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第三章 电 磁 感 应
第六节 自感现象 涡流
亨利 1797 年 12 月 17 日，亨利生于美国纽约州奥尔贝尼 市.1822 年毕业于奥尔贝尼学院，1826 年被聘为奥尔贝尼 学院物理学教授，1867 年任美国科学院第一任院长．
1829 年，亨利改进电磁铁，他用绝缘导线密绕在铁 芯上，制成了能提起近一吨重物的强电磁铁．同年，亨利 在用实验证明不同长度的导线对电磁铁的提举力的影响 时，发现了电流的自感现象：断开通有电流的长导线可以 产生明亮的火花.1832 年，他在发表的论文中宣布发现了 自感现象.
涡流实际上是一种特殊的__电__磁__感__应__现象，只要把金 属 块 放 在 _变__化__ 的 磁 场 中 ， 或 者 是 让 金 属 块 在 _非__均__匀___磁__场__中__运__动_，金属块中均可产生涡流．
涡流在金属块内会自成闭合回路，像_水__的__漩___涡__一 样，整块金属的电阻很_小___，故涡流往往很_强___．
电感线圈的电流迅速增大，动势，阻碍了电流的减小
原因
使线圈产生自感电动势， 阻碍了电流的增大，使流
使电流继续存在一段时间 通过L的电流反向通过电
过A1灯的电流比流过A2 灯A，且由于RL≪RA，使
灯的电流增加得慢
得流过灯A的电流在电键
ห้องสมุดไป่ตู้
断开瞬间突然增大
【典例 1】 (多选)如图(a)(b)所示的电路中，电阻 R 和自感线圈 L 的电阻值都很小，且小于灯泡 A 的电阻， 接通 S 使电路达到稳定，灯泡 A 发光，则( )
在断开开关后，线圈 L 内电流急剧减少，根据电磁感应定律，
线圈 L 中会产生阻碍电流减少的自感电动势，
由于线圈电阻远小于灯泡电阻，线圈中较大的电流反 向通过灯泡，让灯泡突然闪亮，之后逐渐熄灭．
答案：D
拓展二 涡流
1．涡流的产生． 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．
亨利一生有许多创造发明，但他从不拿去申请专利， 总是无偿地向社会公布.1878 年 5 月 13 日亨利在华盛顿去 世．
一、自感现象 由于流过_导__体__(_线__圈___)本___身_的电流发生变化而引起
的电磁感应现象叫作自感现象，产生的电动势叫作 _自__感___电__动__势_．
二、电感器
A．在电路图(a)中，断开 S 后，A 将逐渐变暗 B．在电路图(a)中，断开 S 后，A 将先变得更亮，然 后渐暗 C．在电路图(b)中，断开 S 后，A 将逐渐变暗 D．在电路图(a)中，断开 S 后，A 将先变得更亮，然 后渐暗
解析：在电路图(a)中，自感线圈 L 与灯泡 A 串联，
A 与 L 电流相等，
1835 年 1 月，亨利向美国哲学会介绍了他的研究结 果，他用 14 个实验定性地确定了各种形状导体的电感的 相对大小．他还发现了变压器工作的基本定律．
1830 年 8 月，亨利在实验中已经观察到了电磁感应 现象，这比法拉第发现电磁感应现象早一年．但是当时亨 利正在集中精力制作更大的电磁铁，
没有及时发表这一实验成果，失去了发明权．亨利的 电磁铁为电报机的发明做出了贡献，实用电报的发明者莫 尔斯和惠斯通都采用了亨利发明的继电器．
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．
[典例❷]如图所示，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( )
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
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．在电 路图(b)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
1．如图所示电路中，S 是闭合的，此时流过线圈 L 的电流为 i1，流过灯泡 L 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．下列说 法正确的是( )
A．灯泡 L 立即熄灭 B．灯泡 L 在当前亮度的基础上逐渐熄灭 C．灯泡保持原有亮度一段时间后熄灭 D．灯泡先突然闪亮，然后逐渐熄灭 解析：线圈 L 在开关闭合后相当于电磁铁，储存磁场能，
2．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，利用涡流来烹制菜肴的电磁 炉等． (2)利用涡流的磁效应：在车站、机场进行安检的探 测器，用来探测旅客是否带有像刀、枪之类的危险物品 等．
3．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)为了减小涡流，变压器、电机里的铁芯不是由整 块的钢铁制成的，而是用薄薄的硅钢片叠合而成的，一 方面，硅钢片的电阻率比一般钢铁的要大，
拓展一 通电自感与断电自感的比较
项目
通电自感
断电自感
电路图
器材要求
A1、A2同规格， R＝RL，L较大
L很大(有铁芯)， RL RA
项目
通电自感
断电自感
现象
S闭合后瞬间，A2灯立即 亮起来，A1灯逐渐变亮， 最终一样亮
S断开时，灯A突然闪亮 下后再渐渐熄灭
断开电键S时，流过线圈
由于电键S闭合时，流过 的电流减小，产生自感电
电路中的_线__圈___叫作电感器，其性能用自___感__系__数_ 来描述，简称_自__感___．线圈越__大__、匝数越_多__，它的自 感系数越大．给线圈中加入铁芯，自感系数变_大__．
三、涡流
只要空间有__变__化__的__磁___通__量__，其中的导体就会产 生_感__应__电___流__，这种_感___应__电__流__称之为涡流．
第六节 自感现象 涡流
亨利 1797 年 12 月 17 日，亨利生于美国纽约州奥尔贝尼 市.1822 年毕业于奥尔贝尼学院，1826 年被聘为奥尔贝尼 学院物理学教授，1867 年任美国科学院第一任院长．
1829 年，亨利改进电磁铁，他用绝缘导线密绕在铁 芯上，制成了能提起近一吨重物的强电磁铁．同年，亨利 在用实验证明不同长度的导线对电磁铁的提举力的影响 时，发现了电流的自感现象：断开通有电流的长导线可以 产生明亮的火花.1832 年，他在发表的论文中宣布发现了 自感现象.
涡流实际上是一种特殊的__电__磁__感__应__现象，只要把金 属 块 放 在 _变__化__ 的 磁 场 中 ， 或 者 是 让 金 属 块 在 _非__均__匀___磁__场__中__运__动_，金属块中均可产生涡流．
涡流在金属块内会自成闭合回路，像_水__的__漩___涡__一 样，整块金属的电阻很_小___，故涡流往往很_强___．
电感线圈的电流迅速增大，动势，阻碍了电流的减小
原因
使线圈产生自感电动势， 阻碍了电流的增大，使流
使电流继续存在一段时间 通过L的电流反向通过电
过A1灯的电流比流过A2 灯A，且由于RL≪RA，使
灯的电流增加得慢
得流过灯A的电流在电键
ห้องสมุดไป่ตู้
断开瞬间突然增大
【典例 1】 (多选)如图(a)(b)所示的电路中，电阻 R 和自感线圈 L 的电阻值都很小，且小于灯泡 A 的电阻， 接通 S 使电路达到稳定，灯泡 A 发光，则( )
在断开开关后，线圈 L 内电流急剧减少，根据电磁感应定律，
线圈 L 中会产生阻碍电流减少的自感电动势，
由于线圈电阻远小于灯泡电阻，线圈中较大的电流反 向通过灯泡，让灯泡突然闪亮，之后逐渐熄灭．
答案：D
拓展二 涡流
1．涡流的产生． 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．
亨利一生有许多创造发明，但他从不拿去申请专利， 总是无偿地向社会公布.1878 年 5 月 13 日亨利在华盛顿去 世．
一、自感现象 由于流过_导__体__(_线__圈___)本___身_的电流发生变化而引起
的电磁感应现象叫作自感现象，产生的电动势叫作 _自__感___电__动__势_．
二、电感器
A．在电路图(a)中，断开 S 后，A 将逐渐变暗 B．在电路图(a)中，断开 S 后，A 将先变得更亮，然 后渐暗 C．在电路图(b)中，断开 S 后，A 将逐渐变暗 D．在电路图(a)中，断开 S 后，A 将先变得更亮，然 后渐暗
解析：在电路图(a)中，自感线圈 L 与灯泡 A 串联，
A 与 L 电流相等，
1835 年 1 月，亨利向美国哲学会介绍了他的研究结 果，他用 14 个实验定性地确定了各种形状导体的电感的 相对大小．他还发现了变压器工作的基本定律．
1830 年 8 月，亨利在实验中已经观察到了电磁感应 现象，这比法拉第发现电磁感应现象早一年．但是当时亨 利正在集中精力制作更大的电磁铁，
没有及时发表这一实验成果，失去了发明权．亨利的 电磁铁为电报机的发明做出了贡献，实用电报的发明者莫 尔斯和惠斯通都采用了亨利发明的继电器．
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．
[典例❷]如图所示，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( )
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
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．在电 路图(b)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
1．如图所示电路中，S 是闭合的，此时流过线圈 L 的电流为 i1，流过灯泡 L 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．下列说 法正确的是( )
A．灯泡 L 立即熄灭 B．灯泡 L 在当前亮度的基础上逐渐熄灭 C．灯泡保持原有亮度一段时间后熄灭 D．灯泡先突然闪亮，然后逐渐熄灭 解析：线圈 L 在开关闭合后相当于电磁铁，储存磁场能，
2．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，利用涡流来烹制菜肴的电磁 炉等． (2)利用涡流的磁效应：在车站、机场进行安检的探 测器，用来探测旅客是否带有像刀、枪之类的危险物品 等．
3．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)为了减小涡流，变压器、电机里的铁芯不是由整 块的钢铁制成的，而是用薄薄的硅钢片叠合而成的，一 方面，硅钢片的电阻率比一般钢铁的要大，
拓展一 通电自感与断电自感的比较
项目
通电自感
断电自感
电路图
器材要求
A1、A2同规格， R＝RL，L较大
L很大(有铁芯)， RL RA
项目
通电自感
断电自感
现象
S闭合后瞬间，A2灯立即 亮起来，A1灯逐渐变亮， 最终一样亮
S断开时，灯A突然闪亮 下后再渐渐熄灭
断开电键S时，流过线圈
由于电键S闭合时，流过 的电流减小，产生自感电
电路中的_线__圈___叫作电感器，其性能用自___感__系__数_ 来描述，简称_自__感___．线圈越__大__、匝数越_多__，它的自 感系数越大．给线圈中加入铁芯，自感系数变_大__．
三、涡流
只要空间有__变__化__的__磁___通__量__，其中的导体就会产 生_感__应__电___流__，这种_感___应__电__流__称之为涡流．