2022年高中物理 3.6《自感現(xiàn)象 渦流》學案 新人教版選修1-1

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1、2022年高中物理 3.6《自感現(xiàn)象 渦流》學案 新人教版選修1-1 學習目標 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. 自主學習 【問題1】產(chǎn)生感應(yīng)電動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)生電動勢? 【問題2】認識自感現(xiàn)象與自感電動勢 ①自感現(xiàn)象: ; ②自感電動勢:

2、 . 【問題3】自感現(xiàn)象對電路有什么影響?自感線圈中的電動勢對電路又有什么影響? 【問題4】從電視機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: ;

3、 ②應(yīng)用: . ③渦流: ; ④渦流的應(yīng)用: . 合作探究 【問題1】實驗探究: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)、滑動變阻器、兩個相同的燈泡、自感線圈)按

4、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,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

5、的電路,L為自感線圈,A是一個燈泡,E是電源,當S閉合瞬間,通過電燈的電流方向是 .當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”的兩個探究性實驗中,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驗,觀察實驗結(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

6、: ,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,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 ( )

7、 A.線圈越長,而其他條件相同時,自感系數(shù)越小 B.線圈匝數(shù)越多,而其他條件相同時,自感系數(shù)越大 C.同一線圈,插有鐵芯時線圈的自感系數(shù)會變小 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.當線圈中電流改變時,線圈中會產(chǎn)生自感電動勢,自感電動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,兩者方向相同 D.電流減小時,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閉合且達到穩(wěn)定時,小燈泡能正常發(fā)光.則當閉合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

8、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,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,兩根導線中產(chǎn)生的自感電動勢相互抵消 B.電路電流變化時,兩根導線中產(chǎn)生的自感電流相互抵消 C.電路電流變化時,兩個線圈中的磁通量相互抵消 D.以上說法都不

9、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,當磁場內(nèi)的磁感線通過鍋底時,即會產(chǎn)生無數(shù)小渦流,使鍋體本身高速發(fā)熱,從而達到烹飪食物的目的.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S1閉合、S2斷開且電路穩(wěn)定時,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

10、 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,方向為c→d D.有電流通過A燈,方向為a→b 學有所得 【自主學習】問題1 能產(chǎn)生電動勢 問題2 ①導體本身電流發(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切斷高壓電路時產(chǎn)生有害的電弧  ?、谠陔娨暀C、電磁爐等的應(yīng)用   ③當空間有變化的磁通量,處于其中的導體將產(chǎn)生感應(yīng)電流,這

11、種感應(yīng)電流即渦流 ④真空冶煉爐、金屬探測器、機場“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,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,即推遲了電流達到正常值的時間. 圖5.6-2中,當S斷開時,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)電動勢,方向與原電流方向相同,阻礙原電流減?。甃相當于一個電源,此時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

12、 問題2 (1)ab ba (2)當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)生一個和原電流方向相同的自感電動勢來阻礙原電流減小,所以線圈此時相當于一個電源,產(chǎn)生的自感電流流經(jīng)A時的方向是ba. 問題3 (1)可以觀察到利用不同的線圈做實驗時,燈泡亮暗的程度以及時間上有差別.(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 日光燈中應(yīng)用自感現(xiàn)象的高壓,啟動日光燈正確工作. 問題5 (1)渦流是因為由于導體中的磁通量發(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 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

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