搜索
自感、涡流一、自感问题的分析方法自感问题的本质就是电磁感应定律的应用，分析、判断的依据是感应电流的产生条件，楞次定律及法拉第电磁感应定律等基本规律．在自感现象中，电流变化时，电感线圈中产生自感电动势，自感的结果是阻碍线圈中的电流变化，使电流的变化趋缓．电路稳定后，电流的大小又取决于电压和电流，故电感线圈只是起到延迟电流变化的作用．【例1】如图1(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A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则()．图1A．在电路(a)中，断开S，A将渐渐变暗B．在电路(a)中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗C．在电路(b)中，断开S，A将渐渐变暗D．在电路(b)中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗解析在(a)电路中，灯A和线圈L串联，它们的电流相同，断开S时，线圈上产生自感电动势，阻碍原电流的减小，但流过灯A的电流仍逐渐减小，从而灯A只能渐渐变暗．(b)电路中电阻R和灯A串联，灯A的电阻大于线圈L的电阻，电流则小于线圈L中的电流，断开S时，电源不再给灯供电，而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，通R、A形成回路，灯A中电流突然变大，灯A变得更亮，然后渐渐变暗．故A、D正确．答案AD借题发挥解决此类问题的关键：(1)正确理解通电自感和断电自感现象中自感电动势对“原电流的变化”的阻碍作用，即延缓原电流的变化．(2)纯电感线圈在电流稳定时相当于一根短路导线，非纯电感线圈在电流稳定时相当于一定值电阻．二、电磁阻尼和电磁驱动的比较电磁阻尼是由于导体在磁场中运动而产生感应电流；电磁驱动则是由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流．电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动；电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动．电磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能转化为电能最终转化为内能；电磁驱动中由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能而对外做功．总之不论是电磁阻尼还是电磁驱动，都是利用了楞次定律中的阻碍作用，都满足能的转化与守恒．【例2】如图2所示，当条形磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是()．A．向右摆动B．向左摆动C．静止D．不能确定图2解析法一：微元分析法．画出线圈所在位置条形磁铁的磁场分布示意图，由楞次定律判断出环中感应电流的方向，如图所示，将环等效为多段微小直线电流元，取上、下两小段电流进行研究，由左手定则判断出它们的受力方向如图所示，由此可知，整个圆环所受的合力向右，且环有向内收缩的趋势，故A正确．法二：效应分析法．磁铁向右运动时，铜环中因磁通量增加而产生感应电流，由楞次定律可知，铜环为了阻碍原磁通量的增加，必向磁感线较稀疏的右方运动，故A正确．答案A借题发挥通过该题掌握电磁驱动的原理，了解其在实际生活中的应用．三相异步电动机正是利用了电磁驱动的原理．【例3】如图3所示，一个闭合的矩形金属框abcd与一根绝缘轻杆B相连，轻杆上端O点是一个固定转轴，转轴与线框平面垂直，线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中央，线框平面与磁感线垂直．现将线框从静止释放，在左右摆动过程中，线框受到磁场力的方向是()．图3A．向左摆动的过程中，受力方向向左；向右摆动的过程中，受力方向向右B．向左摆动的过程中，受力方向向右；向右摆动的过程中，受力方向向左C．向左摆动的过程中，受力方向先向左后向右；向右摆动的过程中，受力方向先向右后向左D．摆动过程中始终不受力解析从阻碍相对运动的角度来看，由于磁通量的变化是由线框和磁场做相对运动引起的，因此感应电流的磁场总是阻碍线框相对磁场的运动．要阻碍相对运动，磁场对线框因产生感应电流而产生的作用力——安培力，一定和相对运动的方向相反，即线框向左摆动时受力方向向右，线框向右摆动时受力方向向左．所以B正确．答案B专题小练1．(双选)(2011·荆州高二检测)用电流传感器可以清楚地演示自感对电路中电流的影响，不一定要用两个灯泡作对比．电流传感器的作用相当于一个电流表，实验就用电流表的符号表示．它与电流表的一个重要区别在于传感器与计算机相结合能够即时反映电流的迅速变化，并能在屏幕上显示电流随时间变化的图象．先按图4甲连接电路，测一次后，可以拆掉线圈，按图4乙再测一次，得到(a)、(b)图象．则下列说法正确的是()．图4A．(a)图象是对应甲测得的B．(a)图象是对应乙测得的C．(b)图象是对应甲测得的D．(b)图象是对应乙测得的解析电路甲中电流在开关闭合后，由于自感电动势作用，逐渐增加至最大；电路乙中电流在开关闭合后，立即增至最大，所以A、D项正确．答案AD2．(单选)一金属圆环水平固定放置．现将一竖直的条形磁铁在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放，在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环()．A．始终相互吸引B．始终相互排斥C．先相互吸引，后相互排斥D．先相互排斥，后相互吸引解析由楞次定律可知，当条形磁铁靠近圆环时，感应电流阻碍其靠近，是排斥力；当磁铁穿过圆环远离圆环时，感应电流阻碍其远离，是吸引力，D正确．答案D3.(双选)如图5所示是用涡流金属探测器探究地下金属物的示意图，下列说法中正确的是()．A．探测器内的探测线圈会产生交变磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到地下的金属是因为探头中产生了涡流D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流答案AD图54.(双选)如图6所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则()．A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于hB．若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h图6解析若是匀强磁场，金属块中无涡流产生，无机械能损失，环仍能上升到h高度；若是非匀强磁场，金属块中有涡流产生，机械能损失转化为内能，金属环上升的高度小于h.故B、D项正确．答案BD5.(双选)串联的两个电磁铁之间的闭合线圈能绕垂直于磁场方向的OO′轴自由转动．开始时线圈的位置如图7所示，这时滑动变阻器的滑动触头P处于a、b中间，下列说法中正确的是()．A．P向a端滑动时，线圈沿顺时针方向转动B．P向b端滑动时，线圈沿顺时针方向转动C．不知电源的极性，无法判断线圈转向D．电源的不同接法，不影响线圈转向图7解析当P向a端滑动时，连入电路中的电阻减小，电路中电流增大，穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律知线圈将沿逆时针方向转动．A错，同理知B对，线圈的转向与电源的接法无关，C错，D对．答案BD