第七章电磁感应定律的应用复习-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（沪科版上海选择性必修第二册 ）

电磁感应定律的应用复习 自学主题：电磁感应定律的应用章节复习 自学目标： 1．会解决通电自感与断电自感问题，知道互感、涡流现象。 2．理解交流电的原理、表达式、四个值（最大值、有效值、瞬时值、平均值）及图像。 3．变压器的构造、作用、原理，理解远距离输电过程，理解电能的损耗。 4．了解电动机和发动机的原理已经它们的区别。 兴趣起航 金属安检门的电磁原理 金属导电体受交变电磁场激励时，在金属导电体中产生涡流电流，而该电流又发射一个与原磁场频率相同但方向相反的磁场，金属探测器就是通过检测该涡流信号有无来发现附近是否存在金属物。由发射器发射出激励电磁波，由接收传感器接收金属物的信号，接收传感器把涡流产生的信号检取出来，再经过电路一系列的放大处理，当信号量达到设定值时即以声光形式产生报警。 乐学善思 - 知识探索 - 知识点一、互感和自感 1．互感现象 在法拉第的实验中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势．这种现象叫做互感，这种感应电动势叫做互感电动势． 利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛的应用．变压器就是利用互感现象制成的． 2．自感现象： （1）定义：当线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，也会在本身激发出感应电动势，这种现象叫做自感． （2）应用 ①日光灯：如图所示： 开关闭合后，电源电压加在启动器的两极之间，使氖泡发出辉光，产生的热量使形动触片膨胀，接通电路．此时有电流流过镇流器和灯丝，这时启动器停止放电，形动触片冷却收缩，电路断开，镇流器线圈产生很高的自感电动势，电动势的方向与原电压的方向相同，因而形成一瞬间高压，加在灯管两端，使灯管中的气体放电，从而灯管成为电流通路，使日光灯发光．正常发光后，镇流器起到降压限流的作用，保证日光灯正常工作． （3）自感现象的防止： 变压器、电动机等器材都有很大的线圈，当电路中的开关断开时会产生很大的自感电动势，使得开关中的金属片之间产生电火花，烧蚀接触点，甚至引起人身伤害．因此，电动机等大功率用电器的开关应该装在金属壳中．最好使用油浸开关，即把开关的接触点浸在绝缘油中，避免出现电火花．同时我们还可以用定值电阻双线绕法来排除自感电动势的影响．如图所示． （4）通电自感和断电自感的比较 通电自感 断电自感 电路图 现象 在S闭合瞬间，A2立即亮起来，A1灯逐渐变亮，最终一样亮 在开关S断开时，A灯渐渐熄灭 原 因 由于开关闭合时，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 断开开关S时，流过线圈L的电流减小，产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间，在S断开后，通过L的电流反向通过灯A，A灯不会立即熄灭，若RL＜RA，原来的IL＞IA，则A灯熄前要闪亮一下，若RL≥RA，原来的电流IL≤IA，则A灯逐渐熄灭，不再闪亮一下 能量转化情况 电能转化为磁场能 磁场能转化为电能 知识点二 涡流 1．涡流：线圈中电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的导体中会产生感应电流，这种感应电流称为涡电流，简称涡流． 2．金属中的涡流会产生热量，若金属的电阻率小，则涡流强，产生的热量多． 3．应用 （1）真空冶炼炉：炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化． （2）电动机、变压器的铁芯：由于涡流的存在，铁芯会发热，能量浪费．增大铁芯材料的电阻率可减小涡流，如使用硅钢；可用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块的硅钢铁芯． （3）探雷器：探雷器线圈中有变化的电流，若地下有金属物品，金属中会感应出涡流，涡流的磁场会影响线圈中的电流，使仪器报警．用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷． （4）安检门：探测携带的金属物品． 4．电磁阻尼和电磁驱动 （1）电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，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。 磁电式仪表的指针能够很快停下，就是利用了电磁阻尼，“磁悬浮列车利用涡流减速”其实也是一种电磁阻尼。 （2）电磁驱动：磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体运动，这种作用称为电磁驱动。安培力阻碍磁场与导体的相对运动的方式是多种多样的。当磁场以某种方式运动时(例如磁场转动)，导体中的安培力阻碍导体与磁场间的相对运动而使导体跟着磁场动起来(跟着转动)，这就是电磁驱动。 - 例题精讲 – 【例1】 如图所示，L为一自感系数很大的有铁芯的线圈，电压表与线圈并联接入电路，在下列哪种情况下，有可