高中物理第章电磁感应及其应用第3节自感现象与涡流学案鲁科版选择性 (1)

第3节自感现象与涡流

学习目标：1。［物理观念］了解自感现象,认识自感电动势对电路中电流的影响. 2.［科学思维]了解自感系数的意义和决定因素。 3.[科学思维]掌握分析通电自感和断电自感现象的方法。 4.［科学态度与责任］了解涡流产生的原理，涡流的防止和应用。

阅读本节教材，回答第41页“问题”并梳理必要知识点.

教材P41问题提示：线圈中的电流变化,会引起线圈内磁通量的改变发生电磁感应现象。

一、自感现象

1．实验探究：通电自感和断电自感

操作电路现象自感电动势的作用

通电自感接通电源的瞬间，

灯泡1立刻亮起来,

灯泡2逐渐亮起来

阻碍灯泡2

电流的增加

断电自感断开开关的瞬间，

灯泡2立刻熄灭，

灯泡1过一会儿后

才熄灭。有时灯泡

1会闪亮一下，然

后逐渐变暗

阻碍灯泡1

电流的减小

2。自感现象：由于线圈自身的电流发生变化所产生的电磁感应现象。

二、自感电动势

1．自感电动势：由于线圈自身的电流发生变化所产生的感应电动势。

2．自感电动势的方向：原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反,原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同。

3．自感电动势的作用：自感电动势总是要阻碍导体自身的电流发生变化。

4．自感系数

（1)物理意义：能表征线圈产生自感电动势本领的大小；

（2）大小决定因素：线圈的形状、横截面积、长短、匝数等；

（3）单位：国际单位是亨利，简称亨，符号是H。

5．自感电动势大小：E＝L错误!，其中L为线圈的自感系数，简称自感或电感。

三、涡流及其应用

1．概念:由于磁通量变化，在大块金属中形成的像旋涡一样的感应电流。

2．特点:金属块的电阻较小,涡流往往较大。

3．应用与防止

（1）涡流热效应的应用：如电磁炉。

（2)涡流的防止：电动机、变压器等设备中为防止铁芯中因涡流损失能量，常用增大铁芯材料的电阻率和用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯。

1．思考判断（正确的打“√"，错误的打“×")

（1）自感现象属于电磁感应现象。（√）

（2）自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。

(3)自感电动势的方向一定与原电流的方向相反。

（4)通过线圈的电流增大的越来越快,则自感系数变大。

(5)涡电流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流. （×)

2．通过一个线圈的电流在均匀增大时,则这个线圈的（) A．自感系数也将均匀增大

B．自感电动势也将均匀增大

C．磁通量保持不变

D．自感系数和自感电动势不变

D［线圈的磁通量与电流大小有关，电流增大,由法拉第电磁感应定律知，磁通量变化，故C项错误；自感系数由线圈本身决定,与电流大小无关，A项错误；自感电动势E＝L错误!，与自感系数和电流变化率有关，对于给定的线圈，L一定，已知电流均匀增大，说明电流变化率恒定,故自感电动势不变，B项错误，D项正确。]

3．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

A［涡流本质上是感应电流，是自身构成的回路，在穿过

导体的磁通量变化时产生的，故A正确，B错误；涡流既有热效应，又有磁效应，故C错误;硅钢电阻率大，产生的涡流较小，但仍能产生涡流，故D错误。］

自感现象的分

析

如图所示，在演示断电自感实验时，有时灯泡D会闪亮一下，然后逐渐熄灭，你能说出是什么原因导致的吗？

提示：若线圈L的阻值R L小于灯泡阻值R0时,断电前稳定状态下电流I L＞I D。断电后L与D构成回路,断电瞬间由于自感现象，I L将延迟减弱,则流过灯泡D的电流为I L大于原电流，所以会使灯泡闪亮一下后再逐渐熄灭。

1．对自感线圈阻碍作用的理解

(1)当电路刚闭合瞬间，自感线圈相当于一个阻值无穷大的电阻，其所在的支路相当于断路。

(2）当电路中的电流稳定后，自感线圈相当于一段理想导线或纯电阻。

(3)当电路刚断开瞬间，自感线圈相当于一个电源，对能够与它组成闭合回路的用电器供电,并且刚断开电路的瞬间通过自感线圈的电流大小和方向与电路稳定时通过自感线圈的电流大小和方向相同。

2．对通电自感和断电自感的比较

通电自感断电自感

电路

图

器材要求L1、L2同规格,R＝R L，L

较大

L很大（有铁芯），

R L≪R LA

现象在S闭合瞬间，L2灯立

即亮起来，L1灯逐渐变

亮，最终一样亮

在开关S断开瞬间，L A灯突然

闪亮一下后再渐渐熄灭（当抽

掉铁芯后,重做实验，断开开关

S时，会看到L A灯马上熄灭)

原因开关闭合时，流过电感

线圈的电流增大，使线

圈产生自感电动势，阻

碍电流的增大，使流过

L1灯的电流比流过L2灯

断开开关S时,流过线圈L的电

流减小,产生自感电动势,阻碍

电流的减小，使电流继续存在

一段时间；在S断开后，通过L

的电流反向通过灯L A，且由于

的电流增加得慢R L≪R LA，使得流过L A灯的电流

在开关断开瞬间突然增大，从

而使L A灯的发光功率突然变大能量

转化

电能转化为磁场能磁场能转化为电能

情况

【例1】如图所示，电感线圈L的自感系数足够大,其直流电阻忽略不计,L A、L B是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁,电阻R2的阻值约等于R1的两倍,则()

A．闭合开关S时，L A、L B同时达到最亮，且L B更亮一些

B．闭合开关S时，L A、L B均慢慢亮起来，且L A更亮一些

C．断开开关S时，L A慢慢熄灭,L B马上熄灭

D．断开开关S时，L A慢慢熄灭，L B闪亮后才慢慢熄灭

思路点拨：解此题注意以下三点

(1)分析自感电流的大小时，应注意“L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计"这一关键语句。

（2)电路接通瞬间，自感线圈相当于断路。