流变化引起的. 2.自感现象也遵循法拉第电磁感应定律.
第二十二页,共36页。
涡流及其应用
[先填空] 1.定义:只要在空间有变化的磁通量,其中的导体感就应会产电生流(gǎnyìng di,àn li
我们把这种感应电流叫做涡流. 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
【答案】 A
第三十五页,共36页。
为了减小涡流,变压器、电机里的铁芯不是由整块的钢铁制成,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平方成正比.
电路准备
S,调节
R
使
A1、A2
亮度相同, 使灯
A
发光
再断开 S
实验现象 S 重新闭合,灯 A2 立刻正常发 S 断开时,灯 A 过一会儿才熄
光,灯 A1 逐渐亮起来
灭
第十页,共36页。
S 断开时,L 中电流突然减弱, S 闭合时,电流从零开始增加,
穿过 L 的磁通量减少,L 中产 穿过 L 的磁通量逐渐增加,产
生与原电流方向相同的感应电 原因 生的感应电动势与 L 中原电流
动势,阻碍电流的减小,这时, 方向相反,阻碍 L 中电流增加
L 与 A 构成闭合回路,灯 A 会 推迟了电流达正常值的时间
闪亮一下再熄灭
第十一页,共36页。
2.自感现象的实质 自感现象遵循法拉第电磁感应定律.自感是由自身电流变化而产生的电磁 感应现象.而前面所学变压器是由于另外线圈中电流变化,进而磁场、磁通量 变化而在该线圈回路中产生电磁感应的现象,因此又叫互感现象. 3.自感的作用 阻碍电流的变化,应理解为自感仅仅是减缓了原电流的变化,而不会阻止 原电流的变化或逆转原电流的变化.