2.3 自感现象与涡流 课件-2024-2025学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

第3节：自感现象与涡流 “噼噼啪啪”的电火花 核心素养 1、物理观念：了解自感现象，认识自感电动势对电路中电流的影响。 2、科学思维：了解自感系数 的意义和决定因素；了解自在生产生活中的应用；了解涡流的成因。 3、科学探究：观察通电自感和断电自感现象。 4、科学态度与责任：了解涡流现象在生产生活中的应用，了解涡流现象的利用和防止。 问题：一节干电池能否让人“触电”？ 趣味实验 1、实验探究一：通电自感 一、自感现象 思考： 闭合开关时，与线圈串联的灯泡为什么发光有延迟？（以上实验现象是否可以说明线圈中的电流变化时有感应电流产生阻碍电流的变化？ ） 现象：S闭合后，灯1立即亮，灯2要过一会才亮。 S接通 穿过线圈的电流I增大 穿过线圈的磁通量增大 线圈产生感应电动势 2灯逐渐亮 阻碍电流增大 ？ ？ ？ ？ 分析2灯 1 2 从能量角度分析： 电流流过线圈时，在线圈中产生磁场，线圈因此而具有磁场能，在该过程中磁场能逐渐增加，产生该磁场的电流逐渐增加，所以灯2的电流逐渐增大。 S 例1、电路图如右图所示，L是电感线圈，A1、A2是规格相同的灯泡，R的阻值与L的直流电阻值相同。当开关由断开到合上时，观察到的自感现象是什么 ？最后两灯亮度如何。 交流评价 2、实验探究二：断电自感 思考：①为什么会出现这样的现象？ ②断开开关时，灯泡1为什么没有立即熄灭？谁充当了电源的作用？ 现象：S断开后，灯2立即熄灭，灯1要过一会才熄灭。 通过线圈的电流I 减小 穿过线圈的磁通量减小 线圈产生感应电动势 灯逐渐熄灭 流减小 S断开 ？ ？ ？ ？ 1 感应电流方向如何？ 2 原电流方向如何？ 阻碍电 S 开关断开前，线圈中有电流，则线圈中具有磁场能，开关断开后，线圈中的磁场能转化为电能通过灯释放出来，此时线圈充当电源，使灯延迟熄灭。 从能量角度分析： 总结：线圈的特点 （1）你能得出线圈对电流的作用的特点吗？ （2）是什么阻碍了线圈电流的变化？ 电流不能突变 感应电动势——自感电动势 梳理深化： 1、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象。 2、自感现象中产生的电动势叫自感电动势。 3、自感电动势的作用： 阻碍导体中原来的电流变化。 二、自感电动势 在通电自感和断电自感中，线圈中都产生了电磁感应现象。线圈中产生了自感电动势。那么，自感电动势的大小与什么因素有关呢？ 自感电动势与通电电流的变化快慢有怎样的关系？ E=L —— L 自感系数 自感系数与什么因素有关呢？ 知识梳理 自感系数：线圈的自感与线圈的形状、横截面积、长短、匝数等因素有关。线圈的横截面积越大，单位长度匝数越多，线圈越长，它的自感就越大。此外将铁芯插入线圈，会使线圈的自感大大增加。 单位：亨利——亨（H） 例2、（节练习1）如图所示，用导线制造精密电阻时，往往采用双线绕法。用这种绕法制造的线圈能使自感现象减弱到可忽略不计的程度。请解释这是为什么。 交流评价 三、涡流 1、涡流加热小实验： 用可拆卸变压器产生交变磁场或利用电磁炉加热演示实验，让学生感受到涡流的存在和认识涡流的概念； 2、涡流：金属块内部磁通量发生变化而产生旋涡状的电流。 3、分析涡流产生的原因。 4、涡流的应用和防止 （1）应用：工厂、科研中用高频熔炼炉，生活中的电磁炉，电磁阻尼等。 2）防止：变压器、交流电动机、发电机的铁芯就用薄硅钢片（片间绝缘）叠加而成。 例3（多选）如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是(　　) A．电流变化的频率越高， 焊缝处的温度升高的越快 B．电流变化的频率越低， 焊缝处的温度升高的越快 C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大 交流评价 交流评价 例4、如图 所示，足够大的匀强磁场垂直于纸面向里，蓝色区域为一处于纸面的金属片。金属片在匀强磁场中垂直于磁感线向右平移，金属片中是否会有涡流？如果将金属片绕 ab 轴旋转，金属片中是否会有涡流？ 试说明理由。 小结： 自感现象与涡流 自感 通电自感和断电自感 自感电动势 应用和防止 成因 涡流 自感系数 节练习：1—6 物 理 选择性必修二 $$