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1、物理自感现象涡流新人教版选修 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望教学目标教学目标 知识与能力：知识与能力：1、了解什么是自感现象、自感系数和涡流，知道影响自感系数大小的因素。2、了解自感现象的利用和危害的防止。3、初步了解日光灯、电磁炉等家用电器工作的自感原理。4、利用对自感现象的想象培养想象能力，体验将物理知识应用于生活的过程。5、体会科技成果对生活的广泛影响，培养对涡流现象的广泛、神奇的应用产生兴趣。教具：教具：阻尼摆演示仪等一、自感现象一、自感现
2、象1 1、回顾：回顾：在做在做3.1-53.1-5（右图）的实验时，（右图）的实验时，由于线圈由于线圈A A中电流的变化，它产生的磁中电流的变化，它产生的磁 通量发生变化，磁通量的变化在线圈通量发生变化，磁通量的变化在线圈B B 中激发了感应电动势。中激发了感应电动势。互感。互感。思考：思考：线圈线圈A A中电流的变化会引起线圈中电流的变化会引起线圈A A中激发感应电中激发感应电动势吗？动势吗？2 2、自感现象：自感现象：由于导体由于导体本身的电流发生变化而产生本身的电流发生变化而产生 的电磁感应现象叫做自感现象。的电磁感应现象叫做自感现象。3 3、自感现象对电路的影响、自感现象对电路的影响观
3、察两个实验观察两个实验演示实验一：开关闭合时的自感现象演示实验一：开关闭合时的自感现象 A A1 1、A A2 2是规格完全一样的灯是规格完全一样的灯泡。闭合电键泡。闭合电键S S，调节变阻器，调节变阻器R R，使，使A A1 1、A A2 2亮度相同，再调节亮度相同，再调节R R1 1，使两灯正常发光，然后断开，使两灯正常发光，然后断开开关开关S S。重新闭合。重新闭合S S，观察到什，观察到什么现象？么现象？灯泡灯泡A A2 2立刻正常发光立刻正常发光，跟线圈，跟线圈L L串联的灯泡串联的灯泡A A1 1逐渐亮逐渐亮起来。起来。现象：现象：要求和操作要求和操作：接通电路的瞬间，电流增大，穿
4、过线圈的接通电路的瞬间，电流增大，穿过线圈的磁通量也增加，在线圈中产生感应电动势，由磁通量也增加，在线圈中产生感应电动势，由楞次定律可知，它将阻碍原电流的增加，所以楞次定律可知，它将阻碍原电流的增加，所以A1中的电流只能逐渐增大，中的电流只能逐渐增大，A1逐渐亮起来。逐渐亮起来。线线圈圈中中出出现现的的感感应应电电动动势势只只是是阻阻碍碍了了原原电电流流的的变变化化（增增加加），而而非非阻阻止止，所所以以虽虽延延缓缓了了电电流流变变化化的的进进程程，但但最最终终电电流流仍仍然然达达到到最最大大值值，A1最终达到正常发光最终达到正常发光分析分析：按图连接电路。开关按图连接电路。开关闭合时电流分为
5、两个闭合时电流分为两个支路，一路流过线圈支路，一路流过线圈L L，另一路流过灯泡，另一路流过灯泡A A。灯泡灯泡A A正常发光正常发光 把开关断开，注意观把开关断开，注意观察灯泡亮度察灯泡亮度演示实验二演示实验二：开关断开时的自感现象开关断开时的自感现象 电路断开时，线圈中的电流减电路断开时，线圈中的电流减小而导致磁通量发生变化，小而导致磁通量发生变化，产生自感产生自感电动势阻碍原电流的减小，电动势阻碍原电流的减小，L中的中的电电流只能从原值开始逐渐减小，流只能从原值开始逐渐减小，S断开断开后，后，L与与A组成闭合回路，组成闭合回路，L中的电流中的电流从从A中流过，所以中流过，所以A不会立即熄
6、灭，不会立即熄灭，而能持续一段发光时间而能持续一段发光时间要求要求：线圈线圈L的电阻较小的电阻较小现象现象：开关断开时，灯开关断开时，灯A先更亮后先更亮后再熄灭再熄灭分析分析：演示实验二：演示实验二：开关断开时的自感现象开关断开时的自感现象用电路图分析实验二用电路图分析实验二结论：1导导体体中中电电流流变变化化时时，自自身身产产生生感感应应电电动动势势，这这个个感应电动势感应电动势阻碍阻碍原电流的变化原电流的变化2 2自自感感现现象象：由由于于导导体体本本身身的的电电流流发发生生变变化化而而产产生生的电磁感应现象，叫做自感现象的电磁感应现象，叫做自感现象3 3自自感感电电动动势势：在在自自感感
7、现现象象中中产产生生的的感感应应电电动动势势，叫做自感电动势叫做自感电动势注意注意：“阻碍阻碍”不是不是“阻止阻止”，电流原来怎么变化电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化起延迟作用起延迟作用。二、电感器二、电感器 自感系数自感系数 1 1电感器：电路中的线圈又叫电感器。电感器：电路中的线圈又叫电感器。2 2、自感系数、自感系数L L：（1 1）描述电感器的性能的，简称）描述电感器的性能的，简称自感或电感自感或电感。（2 2）L L大大小小影影响响因因素素：由由线线圈圈本本身身的的特特性性所所决决定定，与与线线圈圈是是否否通通电电无
8、无关关它它跟跟线线圈圈的的形形状状、长长短短、匝匝数数、有有无无铁铁芯芯等等因因素素有有关关，线线圈圈越越长长，单单位位长长度度上上的的匝匝数数越越多多，截截面面积积越越大大，自自感感系系数数就就越越大大，有有铁铁芯芯时时线线圈圈的的自自感感系系数数比比没没有有铁铁芯芯时时要要大大得得多多3 3、电感器的特性：阻碍电流的变化，对交流电有阻碍作用。、电感器的特性：阻碍电流的变化，对交流电有阻碍作用。4 4、上节学到的变压器，实际上也是电感器。、上节学到的变压器，实际上也是电感器。三、自感现象的应用和防止三、自感现象的应用和防止 1 1应应用用：在在各各种种电电器器设设备备、电电工工技技术术和和无
9、无线线电电技技术术中中应应用用广广泛泛。如如日日光光灯灯电电子子镇镇流流器器中中，有有电电阻阻器器、电容器、电感器件电容器、电感器件三、自感现象的应用和防止三、自感现象的应用和防止 2 2危危害害：在在切切断断自自感感系系数数很很大大，电电流流很很强强的的电电路路的的瞬瞬间间，产产生生很很高高的的自自感感电电动动势势，形形成成电电弧弧，在在这这类类电电路路中中应应采采用用特特制制的的开开关关，精精密密电电阻阻可可采采用用双双线线并并绕绕来清除自感现象来清除自感现象 四、涡流及其应用四、涡流及其应用1 1变变压压器器在在工工作作时时，除除了了在在原原、副副线线圈圈产产生生感感应应电电动动势外，变
10、化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流。势外，变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流。一一般般来来说说，只只要要空空间间有有变变化化的的磁磁通通量量，其其中中的的导导体体就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流2 2、应用：、应用：（1 1）新型炉灶）新型炉灶电磁炉。电磁炉。（2 2）金属探测器：飞机场、）金属探测器：飞机场、火车站安全检查、扫雷、探火车站安全检查、扫雷、探矿。矿。四、涡流及其应用四、涡流及其应用3 3、防止：铁芯都用电阻率很大的硅钢片叠成。、防止：铁芯都用电阻率很大的硅钢片叠成。一、一、自感现象自感现象：由于导体由于导体本身的电流发生
11、变化而产生本身的电流发生变化而产生 的电磁感应现象叫做自感现象。的电磁感应现象叫做自感现象。二、两个演示实验：开关闭合和断开时的自感现象。二、两个演示实验：开关闭合和断开时的自感现象。电路图、要求、操作、电路图、要求、操作、现象现象、原因分析、原因分析三、三、电感器：在电路中，电感器：在电路中，线圈又叫电感器线圈又叫电感器。四、自感系数四、自感系数L L：1 1、描述电感器的性能的，简称、描述电感器的性能的，简称自感或电感自感或电感。2 2、L L大小影响因素：大小影响因素：由线圈本身的特性所决定，与线圈是否通由线圈本身的特性所决定，与线圈是否通电无关电无关它跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯
12、等因素有关，它跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯等因素有关，线圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积越大，自感系数就线圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积越大，自感系数就越大，有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时要大得多越大，有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时要大得多五、电感器的主要作用：阻碍电流的变化，对交流电五、电感器的主要作用：阻碍电流的变化，对交流电 有阻碍作用有阻碍作用六、六、自感现象的应用和防止自感现象的应用和防止 1应用：在各种电器设备、电工技术和无线电技术中应用：在各种电器设备、电工技术和无线电技术中 应用广泛。应用广泛。2危害：危害：在切断电路的瞬间，形成电弧。不安全。在切断电路
13、的瞬间，形成电弧。不安全。七、七、涡流及其应用、防止。涡流及其应用、防止。课堂练习和课外作业课堂练习和课外作业课堂练习：课堂练习：P P69 69 问题与练习问题与练习 1-5 1-5课外作业课外作业：P P6969 问题与练习问题与练习 1 1、2 2、4 4 例例1 1.如图如图12-8-112-8-1所示，电路中，所示，电路中，L L为自感系数较大为自感系数较大的线圈，开关接通且稳定后的线圈，开关接通且稳定后L L上电流为上电流为1A1A，电阻，电阻R R上电上电流为流为0.5A0.5A，当，当S S突然断开后，突然断开后，R R上的电流由上的电流由 A A开始开始 ，方向是，方向是 .
14、举例举例 例例2、如图示电路，合上如图示电路，合上S时，发现电流表时，发现电流表A1向向右偏，则当断开右偏，则当断开S的瞬间，电流表的瞬间，电流表A1、A2指针的偏指针的偏转情况是：（转情况是：（）A.A1向左，向左，A2向右向右B.A1向右，向右，A2向左向左C.A1、A2都向右都向右D.A1、A2都向左都向左举例举例A例例3、如图示电路，合上如图示电路，合上S时，发现电流表时，发现电流表A1向右偏，向右偏，则当断开则当断开S的瞬间，电流表的瞬间，电流表A1、A2指针的偏转情况指针的偏转情况是：（是：（）A.A1向左，向左，A2向右向右B.A1向右，向右，A2向左向左C.A1、A2都向右都向
15、右D.A1、A2都向左都向左举例举例A例例4.如如图图所所示示，多多匝匝电电感感线线圈圈的的电电阻阻和和电电池池内内阻阻都都忽忽略略不不计计，两两个个电电阻阻的的阻阻值值都都是是R，电电键键S原原来来打打开开，电电流流为为I0，今今合合上上电电键键将将一一电电阻阻短短路路，于于是是线线圈圈有有自自感感电动势产生，这电动势（电动势产生，这电动势（）A.有阻碍电流的作用，最后电流由有阻碍电流的作用，最后电流由I0 减少到零减少到零 B.有阻碍电流的作用，最后电流总小于有阻碍电流的作用，最后电流总小于Io C.有阻碍电流增大的作用，因而电流有阻碍电流增大的作用，因而电流Io保持不变保持不变 D.有阻
16、碍电流增大的作用，有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到但电流最后还是增大到2 IoD日光灯的构造日光灯的构造镇流器镇流器启动时，产生高电压，帮助点燃；正常工启动时，产生高电压，帮助点燃；正常工作时的感抗限制电流，保护灯管作时的感抗限制电流，保护灯管启动器启动器自动开关可用普通开关或短绝缘导线代替。自动开关可用普通开关或短绝缘导线代替。正常工作时不起作用，可以去掉。正常工作时不起作用，可以去掉。关于日光灯的工作原理，下列说法正确的（关于日光灯的工作原理，下列说法正确的（）A.镇流器的作用是将交流电变为直流电镇流器的作用是将交流电变为直流电B.在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高 压，使灯管开始工作压，使灯管开始工作C.日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分离的日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分离的D.日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直 接辐射的接辐射的BC