自感现象 涡流--优质获奖课件 (10)

合开关 S，电路稳定时，小灯泡 LA 发光，则断开 S 瞬间，以下
身电流变化而引起的． G2 的零点在刻度盘中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向
4．线圈越大、匝数越多，它的自感系数越________，给线 稳定之后再断开开关 K 的瞬间，下列说法中正确的是( ) 圈中加入铁芯，自感系数比没有铁芯时__________．(填“大”或
2 芯的线圈 L(其电．阻许可忽多略)电，连路成如中图 都3－6有－1线所示圈的，电路它，闭们叫做电感器，电感器的性能
闭合时，流经电感线圈L 的电流方向为自左向右．当断开开关 B．G1 指针向左摆，G2 指针向右摆
C闭．合用小回灯自路泡，感L因A此逐系通渐过数变两暗电来，流且表描电的流述电方流向，方与向断匝必开然数S相前反越相．反多当开，关K自感系数越大；加铁芯，自感
闭合回路，因此通过两电流表的电流方向必然相反．当开关K
闭合时，流经电感线圈L 的电流方向为自左向右．当断开开关 K 的瞬间，通过线圈L 的电流将变小，根据楞次定律，必然感
应电流方向与原电流方向相同，也将是自左向右流，以阻碍原
电流减小的变化．这样在由L、G2、R 及G1 组成的闭合电路中， 感应电流将从G2 的负接线柱流入，因而G2 的指针向左偏；感 应电流将从G1 的正接线柱流入，因而G1 的指针向右偏．
闭合回路，因此通过两电流表的电流方向必然相反．当开关K
系数增大． 3．自感器的性能是用___________来描述，简称________．
种感应电流叫做________． 芯的线圈 L(其电阻可忽略)，连成如图 3－6－1 所示的电路，闭
3．电磁炉、金属探测器是利用涡流进行工作的．
【例题】电源 E、开关 S、定值电阻 R、小灯泡 LA 和带铁 芯的线圈 L(其电阻可忽略)，连成如图 3－6－1 所示的电路，闭

第三章 电磁感应
第6节 自感现象 涡流
制作人：王正武 2015.11.23
本课任务：
1、了解自感现象及其应用 2、了解电感器 3、了解涡流及其应用
一、复习
1、回顾：在做3.1-5（右图）的实验 时，由于线圈A中电流的变化，它产 生的磁通量发生变化，磁通量的变化 在线圈B中激发了感应电动势。——互感。
2、自感系数L：
（1）描述电感器的性能的，简称自感或电 感。
（2）L大小影响因素：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 形状、长短、匝数、有无铁芯等因素有关。
线圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积 越大，自感系数就越大，有铁芯时线圈的自 感系数比没有铁芯时要大得多．
3、电感器的特性：阻碍电流的变化，对交流 电有阻碍作用。
分析：
电路断开时，线圈中的电流减小而导致磁 通量发生变化，产生自感电动势阻碍原电 流的减小，L中的电流只能从原值开始逐渐 减小，S断开后，L与A组成闭合回路，L中 的电流从A中流过，所以A不会立即熄灭， 而能持续一段发光时间．
用电路图分析实验二
结论：
1．导体中电流变化时，自身产生感应电动势，这个 感应电动势阻碍原电流的变化．
4、上节学到的变压器，实际上也是电感器。
三、自感现象的应用和防止
1．应用：在各种电器设备、电工技术和无线 电技术中应用广泛。如日光灯电子镇流器 中，有电阻器、电容器、电感器件
2．危害：
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，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．
2．自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生 的电磁感应现象，叫做自感现象．

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 栏
去了发明权．亨利的电磁铁为电报机的发明作出了贡献，实
目 链
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. 接
亨利一生有许多创造发明，但他从不拿去申请专利，总是
才熄灭，故选项 D 正确．
答案：AD
变式 迁移
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( )
栏
目
链
接
变式 迁移
A．灯泡 L 立即熄灭
B．灯泡 L 在当前亮度的基础上逐渐
栏 目 链 接
电路图
器材 要求
现象
A1、A2同规格， R＝RL，L较大
L很大(有铁芯)， RL≪RA
栏 目 链 接
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
原因
断开电键S时，流过线
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
栏 目
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
链 接
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

条形铁块插进线圈之后，该灯明亮程度是否会发生变化？
图 3-6-1
【提示】 灯泡亮度会变暗，线圈和灯泡是串联的，因此加在串联电路两 端的总电压等于线圈上的电势差与灯泡上的电势差之和．电源提供的 220 V 电 压，一部分降落在线圈上，剩余的部分降落在灯泡上，把条形铁块插进线圈后， 线圈的自感系数增大，感抗增大，线圈分得的电压增大，灯泡上的电压减小， 故灯泡变暗．
5．电感器的电路作用：由于线圈中的自感电动势总是阻碍电流的变化 ．因 此，电感器对交流 有阻碍作用．
[再判断] (1)线圈中电流增大时，自感现象阻碍电流的增大．( √ ) (2)线圈中电流减小时，自感现象阻碍电流的减小．( √ ) (3)线圈匝数越多，对电流变化的阻碍作用就越大．( √ )
[后思考] 1.一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图 3-6-1 所示．一
4．电感器的特点 由于恒定直流的大小不变，通过电感器的磁通量不变，无自感电动势．因 此，电感器对恒定直流无阻碍作用，故电感器有“通直流，阻交流”的特点．
1．如图 3-6-2 所示电路中，S 是闭合的，此时流过 L 的电流为 I1，流过灯 A 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的 图象是图中的( ) 【导学号：33810224】
【解析】 刚接通 S1 时，A 灯、B 灯同时亮，选项 A 错；刚开始时，线圈 L 中的电流为零，选项 B 正确；稳定以后由于 RL＝0，故 L 把灯 B 短路，B 熄灭， 选项 C 正确；断开 S1 后，回路中的电流变小，A 灯立即熄灭，由于 L 的自感作 用，且 RL＝0，S1 闭合时 IL>IB，所以 B 要闪亮一下再熄灭，选项 D 正确．
知识脉络

E L I t
1、比例系数 L 即为自感。
2、L 在数值上电流变化率为等于1A/s时产生的感应电动势的大小。
3、1H=1Vs/A,表示1s内电流变化1A,产生的电动势1V,则该线圈的 自感系数为1H
生活中的线圈与应用 现实生活中线圈也是常用的一种电子元件；
几亨
日光灯的镇流器
几毫亨
收音机中的线圈
电动机转子
现象： 灯泡1在开关闭合时即亮，灯泡2逐渐变亮。
分析： 接通电路瞬间，有电流通过灯泡1，所以灯泡1马上点亮，而当电流通过线 圈时，线圈中的电流从零开始增大，磁通量从零增加，产生了电磁感应， 由椤次定律可知，产生的感应电动势要阻碍电流的减小，因此导致灯泡2 没有马上变暗。
结论： 开关断开时也会产生自感现象。
IA>IB，所以，开始时LA比LB更亮，后慢慢与LB一样亮。
S断开时，LB即灭，由于线圈的产生自感电动势，阻碍线圈中电流的减小， LA与线圈组成闭合回路所以，LA会慢慢熄灭。
讨论：S断开时LA的电流方向
2、在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为电阻可忽略不计 的自感线圈，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( C )
自感电动势的 大小与线圈本 身的特性有关
形状
横截 面积
匝数 长短
等因素 称为
二、自感电动势
1、自感电动势总是阻碍导体中电流的变化。 2、线圈影响自感电动势大小的因素称为自感系数。简称自感或电感。用符号:L表示
形状
大
横截 面积
大
长短
长
自感系数就越大
3、自感系数越大，对电流变化的 阻碍越大，延时作用越明显。
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

第三章 电 磁 感 应
第六节 自感现象 涡流
亨利 1797 年 12 月 17 日，亨利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.
涡流实际上是一种特殊的__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 _非__均__匀___磁__场__中__运__动_，金属块中均可产生涡流．
涡流在金属块内会自成闭合回路，像_水__的__漩___涡__一 样，整块金属的电阻很_小___，故涡流往往很_强___．
电感线圈的电流迅速增大，动势，阻碍了电流的减小
原因
使线圈产生自感电动势， 阻碍了电流的增大，使流
使电流继续存在一段时间 通过L的电流反向通过电
过A1灯的电流比流过A2 灯A，且由于RL≪RA，使
灯的电流增加得慢
得流过灯A的电流在电键
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断开瞬间突然增大
【典例 1】 (多选)如图(a)(b)所示的电路中，电阻 R 和自感线圈 L 的电阻值都很小，且小于灯泡 A 的电阻， 接通 S 使电路达到稳定，灯泡 A 发光，则( )
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．