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2019-2020年高中物理 3.6《自感現(xiàn)象 渦流》學(xué)案 新人教版選修1-1 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．了解什么是自感現(xiàn)象、自感系數(shù)和渦流，知道影響自感系數(shù)大小的因素． 2．了解自感現(xiàn)象的利用及其危害的防止． 3．初步了解日光燈、電磁爐等家用電器工作的自感原理． 自主學(xué)習(xí) 【問題1】產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的條件是磁通量發(fā)生變化，如果通過線圈本身的電流有變化，使通過線圈的磁通量改變，線圈還能不能產(chǎn)生電動(dòng)勢？ 【問題2】認(rèn)識自感現(xiàn)象與自感電動(dòng)勢 ①自感現(xiàn)象： ； ②自感電動(dòng)勢： ． 【問題3】自感現(xiàn)象對電路有什么影響？自感線圈中的電動(dòng)勢對電路又有什么影響？ 【問題4】從電視機(jī)或充電器等電器的電路板中找出電路中的線圈，也可以從日光燈電子鎮(zhèn)流器中找到一些線圈，比較一下各線圈的長短、大小、粗細(xì)等方面的區(qū)別．這些線圈即電感器的性能可以用什么來表示？該性能與哪些因素有關(guān)？ 【問題5】舉例說明自感現(xiàn)象的危害與應(yīng)用？渦流是怎樣產(chǎn)生的？試舉例說明渦流在生產(chǎn)與生活中的應(yīng)用？ ①危害： ； ②應(yīng)用： ． ③渦流： ； ④渦流的應(yīng)用： ． 合作探究 【問題1】實(shí)驗(yàn)探究：通電自感與斷電自感 E S A L E S R L A1 A2 圖 5.6-2 圖 5.6-1 （1）利用已有的器材（直流電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、兩個(gè)相同的燈泡、自感線圈）按圖5.6-1和圖5.6-2分別連接好電路． ①在圖5.6-1中，先閉合開關(guān)，調(diào)整變阻器，使兩個(gè)燈泡亮度相同，然后斷開開關(guān)．重新閉合開關(guān)，在開關(guān)閉合瞬間，燈泡A1的亮度變化情況是 ，燈光A2的亮度變化情況是 ． ②在圖5.6-2中，先閉合開關(guān)，再斷開開關(guān)時(shí)，觀察燈泡A的亮度變化情況． （2） 理論探究（討論交流）：為什么燈泡會(huì)出現(xiàn)逐漸變亮或逐漸變暗的現(xiàn)象？ 【問題2】探究自感現(xiàn)象中的電流 E S A L 圖 5.6-3 a b （1）如圖5.6-3所示的電路，L為自感線圈，A是一個(gè)燈泡，E是電源，當(dāng)S閉合瞬間，通過電燈的電流方向是 ．當(dāng)S切斷瞬間，通過電燈的電源方向是 ． （2）理論探究（討論交流）：為什么前、后通過燈泡的電流方向會(huì)相反呢？ 【問題3】探究影響自感系數(shù)的因素 （1）在“問題1”的兩個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)中，分別改用不同長度、大小及匝數(shù)的線圈，以及在線圈中插有鐵芯和抽去鐵芯的情況下再重做以上實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何異同？ （2）理論探究：自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢與線圈是否有關(guān)？可能與線圈的哪些因素有關(guān)？自感系數(shù)的單位： ，1mH = H，1μH = H． 【問題4】探究自感現(xiàn)象的危害與應(yīng)用 （1）討論：由無軌電車轉(zhuǎn)彎時(shí)，弓形拾電器與電線接觸的位置打出火花的現(xiàn)象，展開討論哪些現(xiàn)象中要避免自感帶來的危害？在哪些現(xiàn)象中需要應(yīng)用自感現(xiàn)象？ （2）小發(fā)明：設(shè)想一些應(yīng)用自感現(xiàn)象的方案 【問題5】渦流及應(yīng)用 （1）渦流是如何產(chǎn)生的？渦流的主要作用有哪些？ （2）電流頻率的高低對渦流有什么影響？如何減小渦流？ 課堂檢測 A 1．線圈的自感系數(shù)大小的下列說法中，正確的是 （ ） A．線圈越長，而其他條件相同時(shí)，自感系數(shù)越小 B．線圈匝數(shù)越多，而其他條件相同時(shí)，自感系數(shù)越大 C．同一線圈，插有鐵芯時(shí)線圈的自感系數(shù)會(huì)變小 D．線圈的自感系數(shù)與線圈的長度、匝數(shù)以及是否有鐵芯等都無關(guān) 2．當(dāng)線圈中電流改變時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，自感電動(dòng)勢方向與原電流方向( ) A．總是相反 B．總是相同 C．電流增大時(shí)，兩者方向相同 D．電流減小時(shí)，兩者方向相同 E S A L 圖 5.6-4 3．如圖5.6-4所示，開關(guān)S閉合且達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，小燈泡能正常發(fā)光．則當(dāng)閉合S和斷開S的瞬間能觀察到的現(xiàn)象分別是(　) A．小燈泡慢慢亮；小燈泡立即熄滅 B．小燈泡立即亮；小燈泡立即熄滅 C．小燈泡慢慢亮；小燈泡比原來更亮一下再慢慢熄滅 D．小燈泡立即亮；小燈泡比原來更亮一下再慢慢熄滅 4．日光燈的電子鎮(zhèn)流器是利用 工作的；而電磁爐和金屬探測器是利用_ 工作的． B 圖 5.6-5 5．制做精密電阻時(shí)，為了消除在使用中由于電流的變化引起的自感現(xiàn)象，用電阻絲繞制電阻時(shí)采用如圖5.6-5所示的雙線繞法，其道理是 （ ） A．電路電流變化時(shí)，兩根導(dǎo)線中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢相互抵消 B．電路電流變化時(shí)，兩根導(dǎo)線中產(chǎn)生的自感電流相互抵消 C．電路電流變化時(shí)，兩個(gè)線圈中的磁通量相互抵消 D．以上說法都不正確 6．電磁爐是利用渦流加熱的，它利用交變電流通過線圈產(chǎn)生變化磁場，當(dāng)磁場內(nèi)的磁感線通過鍋底時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使鍋體本身高速發(fā)熱，從而達(dá)到烹飪食物的目的．因此，下列的鍋類或容器中，不適用于電磁爐的是 （ ） A．煮中藥的瓦罐 B．不銹鋼鍋 C．平底鑄鐵炒鍋 D．塑料盆 7．如圖5.6-6所示，A和B是電阻為R的電燈，L是自感系數(shù)較大的線圈，當(dāng)S1閉合、S2斷開且電路穩(wěn)定時(shí)，A、B亮度相同，再閉合S2，待電路穩(wěn)定后將S1斷開，下列說法中正確的是 （ ） b c d R L E S1 S2 A B 圖 5.6-6 a A．B燈立即熄滅 B．A燈將比原來更亮一些后再熄滅 C．有電流通過B燈，方向?yàn)閏→d D．有電流通過A燈，方向?yàn)閍→b 學(xué)有所得 【自主學(xué)習(xí)】問題1 能產(chǎn)生電動(dòng)勢 問題2 ①導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 ②自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢 問題3 電路中自感的作用是阻礙電流的變化，自感線圈的電動(dòng)勢是阻礙線圈中電流的變化 問題4 自感系數(shù) 線圈越大、匝數(shù)越多、線圈中加入鐵芯，自感系數(shù)越大 問題5 ①切斷高壓電路時(shí)產(chǎn)生有害的電弧　　　②在電視機(jī)、電磁爐等的應(yīng)用　　?、郛?dāng)空間有變化的磁通量，處于其中的導(dǎo)體將產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流即渦流 ④真空冶煉爐、金屬探測器、機(jī)場“安全門” 【合作探究】問題1 （1）①逐漸亮起來，立刻正常發(fā)光 ②燈泡A逐漸熄滅或者出現(xiàn)閃亮一下再熄滅 （2）圖5.6-1中，電路接通時(shí)，電流由零開始增加，穿過線圈L的磁通量逐漸增加，L中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的方向與原來的電流方向相反，阻礙L中電流增加，即推遲了電流達(dá)到正常值的時(shí)間． 圖5.6-2中，當(dāng)S斷開時(shí)，L中的電流突然減弱，穿過L的磁通量逐漸減少，L中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，方向與原電流方向相同，阻礙原電流減?。甃相當(dāng)于一個(gè)電源，此時(shí)L與A構(gòu)成閉合回路，故A中還有一段持續(xù)電流．若流過A的電流比原電流大，則燈A將閃亮一下再慢慢熄滅 問題2 （1）ab ba （2）當(dāng)S切斷瞬間，由于電源提供給燈泡A及線圈的電流立即消失，因此線圈要產(chǎn)生一個(gè)和原電流方向相同的自感電動(dòng)勢來阻礙原電流減小，所以線圈此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電源，產(chǎn)生的自感電流流經(jīng)A時(shí)的方向是ba． 問題3 （1）可以觀察到利用不同的線圈做實(shí)驗(yàn)時(shí)，燈泡亮暗的程度以及時(shí)間上有差別．（2）有關(guān) 與線圈的長度、大小、匝數(shù)及有無鐵芯都有關(guān)．H 10-3 10-6 問題4 （1）例如：防高壓放電開關(guān)的設(shè)計(jì) 日光燈中應(yīng)用自感現(xiàn)象的高壓，啟動(dòng)日光燈正確工作． 問題5 （1）渦流是因?yàn)橛捎趯?dǎo)體中的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電流，主要作用有熱效應(yīng)． （2）電流頻率越高，渦流越強(qiáng) 減小電流的頻率或增大電阻 【課堂檢測】 1．B 2．D 3．A 4．自感現(xiàn)象 渦流 5．C 6．AD 7．A