物理选修自感现象涡流公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

知识回顾知识回顾一、输电导线发热损失电能计算：一、输电导线发热损失电能计算：P损损=I2R二、减少输电导线发热损失电能办法：二、减少输电导线发热损失电能办法：减小输电线减小输电线R和和I三、减小输电线电阻办法：三、减小输电线电阻办法：1、选取电阻率小金属作导线材料、选取电阻率小金属作导线材料2、增大导线横截面、增大导线横截面3、综合：多股绞线、综合：多股绞线钢芯铝线钢芯铝线四、减小输电线电流办法四、减小输电线电流办法提升输电电压提升输电电压P输输=UI五、高压输电全过程；示意图和相关计算五、高压输电全过程；示意图和相关计算六、电网供电：六、电网供电：网络化，国际化。经济、可靠、质量高网络化，国际化。经济、可靠、质量高第1页第1页新课导入新课导入走在大街上，在走在大街上，在无轨电车转弯时，经无轨电车转弯时，经常能够看到电车弓形常能够看到电车弓形拾电器与电线接触位拾电器与电线接触位置打出火花来，这种置打出火花来，这种现象是怎么产生？学现象是怎么产生？学过这节课你就能找到过这节课你就能找到答案。答案。第2页第2页生活中尚有哪些与此相同现象呢？请生活中尚有哪些与此相同现象呢？请同窗们通过观看视频来理解一下。同窗们通过观看视频来理解一下。断电自感现象断电自感现象第3页第3页第4页第4页教学目的教学目的知识与能力知识与能力1知道什么是自感现象。知道什么是自感现象。2理解什么是电感器。理解什么是电感器。3理解什么是涡流。理解什么是涡流。4初步理解日光灯、电磁炉等家用电器初步理解日光灯、电磁炉等家用电器工作自感原理。工作自感原理。第5页第5页过程与办法过程与办法利用对自感现象想象培养想象能力，体验利用对自感现象想象培养想象能力，体验将物理知识应用于生活过程。将物理知识应用于生活过程。情感态度与价值观情感态度与价值观体会科技结果对生活广泛影响，培养对涡体会科技结果对生活广泛影响，培养对涡流现象广泛、神奇应用产生兴趣。流现象广泛、神奇应用产生兴趣。第6页第6页教学重难点教学重难点重点重点1自感现象。自感现象。2自感系数。自感系数。3涡流。涡流。难点难点1高压输电原理。高压输电原理。2如何减少电能输送时损失。如何减少电能输送时损失。第7页第7页本章导航本章导航一自感现象一自感现象二电感器二电感器三涡流及其应用三涡流及其应用第8页第8页第9页第9页1回顾：回顾：在做在做31-5（如右图）（如右图）试验时，由于线圈试验时，由于线圈A中电流中电流改变，它产生磁通量发生改改变，它产生磁通量发生改变，磁通量改变在线圈变，磁通量改变在线圈B中中激发了感应电动势。激发了感应电动势。互互感。感。思考：思考：假如没有线圈存在，线圈中电流改变假如没有线圈存在，线圈中电流改变会引起线圈会引起线圈A中激发感应电动势吗？中激发感应电动势吗？第10页第10页2自感现象：自感现象：由于导体本身电流发生改变而产生由于导体本身电流发生改变而产生电磁感应现象叫做电磁感应现象叫做自感现象自感现象。如：没有线圈存在，线圈如：没有线圈存在，线圈A中电流中电流改变引起磁通量改变，也会在它本身激改变引起磁通量改变，也会在它本身激发感应电动势。发感应电动势。然而，自感现象对于电路有什么影响然而，自感现象对于电路有什么影响呢？呢？让我们通过下面两个演示试验共同探让我们通过下面两个演示试验共同探究这个问题。究这个问题。第11页第11页演示演示11试验器材：试验器材：规格完全同样灯泡规格完全同样灯泡A1、A2，电键，电键S，滑动，滑动变阻器变阻器R，带铁芯线圈，带铁芯线圈，电源，导线若干。，电源，导线若干。第12页第12页2试验过程：试验过程：如上图，将灯泡如上图，将灯泡2与变阻器串联，与变阻器串联，灯泡灯泡1与带铁芯线圈串联，它们都连到与带铁芯线圈串联，它们都连到同一个电源上。闭合开关，调整变阻器使同一个电源上。闭合开关，调整变阻器使两个灯泡亮度相同，然后断开开关。两个灯泡亮度相同，然后断开开关。重新闭合重新闭合S，观测到什么现象？，观测到什么现象？3试验现象：试验现象：灯泡灯泡A2立刻正常发光，跟线圈立刻正常发光，跟线圈L串联串联灯泡灯泡A1逐步亮起来。逐步亮起来。第13页第13页4过程分析：过程分析：接通电路瞬间，电接通电路瞬间，电流增大，穿过线圈磁通流增大，穿过线圈磁通量也增长，在线圈中产量也增长，在线圈中产生感应电动势，由楞次生感应电动势，由楞次定律可知，它将阻碍原定律可知，它将阻碍原电流增长，因此电流增长，因此A1中电中电流只能逐步增大，流只能逐步增大，A1逐逐步亮起来。步亮起来。第14页第14页演示演示21试验器材：试验器材：小灯泡，电键小灯泡，电键S，滑动变阻器，滑动变阻器R，带铁芯线圈，电源，带铁芯线圈，电源，导线若干。导线若干。第15页第15页2试验过程：试验过程：如上图连接电路，开关闭合时，电流如上图连接电路，开关闭合时，电流分为两个支路，一路流过线圈，另一路分为两个支路，一路流过线圈，另一路流过灯泡。灯泡正常发光。流过灯泡。灯泡正常发光。把开关断开，注意观测小灯泡亮度。把开关断开，注意观测小灯泡亮度。3试验现象：试验现象：开始时灯泡正常发光，然而当开关开始时灯泡正常发光，然而当开关断开时，灯断开时，灯A先变得更亮后再熄灭。先变得更亮后再熄灭。第16页第16页4过程分析：过程分析：电路断开时，线圈中电路断开时，线圈中电流减小而造成磁通量发电流减小而造成磁通量发生改变，产生自感电动势生改变，产生自感电动势阻碍原电流减小，阻碍原电流减小，L中电流中电流只能从原值开始逐步减小，只能从原值开始逐步减小，S断开后，断开后，L与与A构成闭合构成闭合回路，回路，L中电流从中电流从A中流过，中流过，因此因此A不会马上熄灭，而不会马上熄灭，而能连续一段发光时间，过能连续一段发光时间，过一段时间后才熄灭。一段时间后才熄灭。第17页第17页1导体中电流改变时，本身产生感应电导体中电流改变时，本身产生感应电动势，这个感应电动势动势，这个感应电动势阻碍阻碍原电流改变。原电流改变。2自感电动势：自感电动势：在自感现象中产生感应电动势，叫做在自感现象中产生感应电动势，叫做自感自感电动势电动势。注意：是。注意：是“阻碍阻碍”不是不是“制止制止”，电流本来怎么改变还是怎么变，只是改变，电流本来怎么改变还是怎么变，只是改变变慢了，即对电流改变起延迟作用。变慢了，即对电流改变起延迟作用。第18页第18页第19页第19页1电感器：电感器：电路中线圈又叫电路中线圈又叫电感器电感器。2自感系数自感系数L：（1）描述电感器性能，简称）描述电感器性能，简称自感或电感自感或电感。（2）L大小影响原因：大小影响原因：由线圈本身特性所由线圈本身特性所决定，与线圈是否通电无关它跟线圈形状、决定，与线圈是否通电无关它跟线圈形状、长短、匝数、有无铁芯等原因相关，线圈越长，长短、匝数、有无铁芯等原因相关，线圈越长，单位长度上匝数越多，截面积越大，自感系数单位长度上匝数越多，截面积越大，自感系数就越大就越大，有铁芯时线圈自感系数比没有铁芯时，有铁芯时线圈自感系数比没有铁芯时要大得多。要大得多。第20页第20页3电感器特性：电感器特性：阻碍电流改变，对交流电有阻碍电流改变，对交流电有阻碍作用阻碍作用。4上节学到变压器，事实上也是电感器。上节学到变压器，事实上也是电感器。为了与自感线圈相区别，有时说变压器时一个为了与自感线圈相区别，有时说变压器时一个互感器互感器。5应用：应用：自感现象在电工技术和电子技术有广泛应用。自感现象在电工技术和电子技术有广泛应用。如日光灯电子镇流器中有电阻器、电容器、电如日光灯电子镇流器中有电阻器、电容器、电感器。感器。第21页第21页日光灯电子镇流器中有电阻器、电容器、电感器日光灯电子镇流器中有电阻器、电容器、电感器第22页第22页日光灯结构日光灯结构第23页第23页第24页第24页第25页第25页6危害：危害：在切断自感系数很大，电流很强电路瞬在切断自感系数很大，电流很强电路瞬间，产生很高自感电动势，形成电弧，在这间，产生很高自感电动势，形成电弧，在这类电路中应采用特制开关，精密电阻可采用类电路中应采用特制开关，精密电阻可采用双线并绕来清除自感现象。双线并绕来清除自感现象。有自感电路被切有自感电路被切断时也许产生有危害断时也许产生有危害电弧电弧第26页第26页第27页第27页1涡流：涡流：通过上面学习我们结识到，变压器原线圈通过上面学习我们结识到，变压器原线圈中电流不但在副线圈中产生感应电动势，还会中电流不但在副线圈中产生感应电动势，还会在原线圈本身产生感应电动势。在原线圈本身产生感应电动势。其实，其实，变压器铁芯也是导体变压器铁芯也是导体，改变磁通量，改变磁通量也会在铁芯中产生感应电流。也会在铁芯中产生感应电流。普通来说，只要空间有改变磁通量，其中普通来说，只要空间有改变磁通量，其中导体中就会产生感应电流。普通我们把这种感导体中就会产生感应电流。普通我们把这种感应电流叫做应电流叫做涡流涡流。第28页第28页2应用：应用：（1）电磁炉）电磁炉涡流同其它电流同样，通过电阻时会产生涡流同其它电流同样，通过电阻时会产生热。利用涡流热效应能够制成一个新型炉灶热。利用涡流热效应能够制成一个新型炉灶电磁炉电磁炉在电磁炉炉盘下有一个线圈，里面通过交在电磁炉炉盘下有一个线圈，里面通过交变电流，它能使炉盘上面得金属中产生涡流，变电流，它能使炉盘上面得金属中产生涡流，从而生热。从而生热。第29页第29页（2）金属探测器）金属探测器用于安全检查用于安全检查“门门”。导线沿着。导线沿着“门门框框”绕城线圈，金属绕城线圈，金属物品通过物品通过“门门”时产时产生涡流，涡流磁场又生涡流，涡流磁场又反过来影响线圈中电反过来影响线圈中电流，引起报警。流，引起报警。第30页第30页3危害：危害：涡流热效应在许多场合是有害。涡流热效应在许多场合是有害。如，在电机、变压器中，为了增强磁场，它如，在电机、变压器中，为了增强磁场，它们绕组都绕在铁芯上。当绕组中通过交流时，在们绕组都绕在铁芯上。当绕组中通过交流时，在铁芯中产生涡流，这会使铁芯过热，消耗电能，铁芯中产生涡流，这会使铁芯过热，消耗电能，破坏绝缘。破坏绝缘。4预防：预防：为了减少涡流，铁芯都为了减少涡流，铁芯都用电阻率很大硅钢片叠成。用电阻率很大硅钢片叠成。硅钢片表面要通过处理，生硅钢片表面要通过处理，生成不导电氧化层，能够进一成不导电氧化层，能够进一步减小涡流。步减小涡流。第31页第31页课堂小结课堂小结1自感现象自感现象（1）自感现象定义）自感现象定义（2）开关闭合时自感现象）开关闭合时自感现象（3）开关断开时自感现象）开关断开时自感现象2电感器电感器（1）电感器定义）电感器定义（2）自感系数）自感系数（3）日光灯电子镇流器）日光灯电子镇流器3涡流涡流（1）涡流定义）涡流定义（2）涡流应用、危害及预防）涡流应用、危害及预防第32页第32页高考链接高考链接【07海南卷】在如图所表示电路中，、海南卷】在如图所表示电路中，、b为两为两个完全相同灯泡，个完全相同灯泡，L为自感线圈，为自感线圈，E为电源，为电源，S为开为开关，关于两灯泡点亮和熄灭先后顺序，下列说法正关，关于两灯泡点亮和熄灭先后顺序，下列说法正确是（确是（）A合上开关，合上开关，a先亮，先亮，b后亮；后亮；断开开关，断开开关，a、b同时熄灭同时熄灭B合上开关，合上开关，b先亮，先亮，a后亮；后亮；断开开关，断开开关，a先熄灭，先熄灭，b后熄灭后熄灭C合上开关，合上开关，b先亮，先亮，a后亮；后亮；断开开关，断开开关，a、b同时熄灭同时熄灭D合上开关，合上开关，a、b同时亮；断同时亮；断开开关，开开关，b先熄灭，先熄灭，a后熄灭后熄灭C第33页第33页【江苏卷】如图所表示电路中，三个相同灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感电阻忽略不计电键K从闭合状态忽然断开时，下列判断正确有（）Aa先变亮，然后逐步变暗Bb先变亮，然后逐步变暗Cc先变亮，然后逐步变暗Db、c都逐步变暗AD第34页第34页课堂练习课堂练习1如图示电路，合上如图示电路，合上S时，发觉电流表时，发觉电流表A1向右偏，则当断开向右偏，则当断开S瞬间，电流表瞬间，电流表A1、A2指针偏转情况是（）指针偏转情况是（）AA1向左，向左，A2向右向右BA1向右，向右，A2向左向左CA1、A2都向右都向右DA1、A2都向左都向左第35页第35页2如图所表示，多匝电感线圈电阻和电如图所表示，多匝电感线圈电阻和电池内阻都忽略不计，两个电阻阻值都是池内阻都忽略不计，两个电阻阻值都是R，电键电键S本来打开，电流为本来打开，电流为I0，今合上电键将一，今合上电键将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，这电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，这电动势（）电动势（）A 有阻碍电流作用，最后电有阻碍电流作用，最后电流由流由I0 减少到零减少到零B 有阻碍电流作用，最后电有阻碍电流作用，最后电流总小于流总小于I0 C 有阻碍电流增大作用，因有阻碍电流增大作用，因而电流而电流I0保持不变保持不变D 有阻碍电流增大作用，但有阻碍电流增大作用，但电流最后还是增大到电流最后还是增大到2I0 D第36页第36页3关于日光灯工作原理，下列说法正关于日光灯工作原理，下列说法正确（）确（）A 镇流器作用是将交流电变为直流电镇流器作用是将交流电变为直流电B 在日光灯启动阶段，镇流器能提供一在日光灯启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，使灯管开始工作个瞬时高压，使灯管开始工作C日光灯正常发光时，启动器两个触片日光灯正常发光时，启动器两个触片是分离是分离D日光灯发出柔和白光是由汞原子受到日光灯发出柔和白光是由汞原子受到激发后直接辐射激发后直接辐射BC第37页第37页教材习题答案教材习题答案 1答：这个装置实际就是个变压器，因此答：这个装置实际就是个变压器，因此当一个线圈中通有交变电流时，另一个线圈上能当一个线圈中通有交变电流时，另一个线圈上能够产生感应电动势。够产生感应电动势。2答：能，由于线圈还能形成通路。答：能，由于线圈还能形成通路。3答：在线圈中加入一根铁棒后，由于铁答：在线圈中加入一根铁棒后，由于铁棒被磁化，因此跟不加铁棒相比，在加上相同交棒被磁化，因此跟不加铁棒相比，在加上相同交变电流时，磁通量改变率大大增长。产生感应电变电流时，磁通量改变率大大增长。产生感应电动势也将大大增长，线圈自感系数也将增长。动势也将大大增长，线圈自感系数也将增长。第38页第38页 4答：交流电频率提升后，磁通量改答：交流电频率提升后，磁通量改变率变大，感应电动势、感应电流变大，变率变大，感应电动势、感应电流变大，涡流产生热增长。涡流产生热增长。5答：灯泡延时发光及闪亮一下，这答：灯泡延时发光及闪亮一下，这时电能起源应时磁场能。这个现象阐明断时电能起源应时磁场能。这个现象阐明断电自感现象仍是遵守能量守恒定律。电自感现象仍是遵守能量守恒定律。第39页第39页第40页第40页