物理选修1136自感现象涡流.ppt

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1、知识回顾知识回顾一、输电导线发热损失电能的计算：一、输电导线发热损失电能的计算：P损损=I2R二、减少输电导线发热损失电能的方法：二、减少输电导线发热损失电能的方法：减小输电线的减小输电线的R和和I三、减小输电线的电阻的方法：三、减小输电线的电阻的方法：1、选用电阻率小的金属作导线材料、选用电阻率小的金属作导线材料2、增大导线的横截面、增大导线的横截面3、综合：多股绞线、综合：多股绞线钢芯铝线钢芯铝线四、减小输电线的电流方法四、减小输电线的电流方法提高输电电压提高输电电压P输输=UI五、高压输电全过程；示意图和有关计算五、高压输电全过程；示意图和有关计算六、电网供电：六、电网供电：网络化，国际

2、化。经济、可靠、质量高网络化，国际化。经济、可靠、质量高新课导入新课导入走在大街上，在走在大街上，在无轨电车转弯时，常无轨电车转弯时，常常可以看到电车的弓常可以看到电车的弓形拾电器与电线接触形拾电器与电线接触的位置打出火花来，的位置打出火花来，这种现象是怎么产生这种现象是怎么产生的？学过这节课你就的？学过这节课你就能找到答案。能找到答案。生活中还有哪些与此相似的现象呢？生活中还有哪些与此相似的现象呢？请同学们通过观看视频来了解一下。请同学们通过观看视频来了解一下。断电自感现象断电自感现象教学目标教学目标知识与能力知识与能力1知道什么是自感现象。知道什么是自感现象。2了解什么是电感器。了解什么是

3、电感器。3了解什么是涡流。了解什么是涡流。4初步了解日光灯、电磁炉等家用电器初步了解日光灯、电磁炉等家用电器工作的自感原理。工作的自感原理。过程与方法过程与方法利用对自感现象的想象培养想象能力，体利用对自感现象的想象培养想象能力，体验将物理知识应用于生活的过程。验将物理知识应用于生活的过程。情感态度与价值观情感态度与价值观体会科技成果对生活的广泛影响，培养对体会科技成果对生活的广泛影响，培养对涡流现象的广泛、神奇的应用产生兴趣。涡流现象的广泛、神奇的应用产生兴趣。教学重难点教学重难点重点重点1自感现象。自感现象。2自感系数。自感系数。3涡流。涡流。难点难点1高压输电的原理。高压输电的原理。2怎

4、样减少电能输送时的损失。怎样减少电能输送时的损失。本章导航本章导航一自感现象一自感现象二电感器二电感器三涡流及其应用三涡流及其应用1回顾：回顾：在做在做31-5（如右图）（如右图）的实验时，由于线圈的实验时，由于线圈A中电中电流的变化，它产生的磁通量流的变化，它产生的磁通量发生变化，磁通量的变化在发生变化，磁通量的变化在线圈线圈B中激发了感应电动势。中激发了感应电动势。互感。互感。思考：思考：如果没有线圈的存在，线圈中电流的如果没有线圈的存在，线圈中电流的变化会引起线圈变化会引起线圈A中激发感应电动势吗？中激发感应电动势吗？2自感现象：自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产由于导体本身的电流

5、发生变化而产生的电磁感应现象叫做生的电磁感应现象叫做自感现象自感现象。如：没有线圈的存在，线圈如：没有线圈的存在，线圈A中电中电流的变化引起磁通量的变化，也会在它流的变化引起磁通量的变化，也会在它自身激发感应电动势。自身激发感应电动势。然而，自感现象对于电路有什么影响然而，自感现象对于电路有什么影响呢？呢？让我们通过下面两个演示实验共同探让我们通过下面两个演示实验共同探究这个问题。究这个问题。演示演示11实验器材：实验器材：规格完全一样的灯规格完全一样的灯泡泡A1、A2，电键，电键S，滑，滑动变阻器动变阻器R，带铁芯的，带铁芯的线圈，电源，导线若线圈，电源，导线若干。干。2实验过程：实验过程：

6、如上图，将灯泡如上图，将灯泡2与变阻器串联，与变阻器串联，灯泡灯泡1与带铁芯的线圈串联，它们都连与带铁芯的线圈串联，它们都连到同一个电源上。闭合开关，调整变阻器到同一个电源上。闭合开关，调整变阻器使两个灯泡亮度相同，然后断开开关。使两个灯泡亮度相同，然后断开开关。重新闭合重新闭合S，观察到什么现象？，观察到什么现象？3实验现象：实验现象：灯泡灯泡A2立刻正常发光，跟线圈立刻正常发光，跟线圈L串联串联的灯泡的灯泡A1逐渐亮起来。逐渐亮起来。4过程分析：过程分析：接通电路的瞬间，接通电路的瞬间，电流增大，穿过线圈的电流增大，穿过线圈的磁通量也增加，在线圈磁通量也增加，在线圈中产生感应电动势，由中产

7、生感应电动势，由楞次定律可知，它将阻楞次定律可知，它将阻碍原电流的增加，所以碍原电流的增加，所以A1中的电流只能逐渐增中的电流只能逐渐增大，大，A1逐渐亮起来。逐渐亮起来。演示演示21实验器材：实验器材：小灯泡，电键小灯泡，电键S，滑动变阻器，滑动变阻器R，带铁芯的线圈，电带铁芯的线圈，电源，导线若干。源，导线若干。2实验过程：实验过程：如上图连接电路，开关闭合时，电流如上图连接电路，开关闭合时，电流分为两个支路，一路流过线圈，另一路分为两个支路，一路流过线圈，另一路流过灯泡。灯泡正常发光。流过灯泡。灯泡正常发光。把开关断开，注意观察小灯泡的亮把开关断开，注意观察小灯泡的亮度。度。3实验现象：

8、实验现象：开始时灯泡正常发光，然而当开关开始时灯泡正常发光，然而当开关断开时，灯断开时，灯A先变得更亮后再熄灭。先变得更亮后再熄灭。4过程分析：过程分析：电路断开时，线圈中电路断开时，线圈中的电流减小而导致磁通量的电流减小而导致磁通量发生变化，产生自感电动发生变化，产生自感电动势阻碍原电流的减小，势阻碍原电流的减小，L中中的电流只能从原值开始逐的电流只能从原值开始逐渐减小，渐减小，S断开后，断开后，L与与A组成闭合回路，组成闭合回路，L中的电流中的电流从从A中流过，所以中流过，所以A不会立不会立即熄灭，而能持续一段发即熄灭，而能持续一段发光时间，过一段时间后才光时间，过一段时间后才熄灭。熄灭。

9、1导体中电流变化时，自身产生感应电导体中电流变化时，自身产生感应电动势，这个感应电动势动势，这个感应电动势阻碍阻碍原电流的变化。原电流的变化。2自感电动势：自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势，叫做在自感现象中产生的感应电动势，叫做自自感电动势感电动势。注意：是。注意：是“阻碍阻碍”不是不是“阻阻止止”，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化起延迟作用。化变慢了，即对电流的变化起延迟作用。1电感器：电感器：电路中的线圈又叫电路中的线圈又叫电感器电感器。2自感系数自感系数L：（1）描述电感器的性能的，简称）描述电感器的性能的，简称自感或

10、电自感或电感感。（2）L大小影响因素：大小影响因素：由线圈本身的特性由线圈本身的特性所决定，与线圈是否通电无关它跟线圈的形所决定，与线圈是否通电无关它跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯等因素有关，线圈状、长短、匝数、有无铁芯等因素有关，线圈越长，越长，单位长度上的匝数越多，截面积越大，单位长度上的匝数越多，截面积越大，自感系数就越大自感系数就越大，有铁芯时线圈的自感系数比，有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时要大得多。没有铁芯时要大得多。3电感器的特性：电感器的特性：阻碍电流的变化，对交流电有阻碍电流的变化，对交流电有阻碍作用阻碍作用。4上节学到的变压器，实际上也是电感器。上节学到的变压器，实际

11、上也是电感器。为了与自感线圈相区别，有时说变压器时一种为了与自感线圈相区别，有时说变压器时一种互感器互感器。5应用：应用：自感现象在电工技术和电子技术有广泛的应用。自感现象在电工技术和电子技术有广泛的应用。如日光灯电子镇流器中有电阻器、电容器、电如日光灯电子镇流器中有电阻器、电容器、电感器。感器。日光灯电子镇流器中有电阻器、电容器、电感器日光灯电子镇流器中有电阻器、电容器、电感器日光灯的构造日光灯的构造6危害：危害：在切断自感系数很大，电流很强的电路在切断自感系数很大，电流很强的电路的瞬间，产生很高的自感电动势，形成电弧，的瞬间，产生很高的自感电动势，形成电弧，在这类电路中应采用特制的开关，精

12、密电阻在这类电路中应采用特制的开关，精密电阻可采用双线并绕来清除自感现象。可采用双线并绕来清除自感现象。有自感的电路被有自感的电路被切断时可能产生有危切断时可能产生有危害的电弧害的电弧1涡流：涡流：通过上面的学习我们认识到，变压器原线通过上面的学习我们认识到，变压器原线圈中的电流不仅在副线圈中产生感应电动势，圈中的电流不仅在副线圈中产生感应电动势，还会在原线圈自身产生感应电动势。还会在原线圈自身产生感应电动势。其实，其实，变压器铁芯也是导体变压器铁芯也是导体，变化的磁通，变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流。量也会在铁芯中产生感应电流。一般来说，只要空间有变化的磁通量，其一般来说，只要空间有变

13、化的磁通量，其中的导体中就会产生感应电流。一般我们把这中的导体中就会产生感应电流。一般我们把这种感应电流叫做种感应电流叫做涡流涡流。2应用：应用：（1）电磁炉）电磁炉涡流同其他电流一样，通过电阻时会产生涡流同其他电流一样，通过电阻时会产生热。利用涡流的热效应可以制成一种新型炉灶热。利用涡流的热效应可以制成一种新型炉灶电磁炉电磁炉在电磁炉的炉盘下有一个线圈，里面通过在电磁炉的炉盘下有一个线圈，里面通过交变电流，它能使炉盘上面得金属中产生涡流，交变电流，它能使炉盘上面得金属中产生涡流，从而生热。从而生热。（2）金属探测器）金属探测器用于安全检查的用于安全检查的“门门”。导线沿着。导线沿着“门框门框

14、”绕城线圈，金绕城线圈，金属物品通过属物品通过“门门”时时产生涡流，涡流的磁产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈场又反过来影响线圈中的电流，引发报警。中的电流，引发报警。3危害：危害：涡流的热效应在许多场合是有害的。涡流的热效应在许多场合是有害的。如，在电机、变压器中，为了增强磁场，它如，在电机、变压器中，为了增强磁场，它们的绕组都绕在铁芯上。当绕组中通过交流时，们的绕组都绕在铁芯上。当绕组中通过交流时，在铁芯中产生涡流，这会使铁芯过热，消耗电能，在铁芯中产生涡流，这会使铁芯过热，消耗电能，破坏绝缘。破坏绝缘。4防止：防止：为了减少涡流，铁芯都为了减少涡流，铁芯都用电阻率很大的硅钢片叠成。用电

15、阻率很大的硅钢片叠成。硅钢片的表面要经过处理，硅钢片的表面要经过处理，生成不导电的氧化层，可以生成不导电的氧化层，可以进一步减小涡流。进一步减小涡流。课堂小结课堂小结1自感现象自感现象（1）自感现象定义）自感现象定义（2）开关闭合时的自感现象）开关闭合时的自感现象（3）开关断开时的自感现象）开关断开时的自感现象2电感器电感器（1）电感器的定义）电感器的定义（2）自感系数）自感系数（3）日光灯电子镇流器）日光灯电子镇流器3涡流涡流（1）涡流的定义）涡流的定义（2）涡流的应用、危害及防止）涡流的应用、危害及防止高考链接高考链接【07海南卷海南卷】在如图所示的电路中，、在如图所示的电路中，、b为两为

16、两个完全相同的灯泡，个完全相同的灯泡，L为自感线圈，为自感线圈，E为电源，为电源，S为为开关，关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说开关，关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是（法正确的是（）A合上开关，合上开关，a先亮，先亮，b后亮；后亮；断开开关，断开开关，a、b同时熄灭同时熄灭B合上开关，合上开关，b先亮，先亮，a后亮；后亮；断开开关，断开开关，a先熄灭，先熄灭，b后熄灭后熄灭C合上开关，合上开关，b先亮，先亮，a后亮；后亮；断开开关，断开开关，a、b同时熄灭同时熄灭D合上开关，合上开关，a、b同时亮；断同时亮；断开开关，开开关，b先熄灭，先熄灭，a后熄灭后熄灭C【08年江苏卷

17、年江苏卷】如图所示的电路中，三个如图所示的电路中，三个相同的灯泡相同的灯泡a、b、c和电感和电感L1、L2与直流电源连与直流电源连接，电感的电阻忽略不计电键接，电感的电阻忽略不计电键K从闭合状态从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有（）突然断开时，下列判断正确的有（）Aa先变亮，然后逐渐变暗先变亮，然后逐渐变暗Bb先变亮，然后逐渐变暗先变亮，然后逐渐变暗Cc先变亮，然后逐渐变暗先变亮，然后逐渐变暗Db、c都逐渐变暗都逐渐变暗AD课堂练习课堂练习1如图示电路，合上如图示电路，合上S时，发现电流表时，发现电流表A1向右偏，则当断开向右偏，则当断开S的瞬间，电流表的瞬间，电流表A1、A2指针的偏转情

18、况是（）指针的偏转情况是（）AA1向左，向左，A2向右向右BA1向右，向右，A2向左向左CA1、A2都向右都向右DA1、A2都向左都向左2如图所示，多匝电感线圈的电阻和电如图所示，多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽略不计，两个电阻的阻值都是池内阻都忽略不计，两个电阻的阻值都是R，电键，电键S原来打开，电流为原来打开，电流为I0，今合上电键将，今合上电键将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，这电动势（）这电动势（）A 有阻碍电流的作用，最后有阻碍电流的作用，最后电流由电流由I0 减少到零减少到零B 有阻碍电流的作用，最后有阻碍电流的作用，最后电流总小于电流总

19、小于I0 C 有阻碍电流增大的作用，有阻碍电流增大的作用，因而电流因而电流I0保持不变保持不变D 有阻碍电流增大的作用，有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到但电流最后还是增大到2I0 D3关于日光灯的工作原理，下列说法关于日光灯的工作原理，下列说法正确的（）正确的（）A 镇流器的作用是将交流电变为直流电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，启动器的两个触日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分离的片是分离的D日光灯发出柔和的白光是由汞原子受日光灯发出柔和

20、的白光是由汞原子受到激发后直接辐射的到激发后直接辐射的BC教材习题答案教材习题答案 1答：这个装置实际就是个变压器，所以答：这个装置实际就是个变压器，所以当一个线圈中通有交变电流时，另一个线圈上能当一个线圈中通有交变电流时，另一个线圈上能够产生感应电动势。够产生感应电动势。2答：能，因为线圈还能形成通路。答：能，因为线圈还能形成通路。3答：在线圈中加入一根铁棒后，由于铁答：在线圈中加入一根铁棒后，由于铁棒被磁化，所以跟不加铁棒相比，在加上相同的棒被磁化，所以跟不加铁棒相比，在加上相同的交变电流时，磁通量变化率大大增加。产生的感交变电流时，磁通量变化率大大增加。产生的感应电动势也将大大增加，线圈的自感系数也将增应电动势也将大大增加，线圈的自感系数也将增加。加。4答：交流电的频率提高后，磁通量答：交流电的频率提高后，磁通量的变化率变大，感应电动势、感应电流变的变化率变大，感应电动势、感应电流变大，涡流产生的热增加。大，涡流产生的热增加。5答：灯泡延时发光及闪亮一下，这答：灯泡延时发光及闪亮一下，这时电能的来源应时磁场能。这个现象说明时电能的来源应时磁场能。这个现象说明断电自感现象仍是遵守能量守恒定律的。断电自感现象仍是遵守能量守恒定律的。