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第二章 電磁感應及其應用
第3節 自感現象與渦流
1.學會分析通電和斷電自感現象。
2.通過實驗了解渦流現象，知道渦流是怎樣產生的。
3.通過對渦流實例的分析，了解渦流現象在生產生活中的應用和危害。
思考：線圈中電流發生變化時，是否會在自身產生感應電動勢呢？
當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場會在線圈本身激發出感應電動勢，這種現象稱為自感現象。
知識點一：自感現象與自感電動勢
觀察兩個燈泡的發光情況
① A1、A2 使用規格完全一樣的燈泡。
② 閉合電鍵S，調節變阻器 R 和 R1 ，
使A1、A2亮度相同且正常發光。
（目的：使R與線圈電阻相同）
③ 然后斷開開關S。
④ 重新閉合S，觀察到什么現象？
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現象：在閉合開關S瞬間，燈A2立刻正常發光，A1卻緩慢發光，比A2遲一會兒才正常發光。
思考：為什么A1逐漸緩慢地亮起來？
S
A1
R
I
B原
B感
E
I
A2
S接通
穿過線圈的電流I 增大
穿過線圈的磁通量增大
線圈產生感應電動勢
A1燈逐漸亮
阻礙電流增大
結論1:電流增大時，線圈的感應電動勢“阻礙”原電流的增大，方向與線圈中原電流方向相反。
分析A1燈:
通電自感
1. 自感現象
當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場在線圈本身激發出感應電動勢的現象。
2. 自感電動勢：
（1）概念：自感現象中產生的感應電動勢，稱為自感電動勢。
（2）作用：總是阻礙線圈中原電流的變化，即總是起著推遲電流變化的作用。
★注意：“阻礙”不是“阻止”，電流原來怎么變化還是怎么變，只是變化變慢了，即對電流的變化起延遲作用。
觀察開關斷開時燈泡的亮度
如圖所示，先閉合開關使燈泡發光，然后斷開開關。注意觀察開關斷開時燈泡的亮度，并思考：
（1）產生感應電動勢的線圈可以看作一個電源，它能向外供電。由于開關已經斷開，線圈提供的感應電流將沿什么路徑流動？
（2）開關斷開前后，流過燈泡的電流方向相同嗎？
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現象：S斷開時，燈泡A并不立即熄滅，燈A閃亮一下，過一會逐漸熄滅。
S斷開
穿過線圈的電流I 減小
穿過線圈的磁通量減小
線圈產生感應電動勢
燈閃亮一下逐漸熄滅
阻礙電流減小（補償）
分析A燈:
結論2: 電流減小時，線圈的自感電動勢“阻礙”原電流的減小，方向與線圈中原電流方向相同
A
斷電自感
因為IL >IA
3.自感電動勢的方向：
當原電流增大時，自感電動勢的方向與原電流方向相反；
當原電流減小時，自感電動勢的方向與原電流方向相同。
增反減同
自感電動勢的大小與線圈本身的一些特性有關
自感電動勢公式
自感系數
（2）決定因素
線圈的圈數
是否有鐵芯
線圈的大小
線圈的形狀
（1）物理意義:
4.自感系數
描述線圈產生自感電動勢本領大小的物理量
亨利（H）
（3）單位：
5. 自感的利用與危害
（1）利用：感應圈、電焊等。
（2）危害：電弧火花——燒蝕開關。
生活中是怎樣利用電磁感應來工作的？
迷你實驗室：渦流加熱
如圖，在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上面放一口小鐵鍋，鍋內放少許水，給線圈通入一段時間(通電時間不能過長)的交變電流;再用玻璃杯代替小鐵鍋,通入相同時間的交變電流。鐵鍋和玻璃杯中的水溫變化有什么不同 為什么
鐵鍋里的水水溫升高，玻璃杯中的水溫度幾乎不變，因為鐵鍋底部產生的感應電流，電流的熱效應使水升溫。
知識點二：渦流
1. 定義：線圈中的電流隨時間變化時，由于電磁感應，靠近它的導體內會產生漩渦狀電流，叫做渦電流，簡稱渦流。
若金屬電阻率很小，則渦流往往很強，產生的熱量很多。
2. 特點：
3. 應用
（1）渦流熱效應：真空冶煉爐，高頻焊接，電磁爐。
電磁爐的臺面下布滿了金屬導線纏繞的線圈，當通上交替變化極快的交流電時，在臺板與鐵鍋底之間產生強大的交變的磁場，磁感線穿過鍋體，使鍋底產生強渦流，當渦流受材料電阻的阻礙時，就放出大量的熱量，將飯菜煮熟。
（2）渦流磁效應：金屬探測器、安檢門等。
探雷器的長柄線圈中，通有變化的電流，在其周圍就產生變化的磁場埋在地下的金屬物品，由于電磁感應而形成渦流，渦流的磁場反過來又作用于線圈，使儀器報警。
渦流是不是都是有利的呢？
4.渦流的危害與防止
危害：線圈中流過變化的電流，在鐵芯中產生的渦流使鐵芯發熱，浪費了能量，還可能損壞電器。
防止（減少渦流的途徑，以變壓器為例）：
①增大鐵芯材料的電阻率，常用的材料是硅鋼。
②用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。
1.有關自感現象,下列敘述中正確的是（ ）
A.有鐵芯的多匝金屬線圈中,通過的電流強度不變時,無自感現象發生,線圈的自感系數為零
B.導體中所通電流發生變化時,產生的自感電動勢總是阻礙導體中原來電流的變化
C.線圈中所通電流越大,產生的自感電動勢也越大
D.線圈中所通電流變化越大,產生的自感電動勢也越大
B
2.圖中的小燈泡A、B完全相同，帶鐵心的線圈自感系數很大、電阻忽略不計，則（　）
A．S閉合瞬間，A燈不亮，B燈立即亮
B．S閉合瞬間，B燈不亮，A燈立即亮
C．S閉合瞬間，A、B燈同時亮，以后
B燈更亮，A燈熄滅
D．穩定后再斷開S的瞬間，A、B燈立即熄滅
C
3.如圖所示甲、乙中，自感線圈L的電阻很小，接通S，使電路達到穩定，燈泡A發光，下列說法正確的是( )
A．在電路甲中，斷開S，A將立即熄滅
B．在電路甲中，斷開S，A將先變得更亮，然后逐漸變暗
C．在電路乙中，斷開S，A將逐漸變暗
D．在電路乙中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗
D
4.高頻感應爐是用來熔化金屬并對其進行冶煉的.圖為冶煉金屬的高頻感應爐的示意圖,爐內放入被冶煉的金屬,線圈通入高頻變化的電流,這時被冶煉的金屬就能被熔化,這種冶煉方法速度快、溫度易控制,并能避免有害雜質混入被冶煉的金屬中,因此適于冶煉特種金屬.該爐的加熱原理是( 　)
A.利用線圈中電流產生的焦耳熱
B.利用線圈中電流產生的磁場
C.利用變化的電流的磁場在爐內金屬中產生的渦流
D.給線圈通電的同時,給爐內金屬也通了電
C
5.(多選)圖中四個圖都與渦流有關,其中說法正確的是(　 )
A.真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置
B.自制金屬探測器是利用地磁場來進行探測的
C.電磁爐工作時在它的面板上產生渦流加熱食物
D.變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊合而成是為了減小渦流
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1. 自感現象：當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場在線圈本身激發出感應電動勢的現象。
2. 自感電動勢：
（1）自感現象中產生的感應電動勢，稱為自感電動勢。
（2）自感電動勢的方向：
當原電流增大時，自感電動勢的方向與原電流方向相反；
當原電流減小時，自感電動勢的方向與原電流方向相同。
3. 渦流：線圈中的電流隨時間變化時，由于電磁感應，靠近它的導體內會產生漩渦狀電流，叫做渦電流，簡稱渦流。

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