第一节 自感现象和涡流现象-【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 ）

自感现象和涡流现象 自学主题：自感现象和涡流现象 自学目标： 1、知道什么是互感现象和自感现象。 　　2、知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的决定因素。 　　3、能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因。 　　4、知道涡流是如何产生的，知道涡流对人类有利和有害的两方面，以及如何利用涡流和防止涡流。 乐学善思 - 知识探索 - 要点一、互感现象 两个线圈之间没有导线相连，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，这种现象称为互感，产生的感应电动势叫互感电动势。 要点诠释： （1）互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。 （2）互感现象可以把能量从一个电路传到另一个电路。变压器就是利用互感现象制成的。 （3）在电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，应设法减小电路间的互感。 要点二、自感现象 1．实验 如图甲所示，首先闭合后调节，使亮度相同，然后断开开关。再次闭合，灯泡立刻发光，而跟线圈串联的灯泡却是逐渐亮起来的。 　　 如图乙所示电路中，选择适当的灯泡和线圈，使灯泡的电阻大于线圈的直流电阻。断开时，灯并非立即熄灭，而是闪亮一下再逐渐熄灭。 图甲实验叫通电自感。在闭合开关的瞬间，通过线圈的电流发生变化而引起穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电动势，这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大，通过灯泡的电流只能逐渐增大，所以只能逐渐变亮。 图乙实验叫断电自感。断开的瞬间，通过线圈的电流减弱，穿过线圈的磁通量很快减小，线圈中出现感应电动势。虽然电源断开，但由于线圈中有感应电动势，且和组成闭合电路，使线圈中的电流反向流过灯，并逐渐减弱由于的直流电阻小于灯的电阻，其原电流大于通过灯的原电流，故灯闪亮一下后才逐渐熄灭。 2．结论 由于通过线圈自身的电流发生变化时，线圈本身产生感应电动势的现象叫自感现象。由于自感而产生的感应电动热叫自感电动势。 要点诠释： 1．自感电动势的作用： 总是阻碍导体中原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用。 2．自感电动势的方向： 自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，当原来电流增大时，自感电动势与原来电流方向相反；当原来电流减小时，自感电动势与原来电流方向相同。 3．自感电动势大小： ，大小由电流变化的快慢和自感系数决定。 要点三、自感系数 自感系数是表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量，简称为自感或电感，用表示。 要点诠释： （1）大小：线圈长度越长，线圈横截面积越大，单位长度上匝数越多，线圈的自感系数越大；线圈有铁芯比无铁芯时自感系数大得多。 （2）物理意义：表征线圈产生自感电动势本领大小的物理量，数值上等于通过线圈的电流在内改变时产生的自感电动势的大小。 （3）单位：亨利（符号），亨=毫亨=微亨（）。 要点四、自感现象的应用和防止 1．应用：电感线圈可以把电能转化为磁场能储存起来，也可以把储存的磁场能转化为电能；当自感系数很大时，可以产生自感电动势，增大电路的瞬时电压。 电感线圈可以延续电流的变化时间，起到一定的稳定电流的作用，在交流电路中，常用电感线圈来通直流阻交流，通低频阻高频。电感线圈在各种电器设备和无线电技术中应用广泛，如日光灯电路中的镇流器、振荡电路等。 2．危害和防止：在切断自感系数很大、电流很强的电路的瞬间，会产生很高的自感电动势，形成电弧，危及工作人员和设备安全，在这类电路中应采用特别的开关；制作精密电阻时，采用双线绕法来消除自感现象。 要点五、电感和电阻的比较 1．阻碍作用: 电阻对电流有阻碍作用，电感对电流的变化有阻碍作用。 2．大小因素: 电阻越大，对电流的阻碍越大，产生的电势差越大；电感越大，对电流的阻碍作用越大，产生的自感电动势越大。 3．决定因素: 电阻决定于导体长度、横截面积、材料电阻率；电感决定于线圈长度、横截面积、匝数、有无铁芯等。 4．联系: 电感和电阻都是反映导体本身性质的物理量。 要点六、线圈对变化电流的阻碍作用与对稳定电流的阻碍作用的比较 1．两种阻碍作用产生的原因不同 线圈对稳定电流的阻碍作用，是由绕制线圈的导线的电阻决定，对稳定电流阻碍作用的产生原因，是金属对定向运动电子的阻碍作用。而线圈对变化电流的阻碍作用，是由线圈的自感现象引起的，当通过线圈中的电流变化时，穿过线圈的磁通量发生变化，产生自感电动势，阻碍线圈中电流变化。 2．两种阻碍作用产生的效果不同 在通电线圈中，