2.3 自感现象与涡流（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册（鲁科版2019）

第3节　自感现象与涡流 核心 素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.能理解楞次定律和法拉第电磁感应定律的内涵，了解自感现象和涡流现象；能说明自感现象与涡流现象在生产生活中的应用，能运用电磁感应定律等解释生产生活中的电磁技术应用。 2.具有与电磁感应定律等相关的比较清晰的相互作用观念和能量观念。 1.了解自感系数的意义和决定因素。 2.掌握分析通电自感和断电自感现象的方法。 3.能在问题情境中应用涡流原理进行分析。 了解涡流及其应用，能运用电磁感应的有关知识分析、解决一些简单问题，学以致用。了解涡流现象的利弊以及对它们进行预防和利用的方法，培养学生全面认识问题和科学对待事物的态度。 [对应学生用书P45] 知识点一 自感现象、自感电动势 1.自感现象：由线圈自身的电流变化所产生的电磁感应现象。 2.自感电动势 (1)定义：由线圈自身电流变化所产生的感应电动势。 (2)方向：原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同。 (3)作用：自感电动势总是要阻碍导体自身的电流发生变化❶。 (4)大小：E＝L，其中L为线圈的自感系数，简称自感或电感。 3.自感系数 (1)物理意义：表征线圈产生自感电动势本领的大小； (2)决定因素：线圈的形状、横截面积、长短、匝数等； (3)单位：国际单位是亨利，简称亨，符号是H。 1.自感现象属于电磁感应现象。(　√　) 2.自感电动势的方向一定与原电流的方向相反。(　×　) 3.通过线圈的电流增大得越来越快，则自感系数变大。(　×　) 知识点二 涡流及其应用 1.概念：由于磁通量发生变化，在金属块内部形成的像旋涡一样的感应电流❷。 2.特点：金属块的电阻较小，涡流往往较大。 3.应用与防止 (1)涡流热效应的应用：如电磁炉。 (2)涡流的防止❸：电动机、变压器等设备中为防止铁芯中因涡流损失能量❹，常用增大铁芯材料的电阻率和用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯。 1.涡流是整块导体发生的电磁感应现象，不遵从电磁感应定律。(　×　) 2.通过增大铁芯材料的电阻率可以减小涡流。(　√　) 3.变压器的铁芯用硅钢片叠成是为了减小涡流。(　√　) 批注❶：“阻碍”不是“阻止”，原电流仍在变化，只是使原电流变化的时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用。 批注❷：(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，因为金属块自身构成闭合电路，同样遵循法拉第电磁感应定律。 (2)磁场变化越快，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。 批注❸：防止涡流途径 (1)增大铁芯材料的电阻率。 (2)用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯。 批注❹：涡流中的能量转化 涡流现象中，其他形式的能转化成电能，并最终在金属块中转化为内能。如果金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能；如果金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。 [对应学生用书P46] 探究点一　自感现象的分析　(科学思维之提升) ►情境探究 1.如图所示，L1、L2是规格完全一样的灯泡。闭合开关S，调节滑动变阻器R，使L1、L2亮度相同，再调节R1，使两灯正常发光，然后断开开关S。 2.如图所示，L3、L4是规格完全一样的灯泡。闭合开关S，调节滑动变阻器R2，使L3、L4正常发光，电路中满足RL<RL3。 试回答下列问题： (1)情景1中重新闭合开关S，请描述观察到的现象。 (2)情景1中为什么会出现这种现象？ (3)情景2中开关S断开时，可以看到什么现象？ (4)情景2中灯泡闪亮一下，说明了什么？后来为什么会慢慢变暗？ 提示：(1)灯泡L2立刻正常发光，而跟线圈L串联的灯泡L1逐渐亮起来。 (2)接通电路的瞬间，电流增大，穿过线圈的磁通量也增加，在线圈中产生了感应电动势，由楞次定律可知，它将阻碍原电流的增大，所以L1中的电流只能逐渐增大，L1逐渐亮起来。 (3)灯L4立即熄灭，灯L3先闪亮，后逐渐变暗。 (4)开关断开时，线圈中的电流减小而导致穿过线圈的磁通量减小，线圈中产生感应电动势阻碍原电流的减小，这样，线圈L和灯泡L3形成闭合回路，L中的电流逐渐减小，流过L3的电流由IL3变为IL，然后从IL逐渐减小到零，又因为RL<RL3，即IL>IL3，所以灯L3先闪亮一下，然后逐渐熄灭。 ►探究归纳 　对通电自感和断电自感的比较 通电自感 断电自感 电路图 器材要求 L1、L2同规格，R＝RL，L较大 L很大(有铁芯)， RL≪RLA 现象 在S闭合瞬间，L2立即亮起来，L1逐渐变亮，最终一样亮 在开关S断开瞬间，LA突然闪亮一下后逐渐熄灭 原因 开关闭合时，流过电感线