2013-2014学年高二物理粤教版选修3-2同步课件：第1章 第7节 自感现象及其应用 第8节 涡

第七节自感现象及其应用第八节涡流现象及其应用电磁感应1.知道什么是自感现象和自感电动势，知道自感系数及影响自感系数的因素．2.知道日光灯的基本原理和结构．3.知道涡流是如何产生的，知道如何利用和防止．1．自感现象：是由于__________的电流发生变化而产生的电磁感应现象．2．自感电动势的大小跟__________________有关系，跟__________有关．描述____________________的物理量叫做自感系数．简称为________或者________．1．导体本身2.穿过线圈的磁通量变化的快慢线圈本身特性通电线圈自身特性自感电感3．自感系数跟线圈的______、_______、_____等因素有关：线圈越______、横截面积越_____，匝数越______，它的自感系数就越_____；另外有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时______．4．用整块金属材料作铁芯的线圈，当线圈中通有变化的电流时，变化的电流会产生变化的_____，变化的_____穿过______，整个铁芯会自成电路，产生______．3.形状长短匝数长大多大大得多4.磁场磁场铁芯涡流考点一自感现象由于通电导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象叫自感现象，在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势．自感现象是一种特殊的电磁感应现象，同样遵循楞次定律．因此自感电动势的方向总是阻碍原来电流的变化．即电流增大时，自感电动势阻碍电流增大；当电流减小时，阻碍电流减小，因此自感电动势总是起着延缓电流变化的作用．而自感电动势的大小决定于线圈本身的构造和穿过线圈磁通量变化的快慢．如图所示的电路中有L1和L2两个完全相同的灯泡，线圈L的电阻忽略不计，下列说法中正确的是()A．闭合S时，L2先亮，L1后亮，最后一样亮B．断开S时，L2立刻熄灭，L1过一会儿熄灭C．L1中的电流始终从b到aD．L2中的电流始终从c到d解析：闭合S时，L2中立即有从d到c的电流，先亮，线圈由于自感作用，通过它的电流将逐渐增加，所以L1逐渐变亮．电路稳定后自感作用消失，线圈L相当于导线，所以L1、L2最后一样亮，选项A正确．断开S时，L2中由电源提供的电流立即消失，但是L1中从b到a的电流由于自感的阻碍作用只能逐渐减小，该电流与L2形成回路．因此L1、L2都将过一会儿才熄灭，选项B错误．L1中的电流始终由b到a，L2中的电流先由d到c，后由c到d,选项D错误.答案：AC练习1．如下图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关，关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是()A．合上开关，a先亮，b后亮；断开开关，a、b同时熄灭B．合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭C．合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a、b同时熄灭D．合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭解析：合上开关，由于自感L产生自感电动势阻碍a的电流增大，a逐渐变亮，所以b先亮，a后亮．断开开关，由于自感L产生自感电动势阻碍a的电流减小，又因为a、b和L形成一个闭合回路，所以a、b同时熄灭．答案：C考点二自感系数(L)1．L的物理意义：在线圈中电流强度的变化率相同的情况下，L越大，则自感电动势越大，自感现象越明显，说明L是表示线圈自感能力的物理量.2.L的大小决定因素：线圈长度、横截面积、单位长度上的匝数、有无铁芯.3.L的单位：享利(H)1享＝1伏·秒/安.练习2．关于线圈的自感系数，下列说法正确的是()A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零C．线圈中电流变化越快，自感系数越大D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定D考点三日光灯的工作原理1．日光灯的组成：镇流器、灯管、启动器.2．日光灯的发光：灯管中气体导电，发出紫外线，照射管壁的荧光粉，然后发光，灯管中气体要导电，需要较高的瞬时电压，这个瞬时电压需要镇流器和启动器的配合完成．3．日光灯的点燃过程：(1)如图所示，闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发出辉光，产生的热量使U型动触片膨胀伸长，跟静触片接触使电路接通．灯丝和镇流器中有电流通过．(2)电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U型片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开．(3)在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，方向与电源电动势方向相同，这个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管两端，灯管中的气体开始放电，于是日光灯成为电流的通路开始发光．镇流器的作用：在日光灯点燃时，利用自感现象产生瞬时高压；日光灯正常发光时，利用自感现象，对灯管起到降压限流作用．日光灯管在点燃和正常发光时的工作状态：日光灯管在点燃时，需要大约500～700V的瞬时高压，这个高压是由镇流器产生的自感电动势与电源电压叠加后产生的．当灯管点燃后，它的电阻变得很小，只允许通过较小的电流，它两端的电压变小，工作电压大约100～120V，镇压器这时又起到给灯管降压限流的作用．练习3．关于日光灯的工作原理，下列说法正确的()A.镇流器的作用是将交流电变为直流电B.在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，使灯管开始工作C．日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分离的D．日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直接辐射的解析：镇流器的作用是当日光灯启动时，利用自感现象产生瞬时高压；当日光灯正常发光时，利用自感现象，对灯管起到降压限流作用．所以A错B对．由日光灯的工作原理可知，启动器的两个触片分离使得镇流器电流急剧减小，由于自感镇流器会产生很高的自感电动势，方向与电源电动势方向相同，这个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，使灯管中的气体开始放电，于是日光灯成为电流的通路开始发光．所以日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分离的，C对．日光灯的可见光是汞蒸气导电时发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的可见光．不是汞蒸气发出，D错．答案：BC考点四涡流现象及其应用涡流实际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，或者是让金属块在磁场中运动，金属块均可产生涡流．这种电流在金属块内会自成闭合电路，像水的漩涡一样，整块金属的电阻很小，故涡流通常很强．磁场变化越快，导体的横截面积越大，导体的电阻率越小，形成的涡流就越大．1．涡流现象的应用(1)涡流的热效应：例如日常生活用的电磁炉和工业生产用的感应炉.(2)涡流的阻尼作用：例如在一些电学仪表中，利用电磁阻尼使仪表的指针迅速地停在它所测出的刻度上，以及高速机车制动的涡流闸等．2．涡流的防止例如变压器和电动机的铁芯都不是整块金属．变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为()A．增大涡流，提高变压器的效率B．减少涡流，提高变压器的效率C．增大铁芯的电阻，以产生更多的热量D．增大铁芯的电阻，以减少发热量解析：不使用整块硅钢而采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，阻断涡流电路，减少电能转化为铁芯的内能，提高变压器的效率．答案：BD练习4．下列没有应用涡流现象的是()A．真空冶炼炉B．变压器硅钢片叠压的铁芯C．金属探测器D．电表线圈用铝框做线圈骨架解析：真空冶炼炉是利用强大涡流在金属块中产生的热量将金属块熔化，A对；变压器硅钢片叠压成铁芯是为了增大铁芯中的电阻，阻断涡流电路，减少电能转化为铁芯的内能，提高变压器的效率，B错；金属探测器原理是它本身产生高频磁场，靠近金属块时，物块内会形成涡流，涡流的磁场对原磁场会有一定的影响，从而能够检测，C对；电表用铝框做线圈骨架，目的是在指针摆动时，铝框摆动，在铝框内形成涡流，指针机械能转化为电能会很快停止摆动，利用了涡流的阻尼作用，D对．答案：B1．分析自感现象时，关键是搞清原电流的方向及产生的自感电动势的作用．2．断电时自感电动势所对应的电流大小与原电流的大小相等，之后以此电流开始缓慢减小到零．5．如图所示的电路，L为自感线圈，R是一个灯泡，E是电源，当S闭合瞬间，通过电灯的电流方向是_______．当S切断瞬间，通过电灯的电流方向是________．练习解析：当S闭合时，流经R的电流是A→B.当S切断瞬间，由于电源提供给R及线圈的电流立即消失，因此线圈要产生一个和原电流方向相同的自感电动势来阻碍原电流减小，所以电流流经R时的方向是B→A.答案：A→B，B→A1．一个线圈的电流在均匀增大，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．磁通量的变化率也将均匀增大D．自感系数、自感电动势都不变解析：自感系数是线圈本身特征的物理量，不随电流而变；电流均匀变化，则磁通量的变化率和自感电动势均不变．故D选项正确．答案：D5．如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是()A．铁B．木C．铜D．铝解析：小球的材料若是铁，则磁铁会吸引小球，小球会加速运动，排除A；若小球是铜或铝制成的，靠近磁铁时，小球会产生涡电流，动能转化为电能再转化为内能，小球做减速运动，所以C、D对．答案：CD祝您