7.1 自感现象和涡流现象 课件-2022-2023学年高二下学期物理沪科版（2020）选择性必修第二册

选修系列 第一节 自感现象和涡流现象 前文回顾 法拉第电磁感应定律 G a b 只有磁通量发生变化才会产生感应电动势 磁场的变化往往是由于电流的变化引起的 I原 B原 B感 I感 Φ改变 控制 2 一、自感现象 下面我们来观察（a）实验 带铁芯线圈 无铁芯线圈 我们常见的通电螺线管本质上也是自感线圈 闭合开关时，A2正常发亮，A1逐渐变亮 断开开关时，A2立即熄灭，A1逐渐熄灭 一、自感现象 请分析该实验的原理 闭合开关时 L的电流I原增大 线圈的原磁通量Φ原迅速增大 根据楞次定律 B原↑ B感 为了阻碍增大的磁通量，产生反向的感应磁场 根据右手螺旋定则 产生和原电流相反的感应电流I感，阻碍增大 阻碍并不是阻止，原电流最终会稳定 A1最终会正常发光，A2是对照组 4 一、自感现象 请分析该实验的原理 闭合断开时 L的电流I原减少 线圈的原磁通量Φ原迅速减少 根据楞次定律 B原↓ B感 为了阻碍减少的磁通量，产生同向的感应磁场 根据右手螺旋定则 产生和原电流相同的感应电流I感，阻碍减少 阻碍并不是阻止，原电流最终会归零 A1最终会熄灭，A2是对照组 5 一、自感现象 下面我们来观察（b）实验 断开开关 S，灯泡 A 的亮度瞬间增大，然后才熄灭。 可以请归纳两个实验共同特点吗？ 自感线圈具有阻碍电流变化的特点 即对电流的变化起延迟作用 一、自感现象 由于线圈中的电流变化时所激发的磁场相应变化，使通过线圈自身的磁通量也发生变化，从而线圈自身产生感应电动势。这种因线圈中电流变化而在线圈自身引起的电磁感应现象叫做自感现象。 所产生的电动势叫做自感电动势。满足以下公式 L是自感系数，单位是亨利，符号为H 线圈的匝数、长度、面积及线圈中有无铁芯等因素都有关，是线圈的固有属性，与是否通电无关 电流变化率 二、自感现象的应用和危害 老式日光灯 日光灯镇流器 镇流器可以在灯具开关是，避免内部的线圈由于自感现象产生大电流烧坏灯具 二、自感现象的应用和危害 老式日光灯 高铁上方的受电弓从接触线获取电能 当受电弓与高压接触线之间瞬间脱离时，内部有带铁芯的线圈的电动机就会产生很大的自感电动势，甚至出现电火花。（课后习题第一题） 三、涡流现象 下面我们来观察两个实验 三、涡流现象 B原↑ B原↑ B原↑ 线圈会感应电流 线圈两端会累积电荷 感生电场(涡旋电场) 定义:变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场(涡旋电场)。 感生电场 方向:就是感生电流的方向，用楞次定律判断。 三、涡流现象 该感应电动势在金属块内自成的闭合回路中产生感应电流，这种电流很像水的漩涡，因此叫做涡电流，简称涡流。 本质 电磁感应。涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象， 条件 （1）穿过导体（金属块）的磁通量发生变化 （2）导体（金属块）本身可自行构成闭合回路 （1）当导体（块状金属）处在变化的磁场中 磁场能→电能→内能 （2）让导体（块状金属）进出磁场或在非匀强磁场中运动 机械能（克服安培力做功）→电能→内能 产生涡流的两种情况 三、涡流现象的应用和防止 因为金属块本身的电阻很小，形成的涡流很大，会在金属块内释放出大量的热量。 所以电磁炉不能加热非金属锅 三、涡流现象的应用和防止 该处电阻大还是小？ 真空冶炼炉 高频焊接 低频或直流不行？ 低频或直流的电磁感应现象不够强烈无法融化金属 工件电流相同，即电阻大，温度高，放热多 三、涡流现象的应用和防止 除了上述热效应外，涡流所产生的机械效应在实际中也有广泛应用。 根据楞次定律，承载这种涡流的导体在磁场中受到的安培力是一种阻力，将使摆很快停下来，这种现象叫做电磁阻尼现象。在许多电磁仪表中采用了类似的电磁阻尼装置，能够使仪表的指针避免左右晃动而直接指示稳定的示数。 本质上是将多余的机械能尽快耗散为电路的焦耳热。 阻力和动力是看待问题的不同视角 电磁阻尼和电磁驱动本质上都是电磁感应现象 阻碍变化才是底层逻辑 三、涡流现象的应用和防止 涡电流其实是感应磁场的作用结果，我们可以通过探测涡电流的磁效应从而具有实际意义。 排雷器 金属探测器 安检门的原理 三、涡流现象的应用和防止 涡电流很多时候会给电路带来危害，所以要设计特殊的结构避免涡电流。 制造精密电阻时常常采用双线绕法 金属锻造成特殊的结构，尽可能切断涡流，减少发热和能量损耗 由于两根平行导线中的电流方向相反，它们的磁场可以互相抵消，从而可以使自感现象的影响减弱到可以忽略的程度。 课堂小结 自感现象 涡流现象 自感线圈具有阻碍电流变化的特点 即对电流的变化起延迟作用 热效应 机械效应 磁效应 防止涡流 作业布置 作业14 Lavf57.83.100 Lavf58.20.100 Packed by