高中物理 第一章 第六、七节 自感现象及其应用 涡流现象及其应用课件 粤教版选修3-2.ppt

第一章电磁感应第六节自然现象及其应用第七节涡流现象及其应用 知识点一自感现象 1 由于通电导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象叫自感现象 在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势 自感现象是一种特殊的电磁感应现象 同样遵循楞次定律 2 因此自感电动势的方向总是阻碍原来电流的变化 即电流增大时 自感电动势阻碍电流增大 当电流减小时 阻碍电流减小 因此自感电动势总是 起着延缓电流变化的作用 而自感电动势的大小决定于线圈本身的构造和穿过线圈磁通量变化的快慢 3 自感系数L 描述通电线圈自身特性的物理量叫做自感系数 自感系数跟线圈的形状 长短 匝数等有关 线圈越粗 越长 匝数越多 它的自感系数就越大 4 单位 亨利 简称为亨 符号为H 常用的有毫亨 mH 和微亨 H 1mH 10 3H 1 H 10 3mH 尝试应用1 2014 惠州模拟 如图所示 A和B是两个相同的小灯泡 L是一个自感系数相当大的线圈 其电阻值与R相同 由于存在自感现象 在开关S闭合和断开时 灯A和B亮度变化的顺序是 A A 闭合时 A先达最亮 断开时 A后暗B 闭合时 B先达最亮 断开时 B后暗C 闭合时 A先达最亮 断开时 A先暗D 闭合时 B先达最亮 断开时 B先暗解析 开关S闭合时 由于自感作用 线圈L中自感电动势较大 电流几乎全部从A中通过 而该电流又同时分路通过B和R 所以A先达最亮 经过一段时间稳定后A和B达到同样亮 开关S断开时 电源电流立即为零 B立即熄灭 由于L的自感作用 A要慢慢熄灭 综上所述A项正确 知识点二日光灯的工作原理 1 日光灯的组成 镇流器 灯管 启动器 2 日光灯的发光 灯管中气体导电 发出紫外线 照射管壁的荧光粉 然后发光 灯管中气体要导电 需要较高的瞬时电压 这个瞬时电压需要镇流器和启动器的配合完成 3 日光灯的点燃过程 1 如图所示 闭合开关 电压加在启动器两极间 氖气放电发出辉光 产生的热量使U型动触片膨胀伸长 跟静触片接触使电路接通 灯丝和镇流器中有电流通过 2 电路接通后 启动器中的氖气停止放电 U型片冷却收缩 两个触片分离 电路自动断开 3 在电路突然断开的瞬间 由于镇流器电流急剧减小 会产生很高的自感电动势 方向与电源电动势方向相同 这个自感电动势与电源电压加在一起 形成一个瞬时高压 加在灯管两端 灯管中的气体开始放电 于是日光灯成为电流的通路开始发光 镇流器的作用 在日光灯点燃时 利用自感现象产生瞬时高压 日光灯正常发光时 利用自感现象 对灯管起到降压限流作用 日光灯管 在点燃和正常发光时的工作状态 日光灯管在点燃时 需要大约500 700V的瞬时高压 这个高压是由镇流器产生的自感电动势与电源电压叠加后产生的 当灯管点燃后 它的电阻变得很小 只允许通过较小的电流 它两端的电压变小 工作电压大约100 120V 镇压器这时又起到给灯管降压限流的作用 尝试应用2 如图所示的四个日光灯的接线图中 S1为启动器 S2 S3为电键 L为镇流器 能使日光灯正常发光的是 A 解析 能使日光灯正常发光的是A 当开关接通 通过线圈在灯管两端发热产生电子 当启动器温度降低 导致两极断开 从而使得镇流器产生很高电压 在加速运动的过程中 碰撞管内氩气分子 使之迅速电离 从而管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光 知识点三涡流现象及其应用 1 涡流 整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象 涡流实际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 或者是让金属块在磁场中运动 金属块均可产生涡流 这种电流在金属块内会自成闭合电路 像水的漩涡一样 整块金属的电阻很小 故涡流通常很强 磁场变化越快 导体的横截面积越大 导体的电阻率越小 形成的涡流就越大 2 涡流现象的应用 1 涡流的热效应 例如日常生活用的电磁炉和工业生产用的感应炉 2 涡流的阻尼作用 例如在一些电学仪表中 利用电磁阻尼使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 涡流的防止 例如变压器和电动机的铁芯都不是整块金属 尝试应用3 多选 如下图所示 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 BD 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解析 匀强磁场时线圈磁通量没有变化 没有感应电流 所以没有热量产生 环滚上的高度等于h 非匀强磁场时 线圈磁通量有变化 有感应电流 所以有热量产生 环滚上的高度小于h 题型一自感现象的理解 通电自感和断电自感的比较 例1 多选 如图所示的电路中有L1和L2两个完全相同的灯泡 线圈L的电阻忽略不计 下列说法中正确的是 A 闭合S时 L2先亮 L1后亮 最后一样亮B 断开S时 L2立刻熄灭 L1过一会儿熄灭C L1中的电流始终从b到aD L2中的电流始终从c到d 解析 闭合S时 L2中立即有从d到c的电流 先亮 线圈由于自感作用 通过它的电流将逐渐增加 所以L1逐渐变亮 电路稳定后自感作用消失 线圈L相当于导线 所以L1 L2最后一样亮 选项A正确 断开S时 L2中由电源提供的电流立即消失 但是L1中从b到a的电流由于自感的阻碍作用只能逐渐减小 该电流与L2形成回路 因此L1 L2都将过一会儿才熄灭 选项B错误 L1中的电流始终由b到a 选项C正确 L2中的电流先由d到c 后由c到d 选项D错误 答案 AC 变式训练1 如图所示的电路中 S闭合时流过电感线圈的电流为2A 流过灯泡的电流是1A 将S突然断开 则S断开前后 能正确反映流过灯泡的电流I随时间t变化关系的图象是下图中的 D 解析 由题图所示知 在S闭合的时候 流过灯泡 线圈L的电流方向都是自左向右的 在S断开的瞬间 流过L的电流大小仍为2A 方向仍是从左向右的 它与灯泡构成串联回路 故流过灯泡的电流大小变成2A 方向变成由右向左 然后逐渐减小为零 D项正确 题型二日光灯工作原理的理解 例2关于日光灯的工作原理 下列说法正确的 A 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 启动器的两个触片是分离的D 日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直接辐射的 解析 镇流器的作用是当日光灯启动时 利用自感现象产生瞬时高压 当日光灯正常发光时 利用自感现象 对灯管起到降压限流作用 所以A错B对 由日光灯的工作原理可知 启动器的两个触片分离使得镇流器电流急剧减小 由于自感镇流器会产生很高的自感电动势 方向与电源电动势方向相同 这个自感电动势与电源电压加在一起 形成一个瞬时高压 使灯管中的气体开始放电 于是日光 灯成为电流的通路开始发光 所以日光灯正常发光时 启动器的两个触片是分离的 C对 日光灯的可见光是汞蒸气导电时发出紫外线 使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的可见光 不是汞蒸气发出 D错 答案 BC 变式训练2 传统日光灯的电路如图所示 认真看图分析后回答 1 在镇流器被烧坏 出现断路后 灯管两端的灯丝 填 会 或 不会 发光 2 在日光灯灯管的一端灯丝被烧断后 整个电路将 填 仍有 或 没有 电流 3 在日光灯正常工作时 取下启动器 日光灯将 填 不再 或 继续 发光 解析 1 在镇流器被烧坏 出现断路后 日光灯启动时 灯管两端电压为零 灯丝不会发光 2 在日光灯灯管的一端灯丝被烧断后 整个电路断路 将没有电流 3 启动器仅在电路接通瞬间起作用 等到灯管内气体导电后 启动器所在支路断开 故正常工作时 取下启动器 日光灯将继续工作 答案 不会没有继续 题型三涡流现象的理解及其防止与应用 例3变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的 而不是采用一整块硅钢 这是因为 A 增大涡流 提高变压器的效率B 减少涡流 提高变压器的效率C 增大铁芯的电阻 以产生更多的热量D 增大铁芯的电阻 以减少发热量 解析 不使用整块硅钢而采用很薄的硅钢片 这样做的目的是增大铁芯中的电阻 阻断涡流电路 减少电能转化为铁芯的内能 提高变压器的效率 答案 BD 变式训练3 下列没有应用涡流现象的是 B A 真空冶炼炉B 变压器硅钢片叠压的铁芯C 金属探测器D 电表线圈用铝框做线圈骨架 解析 真空冶炼炉是利用强大涡流在金属块中产生的热量将金属块熔化 A对 变压器硅钢片叠压成铁芯是为了增大铁芯中的电阻 阻断涡流电路 减少电能转化为铁芯的内能 提高变压器的效率 B错 金属探测器原理是它本身产生高频磁场 靠近金属块时 物块内会形成涡流 涡流的磁场对原磁场会有一定的影响 从而能够检测 C对 电表用铝框做线圈骨架 目的是在指针摆动时 铝框摆动 在铝框内形成涡流 指针机械能转化为电能会很快停止摆动 利用了涡流的阻尼作用 D对