【精选】人教版高中物理选修11《自感现象 涡流》word教案-物理知识点总结

涡流高中知识点总结一、涡流的形成机理当导体中有一变化的磁场，它将会激发导体中一个与主磁场相反方向的磁场而产生闭合的电流环。

通常情况下，直流电场并不能形成涡流，因为它对导体中的电子的作用过于缓慢。

在变化的磁场中，这些涡流是由导体中自由电子的运动产生的。

所以，这种现象常常出现在金属、铜、铝等电导体中。

因为导体中的电导率和磁导率是线性材料，所以涡流的形成和消失都是非常迅速的。

涡流具有磁动能作用。

当在导体中有电流流过时，它会产生一个磁场。

在有变化的磁场时，这种磁场引起涡流。

根据法拉第规律，变化的磁场将在导体中产生感应电流。

旋涡磁场将引起导体中一个与主磁场反向的磁场，由此导体中将产生一个封闭的电流环。

涡流相关的电流引起了非常强烈的感应磁场，具有磁动能作用。

涡流的能量转换效率是非常高的，因为涡流转化了电磁能。

但在时间尺度上涡流的分布范围和磁场强度都与其变化的时间尺度有关。

涡流也存在能流失现象。

二、涡流的引用与应用1、感应加热涡流加热是指通过感应电流产生涡流热效应来加热金属。

也就是说，利用磁感应效应使导体材料产生涡电流，并利用涡电流在导体内部的电阻产生热量，从而达到加热的目的。

涡电流是由外部的磁场引起的，所以它可以采用非接触的加热方式。

涡电流加热的特点是加热速度快，温度均匀，并且不会产生氧化和表面标记。

由于电磁感应加热的优点，很多工业过程中都采用了电磁感应加热，比如金属熔炼、热处理、焊接等。

2、非破坏性检测涡流作为一种非破坏性检测技术被广泛应用在工程领域。

通过利用感应电流在金属导体内的分布情况，可以检测导体中的缺陷、裂纹、变形等问题，从而确定材料的质量和性能。

由于涡流检测不会改变被测样品的外形和组织状态，因此被广泛用于汽车、航空航天、船舶、建筑等领域。

3、制动系统涡流制动是一种电磁涡流制动器，它可以将电能转换为机械能。

它的工作原理是在磁导体内引起涡流，从而产生阻力，实现制动的目的。

涡流制动具有制动力矩大、制动效率高、无污染、无噪音等优点，应用于各种机械设备的制动系统中。

教案涡旋电场的方向为什么要与感应电流的方向一致呢？问题5：（自问自答）根据感应电流的方向逆推正、负两种电荷定向运动方向和收到电场力方向，如图所示。

问题6：归纳概括涡旋电场的方向。

介绍应用：科学家根据变化磁场激发的涡旋电场可以加速电子的原理，设计制造了电子感应加速器。

介绍金属块相对磁场运动时产生的涡流。

问题1：如图所示，铝板进、出磁场时，铝板内感应电流的方向？受磁场力的方向？概括1：涡流受磁场力的作用效果实验视频1：将铝板挂在固定的转动轴上，释放后，铝板来回摆动。

闭合开关，通电线圈产生磁场，正如刚才分析的情况，铝板里产生的涡流在磁场力的作用下，阻尼效果明显，铝板很快停止摆动。

应用1：磁电式电表通电后，指针能够迅速地稳定在相应的新位置上，就是利用了这种阻尼作用。

问题2：涡流受到的磁场力能让运动的物体停下来，能不能让静止的物体运动起来呢？实验视频2：我们一起来看实验视频：轻弹簧下端，靠磁力吸住了一组强磁铁。

手拿铝环上下往复运动，原来静止的磁铁跟随铝环运动起来；铝环静止后，磁铁也很快停了下来。

概括2：铝环内涡流与磁铁见的相互作用力阻碍二者的相对运动！实验视频3：磁铁转动，铝框里的感应电流受到磁场力，让铝框跟着转动起来，改变转动方向，铝框的转动先减慢，接着反向加速，紧追磁铁的转动，也是阻碍相对运动的体现。

应用2：大家可以课后进一步了解电磁驱动在电动机中的应用，其中三相交流电产生的变化磁场起了旋转磁场的作用。

分类：前面我们研究的电磁感应现象，有一个共同点，提供磁场的通电线圈和产生感应电流的线圈是两个不同的线圈，它们借助涡旋电场的感应是相互的！应用：通过互感可以使能量在线圈间传递，手机的无线充电就是这个原理。

问题：变化的磁场在周围空间产生涡旋电场对场源线圈自身是不是也应该有影响呢？这就是下面我们要研究的自感现象。

分析自感原理：如图，闭合开关，线圈里的电流从无到有，发生变化，磁场也同步变化，在涡旋电场的作用下，线圈里会产生感应电动势。

2021人教版高中物理选修《自感现象涡流》word学案1[学习目标定位] 1.了解什么是自感现象、自感系数和涡流，明白阻碍自感系数大小的因素.2.了解自感现象的利用及其危害的防止.3.初步了解日光灯、电磁炉等家用电器工作的自感原理．一、自感现象1．定义：由于线圈本身的电流发生变化引起的磁通量变化，也会在它自身激发感应电动势，那个电动势叫自感电动势．这种现象叫自感现象．2．作用：电路中自感的作用总是阻碍电流的变化．二、电感器1．自感：电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．阻碍自感的因素：线圈越大、匝数越多，它的自感系数越大；有铁芯比没有铁芯时自感系数大得多．3．电感器的作用：电感器对交流有阻碍作用．三、涡流及其应用1．涡流：穿过导体的磁通量变化时，会在导体内部形成涡旋状的感应电流，叫做涡流．2．应用：电磁炉是利用涡流的热效应给物体加热的新型炉灶．金属探测器也是利用涡流工作的．3．防止：专门多涡流是有害的，要紧是产生热量，白费电能．变压器的铁芯采纳电阻率专门大的硅钢片，且硅钢片彼此绝缘，确实是为了减小变压器工作时铁芯中的涡流.一、自感现象[问题设计]1．利用已有的器材(直流电源、开关、滑动变阻器、两个相同的灯泡、自感线圈)按图1和图2分别连接好电路．图1图2(1)在图1中，先闭合开关，调整变阻器，使两个灯泡亮度相同，然后断开开关．重新闭合开关，在开关闭合瞬时，灯泡A1的亮度变化情形是，灯泡A2的亮度变化情形是．(2)在图2中，先闭合开关，再断开开关时，观看灯泡A的亮度变化情形．答案(1)逐步亮起来赶忙正常发光(2)灯泡A逐步熄灭或者闪亮一下再逐步熄灭．2．理论探究：什么缘故灯泡会显现逐步变亮或逐步变暗的现象？答案图1中，电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐步增加，L中产生的感应电动势的方向与原先的电流方向相反，阻碍L中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时刻．图2中，当S断开时，L中的电流突然减弱，穿过L的磁通量逐步减少，L中产生感应电动势，方向与原电流方向相同，阻碍原电流减小，L相当于一个电源，现在L与A构成闭合回路，故A中还有一段连续电流．若流过A的电流比原电流大，则灯A将闪亮一下再慢慢熄灭．[要点提炼]1．自感：通俗地说，确实是“自我感应”．即由于通过导体自身的电流发生变化而引起磁通量变化时，导体自身产生感应电动势的现象．2．通电自感(1)实验现象：S闭合时，A2赶忙正常发光，A1逐步亮起来．(2)现象分析：在接通的瞬时，电路中的电流增大，A2赶忙亮起来；穿过线圈L的磁通量增加，线圈中产生感应电动势，那个感应电动势阻碍线圈中电流的增大，不能使电流赶忙达到最大值，因此A1只能逐步亮起来．3．断电自感(1)实验现象：断开S时，发觉灯泡A逐步熄灭或者闪亮一下再逐步熄灭．(2)现象分析：电路断开的瞬时，通电线圈的电流突然减小，穿过线圈的磁通量也专门快地减少，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逐步减小，流过A的电流突然变为IL，然后再从IL逐步减小到零，因此若IL小于等于原先流过A的电流，则A逐步熄灭；若IL大于原先流过A的电流，则A闪亮一下再逐步熄灭．[延伸摸索]如图3所示的电路，L为自感线圈，A是一个灯泡，E是电源，S闭合瞬时与S断开瞬时，通过灯泡的电流方向相同吗？你能说明其中的缘故吗？图3答案当S闭合瞬时通过灯泡的电流方向为a→b，当S断开瞬时通过灯泡的电流方向为b→a.当S断开瞬时，由于电源提供给灯泡A及线圈的电流赶忙消逝，因此线圈要产生一个和原电流方向相同的自感电动势来阻碍原电流减小，因此线圈现在相当于一个电源，产生的自感电流流经A时的方向是b→a.二、电感器[问题设计]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、匝数及有无铁芯都有关．[要点提炼]线路中的线圈叫做电感器，电感器的性能用自感系数来描述，简称自感．2．自感系数线圈的自感系数是由线圈自身的性质决定的，线圈越长、截面越粗、匝数越多、绕制越密，其自感系数就越大；带铁芯的线圈比没有铁芯的线圈自感系数要大得多．3．电感特点：通直流，阻交流．(填“交流”或“直流”)4．应用：日光灯镇流器．5．危害：由于自感现象，在电流专门强或高压电路中，切断电源时开关两端会产生电弧，造成对人员、设备的损害．应采纳安全开关，防止产生电弧．三、涡流及其应用[问题设计]1．涡流是如何产生的？涡流的要紧作用有哪些？2．电流频率的高低对涡流有什么阻碍？如何减小涡流？答案 1.涡流是由于导体中的磁通量发生变化而产生的感应电流，要紧作用是热效应．2．电流频率越高，涡流越强；减小电流的频率或增大电阻能够减小涡流．[要点提炼]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，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，专门像水的漩涡，故叫涡电流，简称涡流．2．涡流的利用：金属探测器、电磁炉、冶炼金属的高频感应炉．3．涡流的防止：在各种电机和变压器中，为了减少涡流，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．一、通电自感和断电自感现象例1如图4所示，线圈L的自感系数专门大，且其电阻能够忽略不计，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，随着开关S的闭合和断开，L1、L2的亮度变化情形是(灯丝可不能断)()图4A．S闭合，L1亮度不变，L2亮度逐步变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2赶忙不亮，L1逐步变亮B．S闭合，L1不亮，L2专门亮；S断开，L1、L2赶忙不亮C．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐步熄灭，L2亮度不变；S断开，L2赶忙不亮，L1亮一下才灭D．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐步熄灭，L2则逐步变得更亮；S断开，L2赶忙不亮，L1亮一下才灭解析当S接通，L的自感系数专门大，对电流的阻碍作用较大，L1和L2串联后与电源相连，L1和L2同时亮，随着L中电流的增大，L的直流电阻不计，L的分流作用增大，L1的电流逐步减小为零，由于总电阻变小，总电流变大，L2的电流增大，L2灯变得更亮．当S断开，L2中无电流，赶忙熄灭，而线圈L要坚持本身的电流不变，L与L1组成闭合电路，L1灯要亮一下后再熄灭，综上所述，选项D正确．针对训练如图5所示，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻能够忽略，下列说法正确的是()图5A．合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B．合上开关S接通电路时，A1、A2始终一样亮C．断开开关S切断电路时，A2赶忙熄灭，A1过一会才熄灭D．断开开关S切断电路时，A1、A2都过一会才熄灭答案AD解析闭合开关时，由于自感电动势的作用，A1电路中的电流只能逐步增大到与A2中的电流相同，故选项A正确，选项B错误；开关由闭合到断开，L相当于电源，A1、A2、L 组成闭合回路，电流由支路A1中的电流逐步减小，故选项C错误，选项D正确．二、自感现象的明白得和应用例2关于线圈中自感电动势的大小，下列说法中正确的是()A．电感一定时，电流变化越大，电动势越大B．电感一定时，电流变化越快，电动势越大C．通过线圈的电流为零的瞬时，电动势为零D．通过线圈的电流为最大值的瞬时，电动势最大解析对自感电动势的明白得，考查明白得能力．在电感一定的情形下电流变化越快即变化率越大电动势越大，A项错，B项对；电流为零的瞬时，电流的变化率不一定为零，电流的值最大时，电流的变化率不一定最大，因此C、D项错．答案 B例3如图6所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热专门少，以下说法正确的是()图6A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C．工件上只有焊缝处温度升得专门高是因为焊缝处的电阻小D．工件上只有焊缝处温度升得专门高是因为焊缝处的电阻大解析线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流的大小与感应电动势有关，电流变化的频率越高，电流变化得越快，感应电动势就越大．A选项正确．工件上焊缝处的电阻大，电流产生的热量就多，D选项也正确．答案AD1．(阻碍自感系数的因素)下列关于线圈的自感系数大小的说法中，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、单位长度上的匝数等，而且有铁芯时比无铁芯时自感系数要大．2．(自感现象的明白得)当线圈中电流改变时，线圈中会产生自感电动势，自感电动势方向与原电流方向()A．总是相反B．总是相同C．电流增大时，两者方向相同D．电流减小时，两者方向相同答案 D3．(自感现象对电路的阻碍)如图7所示，电路甲、乙中电阻R和自感线圈L的电阻都专门小．接通S，使电路达到稳固，灯泡A发光，则()图7A．在电路甲中，断开S，A将慢慢变暗B．在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后慢慢变暗C．在电路乙中，断开S，A将慢慢变暗D．在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后慢慢变暗答案AD解析甲图中，灯A与线圈L在同一支路，通过的电流相同；断开开关S时，A、L、R组成回路，由于自感作用，L中电流逐步减小，灯可不能闪亮一下，灯A将逐步变暗，故A 正确．乙图中，电路稳固时，通过上支路的电流IL>IA(因L的电阻专门小)；断开开关S时，由于L的自感作用，回路中电流在IL的基础上减小，电流反向通过A的瞬时，A中电流变大，然后慢慢变小，因此灯A要闪亮一下，然后慢慢变暗，故D正确．4．(自感现象的应用)电磁炉是利用涡流加热的，它利用交变电流通过线圈产生变化磁场，当磁场内的磁感线通过锅底时，即会产生许多小涡流，使锅体本身高速发热，从而达到烹饪食物的目的．因此，下列的锅类或容器中，不适用于电磁炉的是()A．煮中药的瓦罐B．不锈钢锅C．平底铸铁炒锅D．塑料盆答案AD。

高二物理学案12（必修班）五、高压输电自感现象及涡流一、知识梳理一、如何减小电能输送的损失1） 2）试探与讨论：一台电动机，输出的功率为1000KW，所用输电导线的电阻是10Ω，当发电机接到输电线路的电压别离为5KV，50KV时，别离计算（1）导线上的电流（2）在导线上损失的电功率结论：二、电网供电：1）概念：将多个电厂发的电通过输电线、变电站连接起来，形成全国性或地域性输电网络，这就是电网2）电网供电的作用A能够在一些能源产地利用大容量的发电机组，减少发电设施的重复建设，降低运输一次能源的本钱，取得最大的经济利益B能够保证发电和供电系统的安全与靠得住，调整不同地域电力供需平衡，保障供电的质量C利用电网，能够按照火电、水电、核电的特点，合理的调度电力，使电力供给加倍靠得住、质量更高3、自感电动势总要阻碍导体中，当导体中的电流在增大时，自感电动势与原电流方向，当导体中的电流在减小时，自感电动势与电流方向。

4、线圈的自感系数与线圈的、、等因素有关。

线圈越粗、越长、匝数越密，它的自感系数就越。

除此之外，线圈加入铁芯后，其自感系数就会。

五、自感系数的单位：，有1mH = H,1μH = H。

二、例题分析例一、利用超导材料可实现无损耗输电，现有一直流电路，输电总电阻为Ω，它提供给用电器的电功率为40kw，电压为800V，若用临界温度以下的超导电缆代替原来的输电线，维持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为（）A、1kwB、×103kwC、 D、10kw三、课后练习一、中央电视台《核心访谈》多次报导某些边远掉队农村电价太高，农人负担过重，其中客观原因是电网陈腐老化，近来进行农村电网改造，为了减少选距离输电的损耗而降低电费价钱，可采取的办法有（）A、提高输送功率B、增大输送电流C、提高输送的电压D、减小输电导线的横截面积二、远距离输电中，发电厂输送的是功率相同，若是别离采用输电电压为U1=110Kv输电和输电电压主U2=330Kv输电，则两种情形中，输电线上通过的电流之比I1；I2等于（）A、1/1 B、3/1 C、1/3 D、9/13、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、线圈中的电流转变越快，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、电流转变的快慢、是不是有铁芯等都无关4、水电站向小山村输电，输送电功率为50kw，若以1100V送电，线路上电功率损失10kw，若以3300v送电，线路上电功率损失可降最多少千瓦？。