2019-2020学年人教版高中物理选修1-1《3.6自感现象涡流》学案（含答案）

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1、第6讲自感现象涡流目标定位1.了解什么是自感现象、自感系数和涡流，知道影响自感系数大小的因素.2.了解自感现象和涡流的利用及其危害的防止.3.初步了解日光灯、电磁炉等家用电器的工作原理一、自感现象1线圈A中电流的变化引起的磁通量的变化，会在它自身激发感应电动势，这个电动势叫做自感电动势，这种现象叫做自感现象2电路中自感的作用是阻碍电流的变化想一想如图361所示的电路，L为自感线圈，A是一个灯泡，E是电源，当S闭合瞬间，通过灯泡的电流方向是ab.当S切断瞬间，通过灯泡的电流方向是ba.图361答案当S切断瞬间，由于电源提供给灯泡A及线圈的电流立即消失，因此线圈要产生一个自感电动势来阻碍原电流减小

2、，所以线圈此时相当于一个电源，产生的自感电流和原电流方向相同，流经A时的方向是ba.二、电感器1线路中的线圈叫做电感器，电感器的性能用自感系数表示，简称自感2线圈越大、匝数越多，它的自感系数越大给线圈中加入铁芯，自感系数比没有铁芯时大得多3交流电通过电感器时，由于线圈中的自感电动势总是阻碍电流的变化，所以电感器对交流电有阻碍作用4在自感系数很大、电流很强的电路中，切断电源的瞬间都会产生很大的自感电动势，使开关两端出现很高的电压，形成电弧电弧不仅会烧蚀开关，有时还会危及人员的安全想一想自感现象中产生的自感电动势与线圈是否有关？可能与线圈的哪些因素有关？答案有关与线圈的长度、大小、匝数及有无铁芯都

3、有关三、涡流及其应用1只要空间有变化的磁通量，其中的导体中就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流2利用涡流的热效应可以制成一种新型炉灶电磁炉金属探测器也是利用涡流工作的3涡流的热效应在许多场合是有害的当电机、变压器绕组中通过交流时，在铁芯中会产生涡流这会使铁芯过热，消耗电能，破坏绝缘为了减少涡流，铁芯都用电阻率很大的硅钢片叠加想一想电流频率的高低对涡流有什么影响？如何减小涡流？答案电流频率越高，涡流越强；减小电流的频率或增大电阻可减小涡流一、自感现象及分析1通电自感的分析(1)电路：如图362所示图362(2)装置要求及作用：A1、A2规格相同，R的作用是使灯泡A1、A2亮度相同，R1的

4、作用是使灯泡A1、A2均正常发光(3)实验现象：S合上时，A2立即正常发光，A1逐渐亮起来，稳定后两灯亮度相同(4)现象分析：在接通的瞬间，电路的电流增大，A2立刻亮起来；穿过线圈L的磁通量增加，线圈中产生自感电动势，这个自感电动势阻碍线圈中电流的增大，不能使电流立即达到最大值，所以A1只能逐渐亮起来2断电自感的分析(1)电路：如图363所示图363(2)装置要求：线圈L的电阻较小，目的是接通电路的灯泡正常发光时，通过线圈的电流IL大于通过灯泡的电流IA，即ILIA.(3)实验现象：断开S时，发现灯泡A先闪亮一下，过一会儿才熄灭(4)现象分析：电路断开的瞬间，通电线圈的电流突然减小，穿过线圈的

5、磁通量也很快地减少，线圈中产生了感应电动势，此感应电动势阻碍线圈L电流的减小由于S断开后，L、A形成闭合回路，L中的电流从IL逐渐减小，流过A的电流突然变为IL，然后再从IL逐渐减小到零，所以A先闪亮一下，再逐渐熄灭特别提醒灯泡的亮度由其电功率决定，功率越大，亮度越高由于PI2R，故增加灯泡两端的电压或通电电流，灯泡都会变亮例1如图364所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，LA是一灯泡，下列说法正确的是()图364A开关S闭合瞬间，无电流通过灯泡B开关S闭合后，电路稳定时，无电流通过灯泡C开关S断开瞬间，无电流通过灯泡D开关S闭合瞬间，灯泡中有从a到b的电流，而在开关S断开瞬间，灯泡中有从b

6、到a的电流答案BD解析开关S闭合瞬间，灯泡中的电流从a到b，A错误；线圈由于自感作用，通过它的电流逐渐增加，开关S接通后，电路稳定时，纯电感线圈对电流无阻碍作用，将灯泡短路，灯泡中无电流通过，B正确；开关S断开的瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，线圈与灯泡形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流，C错误，D正确针对训练1如图365所示的电路，当开关闭合时，小灯泡将_(选填“逐渐”或“立刻”)变亮当开关断开时，小灯泡将_(选填“逐渐”或“立刻”)熄灭图365答案逐渐立刻解析闭合开关时，由于电感器的自感电动势的阻碍作用，A中的电流只能逐渐增大，即小灯泡逐渐变亮；当开关断开时，

7、由于小灯泡无法与其它用电器构成回路，虽然电感器中有自感电动势，但是没有自感电流，所以小灯泡立刻熄灭二、涡流的利用及防止1涡流的利用(1)涡流的热效应可以利用涡流来加热，例如电磁炉和高频感应炉(2)涡流的阻尼作用(称为电磁阻尼)，例如在一些电学测量仪表中，利用电磁阻尼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(3)涡流探测，如探雷器等2涡流的防止要减小涡流，可采用的方法是把整块铁芯改成薄片叠压的铁芯，增大回路电阻例如电动机和变压器的铁芯都不是整块金属例2关于电磁炉，下列说法正确的是()A电磁炉也利用了电磁感应原理B电磁炉可以用陶瓷锅做饭C电磁炉是利用涡流的典型例子D电磁炉工

8、作时，锅与炉体是相互绝缘的答案ACD解析电磁炉的工作原理是电磁感应产生的涡流的热效应，A对；电磁炉的锅应是金属材料，最好是铁锅当铁锅与炉体绝缘时，铁锅内的涡流产生大量的热量，从而加热食物B错，C、D对针对训练2变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一块整硅钢，这是为了()A增大涡流，提高变压器的效率 B减小涡流，提高变压器的效率C增大涡流，减小铁芯的发热量 D减小涡流，减小铁芯的发热量答案BD解析涡流的主要效应之一就是发热，而变压器的铁芯发热，是我们不希望出现的所以不采用整块硅钢，而采用薄硅钢片叠压在一起，目的是减小涡流，减小铁芯的发热量，进而提高变压器的效率对自感现象的理解1关于自感现

9、象，下列说法正确的是()A感应电流一定和原来的电流方向相反B对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大C对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大答案D解析当电流增大时，感应电流的方向与原来的电流方向相反，当电流减小时，感应电流的方向与原来的电流方向相同，故选项A错误；自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项B错误，D正确；自感系数只取决于线圈本身的因素及有无铁芯，与电流变化情况无关，故选项C错误2关于线圈的自感系数大小的下列说法中，正确的是()A通过线圈的电流越大，自感系数也越大B线圈

10、中的电流变化越快，自感系数也越大C插有铁芯时线圈的自感系数会变大D线圈的自感系数与电流的大小、电流变化的快慢、是否有铁芯等都无关答案C解析自感系数是由电感器本身的因素决定的，包括线圈的大小、单位长度上的匝数，而且有铁芯时比无铁芯时自感系数要大电感在电路中的作用3如图366所示，L为一纯电感线圈(直流电阻不计)，A为一灯泡，下列说法正确的是()图366A开关S接通的瞬间，无电流通过灯泡B开关S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡C开关S断开的瞬间，无电流通过灯泡D开关S接通的瞬间及接通后电路稳定时，灯泡中均有从a到b的电流，而在开关断开瞬间，灯泡中则有从b到a的电流答案B解析开关S接通的瞬间，灯泡

11、中的电流从a到b；S接通的瞬间，线圈由于自感作用，通过它的电流逐渐增大开关S接通后，电路稳定时，纯电感线圈对电流无阻碍作用，将灯泡短路，灯泡中无电流通过开关S断开的瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，该电流通过灯泡形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流自感现象的应用与防止4日光灯电路主要由镇流器、启动器和灯管组成，在日光灯正常工作的情况下()A灯管点燃发光后，启动器中两个触片是分离的B灯管点燃发光后，镇流器起降压镇流作用C镇流器起整流作用D镇流器给日光灯的开始点燃提供瞬间高压答案ABD解析日光灯在点燃时需要一个瞬时高压，在启动器的U形触片冷却收缩分离，使电路突然中断的瞬间，因镇流器的自感作用产生很高的自感电动势加在灯丝两端，使灯管中水银蒸汽导通，日光灯点燃，当日光灯正常发光时，启动器中触片是断开的，由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生的自感电动势总是阻碍其电流的变化，这时镇流器的作用是降压、限流，以保证日光灯正常工作