互感自感涡流电磁阻尼电磁驱动全解

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学大教育学科教师辅导教案

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学员编号 学员姓名 授课主题 教学目的 教学重点 授课日期及时段 马铭昊 辅导科目 年 级 物理 高三 课时数 学科老师 2课时 马灵敏 互感、自感、涡流、电磁阻尼、电磁驱动 1．了解互感现象的电磁感应特点。 4．认识互感和自感是电磁感应现象的特例，感悟特殊现象中的普遍规律。 自感现象产生的原因及特点。 2016年1月2日 19:00--21:00(第11次课) 教学内容 结论：线圈中电流发生了改变，产生了变化的磁场，导致电流表所在的线圈磁通量发生变化，产生了感应电流，所以电流表发生了偏转。 知识点一：互感、自感 一、互感 前面我们学习了电磁感应现象，了解了几种不同形式的电磁感应现象。如磁铁向线圈中插入或拔出时、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时等，都会引起感应电动势，发生电磁感应现象。你们认为引起电磁感应现象最重要的条件是1 学大教育 更懂学生

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_________________________________。 1．定义：两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫做互感，这种感应电动势叫做互感电动势。 利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈。变压器就是利用互感现象制成的。如下图所示。 二、自感现象 当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？ 1.实验1演示通电自感现象： 如图所示，A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调节变阻器R，使A1、A2亮度相同，再调节R1，使两灯正常发光，然后断开开关S。重新闭合S，观察到什么现象？（实验反复几次） 现象：跟变阻器串联的灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。 提问：为什么A1比A2亮得晚一些？试用所学知识（楞次定律）加以分析说明 2.实验2演示断电自感: 画出电路图（如图所示）接通电路，待灯泡A正常发光。然后断开电路，观察到什么现象？ 现象：S断开时，A灯突然闪亮一下才熄灭。 （1）提问：为什么A灯不立刻熄灭？ （2）在断电自感的实验中，为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间？甚至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。 2 学大教育 更懂学生

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3.结论：导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。自感现象中产生的电动势叫自感电动势。 说明：在自感现象中，自感电动势的产生是由于导体本身的电流发生了变化而引起的，而自感电动势却总是阻碍导体中原来电流的变化的。） 特点：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化的。 具体而言：① 如果导体中原来的电流是增大的，自感电动势就要阻碍原来电流的增大。 I原↑，则ε自(I自)与I原___________ ② 如果导体中原来的电流是减小的，自感电动势就要阻碍原来电流的减小。 I原↓，则ε三、自感系数 自感电动势的大小跟其它感应电动势的大小一样，跟穿过线圈的_________有关。而在自感现象中，穿过线圈的磁通量是由电流引起的，故自感电动势的大小跟导体中_____________的快慢有关。 1.公式：_________________ L称为线圈的自感系数，简称自感或电感。自感表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量。 L的大小跟线圈的_______、________、_________、___________有关。 2.单位：___________ 练习 1.实验中，当电键闭合后，通过灯泡1的电流随时间变化的图像为 图；通过灯泡2的电流随时间变化的图像为 图。 自(I自)与I原____________ I I I I t A、感应电流一定和原电流方向相反； t t t 2.关于自感现象，正确的说法是：( ) B、线圈中产生的自感电动势较大的其自感系数一定较大； C、对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产生的自感电动势也越大； 3 学大教育 更懂学生

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D、自感电动总是阻碍原来电流变化的。 3.如图所示，两个电阻的阻值都是R，多匝线圈的电阻和电源内阻均可忽略不计。电键S原来断开，此时电路中的电流为I0=ε/2R。现将S闭合，于是线圈产生自感电动势，此自感电动势的作用是： A、使电路的电流减小，最后由I0将小到0； B、有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I0； C、有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变； D、有阻碍电流增大的作用，但电流还是增大，最后等于I0。 4. 如图所示的电路中，L是一带铁芯的线圈，R为电阻。两条支路的直流电阻相等。那么在接通和断开电键的瞬间，两电流表的读数I1、I2的大小关系是： A、接通时I1I2； B、接通时I1I2，断开时I1

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②、用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 （2）涡流的利用 ①冶炼金属的高频感应电炉就是利用高频交流电，通过线圈使装入冶炼炉内的金属中产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。 ②、探雷器和安检门都是利用涡流制成的 ③、使电学测量仪表指针尽快停下来的电磁阻尼。 (电磁阻尼：在导体运动中，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼) 二、涡流的机械效应：电磁驱动 如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动。 练习 1．同样大小的整块金属和叠合的硅钢片铁芯放在同一变化的磁场中相比较（ ） A．金属块中的涡流较大，热功率也较大 B．硅钢片中涡流较大，热功率也较大 C．金属块中涡流较大，硅钢片中热功率较大 D．硅钢片中涡流较大，金属块中热功率较大 2．变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为（ ） 5 学大教育 更懂学生

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A．增大涡流，提高变压器的效率 B．减小涡流，提高变压器的效率 C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量 3．如图所示，一块长方形光滑铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形 磁铁，一质量分布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动，则（ ） A．铝环的滚动速度将越来越小 B．铝环将保持匀速滚动 C．铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极 D．铝环的运动速率会改变，但运动方向将不会发生改变 4．如图所示，闭合金属环从曲面上 h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零， 摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（ ） A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于 h B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h 5．如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动， 如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是（ ） A．铁 B．木 C．铜 D．铝 1．在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为 开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是（ ） A．合上开关，a先亮，b后亮；断开开关，a、b同时熄灭 B．合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭 C．合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a、b同时熄灭 D．合上开关，a、b同时亮；断开开关，b熄灭，a后熄灭 2．在如图所示电路中。A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个数很大、直流电阻为零 的电感线圈，C是电容很大的电容器．当自感系S闭合与断开时，对A、B的发光情况判断正确的是 （ ） 6 学大教育 更懂学生

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A．S闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭 B．S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭 C．S闭合足够长时间后，B发光，而A不发光 D．S闭合足够长时间后再断开S，B立即熄灭，而A逐渐熄 3．如图所示，A和B是电阻为R的电灯，L是自感系数较大的线圈，当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法中，正确的是 （ ） A．B灯立即熄灭 B．A灯将比原来更亮一些后再熄灭 C．有电流通过B灯，方向为c→d D．有电流通过A灯，方向为b→a 4．如图所示，abcd是一闭合的小金属线框，用一根绝缘的细杆挂在固定点O，使金属线框在竖直平面内来回摆动的过程穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线方向跟线框平面垂直，若悬点摩擦和空气阻力不计，则（ ） A．线框进入或离开磁场区域时，都产生感应电流，而且电流的方向相反 B．线框进入磁场区域后，越靠近OO′线时速度越大，因而产 生的感应电流也越大 C．线框开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后将不再减小 D．线框摆动过程中，机械能完全转化为线框电路中的电能 1．如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材7 学大教育 更懂学生

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料制成的圆管，竖直固定在相同高度。两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管比穿过B管的小球先落到地面。下面对于两管的描述这可能正确的是：（ ） A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的； B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的； C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的； D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的。 2．如图所示是一种延时开关，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通。当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则（ ） A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用 B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用 C．如果断开B线圈的电键S2，无延时作用 D．如果断开B线圈的电键S2，延时将变长 4．如图所示，电路中L是自感系数较大的电感器．当滑动变阻器的滑动触头P从A端迅速滑向B端过程中通过AB的中点C时刻，回路中的电流为I1；当滑动触头P从B端迅速滑向A端过程中通过C点时刻，回路中的电流为I2；当滑动触头固定在C点时刻，回路中的电流为I3，则下列关系正确的是 （ ） A．I1= I2=I3 B．I1> I3>I2 C．I1< I3I3 5．如图所示，电键S原先闭合，电路处于稳定状态，在某一时刻t1突然打开电键S，则通过电阻R1中的电流I1随时间变化的图像是 ( )

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