高中物理(人教版)选修1-1同步教师用书：第3章 第6节 自感现象 涡流

六、自感现象涡流

[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，这个电动势叫做自感电动势，这种现象叫做自感现象．2．自感的作用

阻碍电路中电流的变化．

3．电感器：电路中的线圈叫做电感器．

4．描述电感器性能的物理量：自感系数，简称自感．决定线圈自感系数的因素：线圈的大小、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流的变化．因此，电感器对交流有阻碍作用．

[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．(√)

[后思考]

1．一个灯泡通过一个粗导线绕制的线圈与一交流电源相连接，如图3-6-1所示．一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

【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压与灯泡上的电压之和．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，对交流电的阻碍作用增大，线圈分得的电压增大，灯泡上的电压减小，故灯泡变暗．

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．

1．通电自感和断电自感

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．

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．

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

【导学号：46852070】

图3-6-2

【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

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

【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

3．(多选)如图3-6-4所示，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法正确的是()

【导学号：46852071】

3-6-4

A．闭合开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮

B．闭合开关S接通电路时，A1、A2始终一样亮

C．断开开关S切断电路时，A2立即熄灭，A1过一会才熄灭

D．断开开关S切断电路时，A1、A2都过一会才熄灭

【解析】闭合开关时，由于自感电动势的作用，A1电路中的电流只能逐渐增大到与A2中的电流相同，故选项A正确，选项B错误；开关由闭合到断开，L相当于电源，A1、A2、L组成闭合回路，电流由支路A1中的电流逐渐减小，故选项C错误，选项D正确．

【答案】AD

1．自感是线圈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．

[先填空]

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流．但在电动机、变压器中涡流是有害的．

[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．(×)

[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，从而减小了涡流．

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．

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．

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．

4．如图3-6-5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()

图3-6-5

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

【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】 C

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：46852072】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

【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．

【答案】AC

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

【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．

【答案】 A

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．