2.3-2.4涡流互感和自感ppt课件（含视频素材）-（2019） 新人教版高中物理选择性必修二.rar

ks5u精品课件2.32.3：涡流、电磁阻尼：涡流、电磁阻尼 和电磁驱动和电磁驱动一：电磁感应现象中的感生电场 一个闭合电路静止于磁场中一个闭合电路静止于磁场中, ,由由于磁场强弱的变化于磁场强弱的变化, ,闭合电路内产生闭合电路内产生了感应电动势了感应电动势. .这种情况下这种情况下, ,哪一种作哪一种作用扮演了非静电力的角色用扮演了非静电力的角色? ?磁场变强变化的磁场能在周围空间激发电场变化的磁场能在周围空间激发电场, ,这种电场叫这种电场叫感生电场感生电场感生电场对自由电荷的作用即为非静电力感生电场对自由电荷的作用即为非静电力由感生电场产生的感应电动势称为由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势感生电动势感生电场是产生感应电流或感应电动势的感生电场是产生感应电流或感应电动势的原因原因, ,感生电场的方向同样可由感生电场的方向同样可由楞次定律楞次定律判断判断1.1.导体切割磁感线时也会产生感应电动势导体切割磁感线时也会产生感应电动势, ,该电动该电动势产生的机理是什么势产生的机理是什么? ?2.2.导体切割磁感线产生的感应电动势的大小与哪导体切割磁感线产生的感应电动势的大小与哪些因素有关些因素有关? ?3.它是如何将其它形式的能转化为电能的它是如何将其它形式的能转化为电能的ks5u精品课件洛伦兹力并不洛伦兹力并不能提供能量，能提供能量，而只是起传递而只是起传递能量的作用。能量的作用。即外力克服洛即外力克服洛伦兹力的一个伦兹力的一个分量分量F2所做的所做的功，通过另一功，通过另一个分量个分量F1转化转化为感应电流的为感应电流的能量。能量。二：电磁感应现象中的洛伦兹力一段导线在做切割磁感应线的运动时一段导线在做切割磁感应线的运动时相当于电源，这时的非静电力与洛伦兹力相当于电源，这时的非静电力与洛伦兹力有关有关由于导体运动而产生的感应电动势称为由于导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势动生电动势 动生电动势的大小动生电动势的大小v设匀强磁场的磁感应强度为设匀强磁场的磁感应强度为B,导体的长度为导体的长度为l,以速度以速度v水平向水平向右匀速运动右匀速运动,不计其他电阻不计其他电阻.1.导体做匀速运动时所受到的安培力导体做匀速运动时所受到的安培力F的大小是多少的大小是多少?方向如何方向如何?2.作用在导体上的外力的大小是多少作用在导体上的外力的大小是多少?3.外力作功的功率外力作功的功率P的大小的大小?4.设感应电动势为设感应电动势为E,闭合电路中的电功率闭合电路中的电功率P的大小是多少的大小是多少?5.外力外力F做功的功率做功的功率P与闭合电路中的电功率与闭合电路中的电功率P之间有什么关系之间有什么关系?6.动生电动势动生电动势E的大小与速度的大小与速度V有什么关系有什么关系?E=BLV课堂练习课堂练习 磁场变强磁场变强1、如图所示，一个闭合电路静、如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（势，下列说法中正确的是（ ）A磁场变化时，会在空间中激磁场变化时，会在空间中激发一种电场发一种电场B使电荷定向移动形成电流的使电荷定向移动形成电流的力是磁场力力是磁场力C使电荷定向移动形成电流的使电荷定向移动形成电流的力是电场力力是电场力D以上说法都不对以上说法都不对AC 1如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将（增大时，此粒子的动能将（ ）A不变不变B增加增加C减少减少D以上情况都可能以上情况都可能巩固练习巩固练习B ks5u精品课件三三. .涡流涡流1.1.当线圈中的电流随时间变化时当线圈中的电流随时间变化时, ,这个线圈附近这个线圈附近的的任何导体任何导体中都会产生感应电流中都会产生感应电流-涡流涡流. .ks5u精品课件2.2.金属块中的涡流也要产生金属块中的涡流也要产生热量热量, ,如果金属的电阻如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。率小，则涡流很强，产生的热量也很多。3.3.应用应用(1)(1)利用利用a.a.真空冶炼炉，高频焊接真空冶炼炉，高频焊接电源电源焊焊接接处处待焊接元件待焊接元件线圈导线线圈导线ks5u精品课件生活中的物理：电磁灶的工作原理生活中的物理：电磁灶的工作原理电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，将饭菜煮熟。量，将饭菜煮熟。ks5u精品课件b.b.探雷器探雷器ks5u精品课件门框门框 交流电交流电报警电路报警电路线圈线圈c.安检门安检门ks5u精品课件 线圈中流过变化的电流线圈中流过变化的电流, ,在铁芯中产生的涡流使在铁芯中产生的涡流使铁芯发热铁芯发热, ,浪费了能量浪费了能量, ,还可能损坏电器。还可能损坏电器。减少涡流的途径减少涡流的途径: :a.a.增大铁芯材料的电阻率增大铁芯材料的电阻率, ,常用的材料是硅钢。常用的材料是硅钢。(2)减少涡流减少涡流ks5u精品课件b.b.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。硅钢铁芯。ks5u精品课件四四. .电磁阻尼电磁阻尼1.1.当导体在磁场中运动时当导体在磁场中运动时, ,感应电流会使导体感应电流会使导体受到安培力受到安培力, ,安培力的方向总是阻碍导体的运安培力的方向总是阻碍导体的运动动-电磁阻尼电磁阻尼ks5u精品课件2.2.讨论讨论: : (1)(1)为什么用铝框做线圈骨架？为什么用铝框做线圈骨架？Vks5u精品课件(2)、微安表的表头在运输时为何应该、微安表的表头在运输时为何应该 把两个接线柱连在一起？把两个接线柱连在一起？ks5u精品课件五五. .电磁驱动电磁驱动1 1、如磁场相对于导体转动、如磁场相对于导体转动, ,在导体中会产在导体中会产生感应电流生感应电流, ,感应电流使导体受到安培力的感应电流使导体受到安培力的作用作用, ,安培力使导体运动起来安培力使导体运动起来-电磁驱动电磁驱动。ks5u精品课件 2 2、交流感应电动机就是利用电磁驱动的、交流感应电动机就是利用电磁驱动的 原理工作的。原理工作的。2.42.4 互感和自感互感和自感 在法拉第的实验中两个线圈并没有在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？电动势呢？一、互感现象一、互感现象1 1、 当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为生感应电动势的现象，称为互感互感。互感现象中产。互感现象中产生的感应电动势，称为生的感应电动势，称为互感电动势。互感电动势。2 2、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，且可发生于圈之间，且可发生于任何两个相互靠近的电路任何两个相互靠近的电路之之间间.3 3、利用互感现象，可以把能、利用互感现象，可以把能量从一个线圈传递到另一个量从一个线圈传递到另一个线圈。因此，互感现象在电线圈。因此，互感现象在电工技术和电子技术中有广泛工技术和电子技术中有广泛的应用。的应用。 二、自感现象二、自感现象1、由于导体由于导体本身的电流本身的电流发生变化而产生的电发生变化而产生的电磁感应现象，叫磁感应现象，叫自感现象自感现象。2 2、自感现象中产生的电动势叫、自感现象中产生的电动势叫自感电动势自感电动势。 自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。流变化。 注意：注意： “阻碍阻碍”不是不是“阻止阻止”，电流原来，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化起对电流的变化起延迟延迟作用。作用。演示实验演示实验1 A A1 1、A A2 2是规格完全一样的灯泡。是规格完全一样的灯泡。闭合电键闭合电键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，使两灯正常发光，然后断开开关常发光，然后断开开关S S。重新闭。重新闭合合S S，观察到什么现象？，观察到什么现象？ 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逐渐亮起来。逐渐亮起来。电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L L的的磁通量逐渐增加，磁通量逐渐增加，L L中产生的感应电动势的方向中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍与原来的电流方向相反，阻碍L L中电流增加，即中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。推迟了电流达到正常值的时间。现象：现象：分析分析：演示实验演示实验2 2 接通电路，待灯泡接通电路，待灯泡A A正常正常发光。然后断开电路，观察发光。然后断开电路，观察到什么现象？到什么现象？S S断开时，断开时，A A 灯突然闪亮一下才熄灭。灯突然闪亮一下才熄灭。现象：现象：三、自感系数三、自感系数1 1、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比、自感电动势的大小：与电流的变化率成正比2 2、自感系数、自感系数 L L简称自感或电感简称自感或电感（1 1）决定线圈自感系数的因素：）决定线圈自感系数的因素： （2 2）自感系数的单位：）自感系数的单位：亨利亨利，简称亨，符号是，简称亨，符号是 H H。 常用单位：毫亨（常用单位：毫亨（m m H H） 微亨（微亨（H H） 实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。另外，带有铁芯的线圈，自感系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。的自感系数比没有铁芯时大得多。四、磁场的能量四、磁场的能量 问题：在断电自感的实验中，为什么开关问题：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至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。论。 开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中，开关断开时，线场，能量储存在磁场中，开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。成电能。 阅读教材阅读教材P P4141最后一段，回答问题：最后一段，回答问题：1 1、线圈能够体现电的、线圈能够体现电的“惯性惯性”，应该怎样理，应该怎样理解？解？2 2、电的、电的“惯性惯性”大小与什么有关？大小与什么有关？ 当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流都要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能立即增大到最大值或不能立即减小为零不能立即增大到最大值或不能立即减小为零 电的电的“惯性惯性”大小决定于线圈的自感系数大小决定于线圈的自感系数 小结小结1 1、 当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为感应电动势的现象，称为互感互感。互感现象产生的。互感现象产生的感应电动势，称为感应电动势，称为互感电动势。互感电动势。2、由于导体由于导体本身的电流本身的电流发生变化而产生的电磁感应发生变化而产生的电磁感应现象，叫现象，叫自感现象自感现象。3 3、自感现象中产生的电动势叫、自感现象中产生的电动势叫自感电动势自感电动势。（1 1）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。化。（2 2）自感电动势大小：）自感电动势大小：4 4、自感系数、自感系数L L：与线圈的大小、形状、圈数及有无：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关铁心有关5 5、磁场具有能量、磁场具有能量 课堂训练课堂训练1、演示自感的实验电路图如右图所示、演示自感的实验电路图如右图所示，L是电感线圈，是电感线圈，A1、A2是规格相同是规格相同的灯泡，的灯泡，R的阻值与的阻值与L的直流电阻值相的直流电阻值相同。当开关由断开到合上时，观察到同。当开关由断开到合上时，观察到的自感现象是的自感现象是 比比 先亮，最后先亮，最后达到同样亮。达到同样亮。 A2 A1 L A1R A2 S R12、上图中，电阻、上图中，电阻R的电阻值和电感的电阻值和电感L的自感系数都很的自感系数都很大，但大，但L的直流电阻值很小，的直流电阻值很小，A1、A2是两个规格相同是两个规格相同的灯泡。则当电键的灯泡。则当电键S闭合瞬间，闭合瞬间， 比比 先亮，最后先亮，最后 比比 亮亮 。 A1A2A2A1 课堂训练课堂训练3、如图所示的电路中，、如图所示的电路中，D1和和D2是是两个相同的小灯泡，两个相同的小灯泡，L是一个自感是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与系数相当大的线圈，其阻值与R相相同。在电键接通和断开时，灯泡同。在电键接通和断开时，灯泡D1和和D2亮暗的顺序是亮暗的顺序是A. 接通时接通时D1先达最亮，断开时先达最亮，断开时D1后灭后灭B. 接通时接通时D2先达最亮，断开时先达最亮，断开时D2后灭后灭C. 接通时接通时D1先达最亮，断开时先达最亮，断开时D2后灭后灭D. 接通时接通时D2先达最亮，断开时先达最亮，断开时D1后灭后灭D1 D2L RSA 课堂训练课堂训练 4、如图所示，、如图所示，L为自感系数较大的线为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开电键的瞬间会有断开电键的瞬间会有A . 灯灯A立即熄灭立即熄灭 B . 灯灯A慢慢熄灭慢慢熄灭C . 灯灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭突然闪亮一下再慢慢熄灭D . 灯灯A突然闪亮一下再突然熄灭突然闪亮一下再突然熄灭L AA