(教用word)第2章 第3节 自感现象与涡流-【提分教练】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 学业要求＋核心素养 1．知道自感现象及其产生的原因，会分析自感现象。(科学思维) 2．知道自感电动势的概念，理解自感电动势在自感现象中的作用。(物理观念) 3．理解自感系数由哪些因素决定，会分析自感现象中的能量转化情况。(科学思维) 4．理解涡流的产生原理，知道涡流的利与弊及其应用。(科学态度与责任) 一、自感现象、自感电动势 1．基础梳理 (1)自感现象：由导体自身电流变化所产生的电磁感应现象。 (2)自感电动势：由导体自身电流变化所产生的感应电动势；自感电动势总是阻碍导体自身电流的变化。 2．尝试探究 观察分析下面两个现象： 电路 现象 自感电动势的作用 通 电 自 感 接通电源的瞬间，灯泡A1(1)逐渐亮起来 (2)阻碍电流的增加 断 电 自 感 断开电源的瞬间，灯泡A(3)逐渐变暗 (4)阻碍电流的减小 二、自感系数 1．基础梳理 自感系数：表征产生自感电动势本领的大小，与线圈形状、横截面积、长短、匝数、有无铁芯等有关，单位：亨，符号：H。 2．尝试探究 (1)自感系数的大小与线圈的大小、形状、匝数以及有无铁芯等因素有关，具体关系如何？ 提示：线圈的长度越长，横截面积越大，单位长度上的匝数越多，线圈的自感系数就越大；线圈有铁芯时比无铁芯时自感系数大得多。 (2)如图所示，甲线圈中电流在增大，乙线圈中电流在减小，试根据楞次定律判定自感电动势的方向，自感电动势起什么作用？ 提示：题图甲中自感电动势方向与原电流方向相反，题图乙中自感电动势方向与原电流方向相同。自感电动势阻碍原电流的变化。 (3)接通电源的瞬间，与自感线圈串联的灯泡逐渐变亮，为什么会出现这种现象？ 提示：电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈的磁通量逐渐增加，为了阻碍磁通量的增加，感应电流产生的磁通量与原来电流产生的磁通量方向相反，则线圈中感应电动势方向与原来的电流方向相反，线圈中感应电动势阻碍了线圈中电流的增加，即推迟了电流达到正常值的时间。 (4)断开电源瞬间，与自感线圈并联的灯泡先闪亮一下后逐渐变暗，为什么会出现这种现象？ 提示：在电源断开的瞬间灯泡闪亮一下的原因是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比灯泡中原来的电流大。要想使灯泡闪亮一下再熄灭，就必须使自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡的电阻。而当线圈电阻大于灯泡电阻时，灯泡只会缓慢变暗直至熄灭。 三、日光灯与镇流器 1．基础梳理 (1)日光灯的构造：完整的日光灯电路包括日光灯管、镇流器、启动器、开关等主要部件。 (2)镇流器是自感系数大的线圈，日光灯启动时形成瞬时高压，工作时降压限流。 2．尝试探究 如图所示是日光灯原理图，请根据日光灯的工作原理说出镇流器和启动器的作用。 提示：镇流器是自感系数很大的带铁芯的线圈，启动时，产生瞬时高压，帮助点燃；正常工作时，起降压限流作用，保护灯管。 启动器在电路中起开关作用，它由一个氖气放电管与一个电容并联而成，放电管中一个电极用双金属片组成，利用氖泡放电加热，使双金属片在开闭时，引起电感镇流器电流突变并产生高压电加到灯管两端。 四、涡流及其应用 1．基础梳理 (1)定义 将整块金属放在变化的磁场中，穿过金属块的磁通量发生变化，金属块内部所产生的旋涡状的感应电流。 (2)利用 新型炉具电磁炉就是利用涡流原理制成的，其优点是热效率高，无烟火，无毒气、废气，被称为“绿色炉具”。 2．尝试探究 (1)举例说明涡流的应用与防止。 提示：应用：真空冶炼炉、探雷器；防止：电动机与变压器的铁芯用硅钢片。 (2)如何防止铁芯中涡流过大而浪费能量、损坏电器？ 提示：途径一：增大铁芯材料的电阻率；途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)自感现象中，感应电流一定和原电流方向相反。 (　　) ×　提示：自感现象中感应电流的方向遵从楞次定律。当原电流减小时，自感电流与原电流方向相同；当原电流增大时，自感电流与原电流方向相反。 (2)一个线圈中的电流均匀增大，自感电动势也均匀增大。 (　　) ×　提示：电流均匀增大时，线圈中磁感应强度均匀增大，磁通量均匀增大，而自感电动势取决于磁通量的变化率，所以自感电动势不变。 (3)线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大。 (　　) ×　提示：自感电动势的大小E＝L，所以自感电动势大不一定是由自感系数大引起的，有可能是由电流的变化率大引起的。 (4)对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势也较大。 (√) 2．关于某一线圈的自感系数，下列说法正确的是(　　) A．线圈中电流变化越大，线圈的自感系数越大 B．线圈中电流变化越快，线圈的自感系数越大 C．若线圈中通入恒定电流，线圈的自感系数为零 D．不管电流如何变化，