第六节：自感现象涡流

第三章电磁感应第六节自感现象涡流情景导入课前导读知识解惑栏目链接亨利亨利1797年12月17日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.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.情景导入课前导读知识解惑栏目链接情景导入课前导读知识解惑栏目链接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作出了贡献，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.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.情景导入课前导读知识解惑栏目链接由于流过________________的电流发生变化而引起的电磁感应现象叫做自感现象，产生的电动势叫做_____________．情景导入课前导读知识解惑栏目链接一、自感现象导体(线圈)本身自感电动势电路中的______叫做电感器，其性能用__________来描述，简称________．线圈越______、匝数越______，它的自感系数越大．给线圈中加入铁芯，自感系数变________．情景导入课前导读知识解惑栏目链接二、电感器自感系数线圈多大大自感只要空间有____________，其中的导体就会产生________，这种________称之为涡流．涡流实际上是一种特殊的______________现象，只要把金属块放在________的磁场中，或者是让金属块在___________________，金属块中均可产生涡流.这种电流在金属块内会自成闭合回路，像________一样，整块金属的电阻很________，故涡流往往很________情景导入课前导读知识解惑栏目链接三、涡流水的漩涡变化的磁通量电磁感应感应电流变化感应电流非均匀磁场中运动小强情景导入课前导读知识解惑栏目链接要点一通电自感与断电自感的比较情景导入课前导读知识解惑栏目链接类别项目通电自感断电自感电路图情景导入课前导读知识解惑栏目链接器材要求A1、A2同规格，R＝RL，L较大L很大(有铁芯)，RL≪RA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突然闪亮一下后再渐渐熄灭情景导入课前导读知识解惑栏目链接原因由于电键闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增加得慢断开电键S时，流过线圈L的电流减小，产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间，在S断开后，通过L的电流反向通过电灯A，且由于RL≪RA，使得流过灯A的电流在电键断开瞬间突然增大情景导入课前导读知识解惑栏目链接例1如下图所示，A1与A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是()情景导入课前导读知识解惑栏目链接A．合上开关接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B．合上开关接通电路时，A1与A2始终一样亮C．断开开关切断电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿才熄灭D．断开开关切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭情景导入课前导读知识解惑栏目链接解析：闭合开关时，A2灯立即就有电流流过，而由于线圈L中产生自感电动势会阻碍A1灯中电流的增大，所以灯A2先亮，A1后亮，故选项A正确．断开开关时，虽然电源电路不通了，但由于线圈L中又产生自感电动势，线圈L与A1、A2灯构成闭合电路，线圈L对A1、A2供电，使L、A1、A2回路中有电流流过且逐渐减小，从而导致A1、A2灯都要过一会儿才熄灭，故选项D正确．答案：AD变式迁移情景导入课前导读知识解惑栏目链接1．(单选)如右图所示电路中，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()变式迁移情景导入课前导读知识解惑栏目链接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，然后逐渐熄灭情景导入课前导读知识解惑栏目链接变式迁移解析：线圈L在开关闭合后相当于电磁铁，储存磁场能，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要点二涡流情景导入课前导读知识解惑栏目链接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．例2下列应用中哪些与涡流有关()A．高频感应冶炼炉B．汽车的电磁式速度表C．金属探测器D．闭合线圈在磁场中转动切割磁感线产生的电流情景导入课前导读知识解惑栏目链接情景导入课前导读知识解惑栏目链接解析：真空冶炼炉，炉外线圈通入交变电流，炉内的金属中产生涡流；汽车速度表是电磁式电流表，指针摆动时，铝框骨架中产生涡流；金属探测器也是利用涡流工作的；闭合线圈在磁场中转动产生感应电流，不同于涡流，D错误．答案：ABC变式迁移情景导入课前导读知识解惑栏目链接2．(单选)下列哪些做法是减少涡流的产生()A．在电动机、变压器中的线圈中加入铁芯B．电动机、变压器内部铁芯都是由相互绝缘的硅钢片组成C．在电磁冶金中，把交变电流改成直流电D．一些大型用电器采用特制的安全开关变式迁移情景导入课前导读知识解惑栏目链接解析：在电动机、变压器中，为了增强磁场，可以把绕组都绕在铁芯上以增强磁场，但铁芯中会产生很强的涡流，为了减少涡流，铁芯都用电阻率很大的硅钢片叠成，将硅钢片表面进行处理，生成不导电的氧化层，相互绝缘，可进一步减少涡流，所以A不正确，B正确；电磁冶金是利用产生的涡流，而只有当空间中磁通量变化的时候，才会有涡流产生，直流电电流稳定，产生的磁场也是稳定的，是不会引起涡流的，C错误；D与涡流无关，是为了防止自感．答案：B