54.涡流与自感（讲义）—备战2023年高考物理重点专题讲练特训

人教版物理高考二轮复习--涡流与自感 涡流、电磁阻尼、电磁驱动、自感 【知识点分析】 一.涡流 1．定义：由于电磁感应，在大块金属中会形成感应电流，电流在金属块内组成闭合回路，很像水的旋涡，因此叫做涡电流，简称涡流． 2．决定因素：磁场变化越快(越大)，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大． 3．利用：高频感应炉、电磁灶等利用了涡流的热效应；安检门、扫雷器等利用了涡流的磁效应． 4．防止：为了减少涡流对电动机、变压器的损害，常用电阻率较大的硅钢做铁芯材料，而且用互相绝缘的薄硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢材料． 二.电磁阻尼 1．电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，导体中产生的感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼． 2．应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停下来，便于读数． 三.自感现象 1．定义：由于导体线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象，叫做自感．在自感现象中产生的电动势叫做自感电动势． 2．对通电自感和断电自感现象的分析 自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化，但不能阻止线圈中电流的变化． (1)通电瞬间自感电动势阻碍电流的增加，与自感线圈串联的灯泡在通电后会逐渐变亮，直到稳定．通电瞬间自感线圈处相当于断路，电流稳定时自感线圈相当于导体． (2) 断电时自感线圈处相当于电源，若断电前，自感线圈电流IL大于灯泡的电流I灯，则灯泡会闪亮一下再熄灭；若断电前自感线圈中的电流IL小于灯泡中的电流I灯，则不会出现闪亮，而是逐渐熄灭．要注意断电前后通过灯泡的电流方向是否变化．(均选填“大于”或“小于”) 3.自感系数的决定因素：由线圈本身性质决定，与线圈的形状、体积、匝数以及是否有铁芯等因素有关，与EL、ΔI、Δt等无关． 【例题分析】 【例1】以下四图都与电磁感应有关，下列说法正确的是（　　） A．真空冶炼炉能在真空环境下，使炉内的金属产生涡流，从而炼化金属 B．当蹄形磁体顺时针转动时，铝框将朝相反方向转动 C．金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属 D．磁电式仪表，把线因绕在铝框骨架上，目的是起到电磁驱动的作用 2．工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术原理图如图所示，其原理是将线圈中通入电流，使被测物件内产生涡流，借助探测线圈内电流变化测定涡流的改变，从而获得被测物件内部是否断裂及位置的信息，关于以上应用实例理解正确的是（　　） A．线圈所连接的电源可以是直流电源 B．线圈所连接的电源应该是交流电源 C．能被探测的物件可以是非导电材料 D．工业涡流探伤技术运用了自感原理 3．如图，手持金属探测器工作时发射线圈通以正弦式交流电，附近被探测的金属物中产生涡流，涡流的磁场被探测器中的接收线圈接收，从而使探测器发出警报，则（　　） A．发射线圈中产生了涡流 B．被测金属物中产生的是直流电 C．被测金属物与探测器相对运动时才能被检测出 D．金属探测器是利用电磁感应原理制成的 4．健身车的磁控阻力原理如图所示，在铜质飞轮的外侧有一些磁铁（与飞轮不接触），人在健身时带动飞轮转动，磁铁会对飞轮产生阻碍，拉动控制拉杆可以改变磁铁与飞轮间的距离。则（　　） A．整个飞轮用绝缘材料替换，效果相同 B．飞轮受到阻力大小与其材料电阻率有关 C．飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，其受到的阻力越小 D．磁铁与飞轮间距离不变时，飞轮转速越大，其受到阻力越小 5．图甲是磁电式电流表的结构示意图，图乙是线圈在通电后的正视图，关于磁电式电流表，以下说法正确的是（　　） A．通电线圈在转动过程中所处的磁场处处相同 B．绕线圈的框要轻，既可以用铝框，也可用轻质的塑料框 C．增大磁感应强度，通过校准并改装刻度盘，可以提高测量的灵敏度 D．电表不用时，要务必注意两根外接表笔不可以接触，以防电表短路 6．安检门原理图如图所示，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。若工作过程中某段时间内通电线圈中存在顺时针方向（左视图）均匀增大的电流，则下列说法正确的是（电流方向判断均从左向右观察）（　　） A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流的方向为顺时针 B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流可能逐渐减小 C．有金属片通过时，金属片中会感应出涡流 D．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流的方向可能改变 7．磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，假定仪表工作时指针向右转动，铝框中会产生感应电流，由于铝框转动时有感应电流，铝框要受到安培力，则关于感应电流（从上往下看）和安培力对铝框的作用，下列判断正确的是（　　） A．铝框中的感应电流沿顺时针方向 B．铝框中的感应电流沿逆时针方向 C．使用铝框做线圈骨架是利用电