4.6---4.7----互感和自感----渦流--電磁阻尼和電磁驅(qū)動

1、 . . . . 9/9學(xué)大教育個性化教學(xué)輔導(dǎo)教案學(xué)科：任課教師：學(xué)管教師：授課年級學(xué)?？傉n時第課教學(xué)課題互感和自感渦流 電磁阻尼和電磁驅(qū)動教學(xué)目標(biāo)1知道什么是互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象。2知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理量，知道它的單位與其大小的決定因素。3知道自感現(xiàn)象的利與弊與對它們的利用和防止。4能夠通過電磁感應(yīng)局部知識分析通電、斷電自感現(xiàn)象的原因與磁場的能量轉(zhuǎn)化問題。5知道渦流是如何產(chǎn)生的。6知道渦流對我們有不利和有利的兩方面，以與如何利用和防止。7知道電磁阻尼和電磁驅(qū)動。難點(diǎn)重點(diǎn)重點(diǎn)：1自感現(xiàn)象。2自感系數(shù)。3渦流的概念與其應(yīng)用。4電磁阻尼和電磁驅(qū)動的實(shí)例分析。難點(diǎn)：1、分析自感現(xiàn)象。2

2、、電磁阻尼和電磁驅(qū)動的實(shí)例分析。課前檢查作業(yè)完成情況：優(yōu)良中差建議_課前回顧在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？引起回路磁通量變化的原因有哪些？課堂教學(xué)過程一、互感和自感【知識要點(diǎn)】1、互感現(xiàn)象在法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它產(chǎn)生的磁場就發(fā)生變化，變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生感生電場，在感生電場的作用下，另一個線圈中的自由電荷定向運(yùn)動，于是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當(dāng)一個線圈中電流變化，在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱為互感?；ジ鞋F(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，稱為互感電動勢。利用互感現(xiàn)象，可以把能量

3、從一個線圈傳遞到另一個線圈。因此，互感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。如變壓器，收音機(jī)里的磁性天線。2、自感現(xiàn)象請思考第二個問題：當(dāng)電路自身的電流發(fā)生變化時，會不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？下面首先來觀察演示實(shí)驗(yàn)。課件演示1通電自感現(xiàn)象。如下圖，A1、A2是規(guī)格完全一樣的燈泡。閉合電鍵S，調(diào)節(jié)變阻器R，使A1、A2亮度一樣，再調(diào)節(jié)R1，使兩燈正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)S。重新閉合S，觀察到什么現(xiàn)象？實(shí)驗(yàn)反復(fù)幾次現(xiàn)象：跟變阻器串聯(lián)的燈泡A2立刻正常發(fā)光，跟線圈L串聯(lián)的燈泡A1逐漸亮起來。提問：為什么A1比A2亮得晚一些？試用所學(xué)知識楞次定律加以分析說明。 電路接通時，電流由零開始增加，穿過線圈L的磁

4、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(dá)到正常值的時間。課件演示2斷電自感。如下圖，接通電路，待燈泡A正常發(fā)光。然后斷開電路，觀察到什么現(xiàn)象？現(xiàn)象：S斷開時，A燈突然閃亮一下才熄滅。提問：為什么A燈不立刻熄滅？ 當(dāng)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，方向與原電流方向一樣，阻礙原電流減小。L相當(dāng)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。燈A閃亮一下，說明流過A的電流比原電流大。用多媒體課件在屏幕上打出it變化圖，如以下圖所示.結(jié)論：導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。自感

5、現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫自感電動勢。自感電動勢的大小與線圈中電流的變化率成正比，與線圈的自感系數(shù)L成正比。寫成公式為E =LL叫自感系數(shù)呢，自感系數(shù)是用來表示線圈的自感特性的物理量。 實(shí)驗(yàn)說明，線圈越大，越粗，匝數(shù)越多，自感系數(shù)越大。另外，帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時大得多。自感系數(shù)的單位：亨利，符號H，更小的單位有毫亨mH、微亨H 1H=103 mH 1H=106H4磁場的能量提問：在斷電自感的實(shí)驗(yàn)中，為什么開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光會持續(xù)一段時間？甚至?xí)仍瓉砀粒拷滩淖詈笠欢握f，線圈能夠表達(dá)電的“慣性，應(yīng)該怎樣理解？電的“慣性大小與什么有關(guān)？當(dāng)線圈通電瞬間和斷電瞬間，自感電動勢都要阻礙線

6、圈中電流的變化，使線圈中的電流不能立即增大到最大值或不能立即減小為零，因此可以借用力學(xué)中的術(shù)語，說線圈能夠表達(dá)電的“慣性。線圈的自感系數(shù)越大，這個現(xiàn)象越明顯，可見，電的“慣性大小決定于線圈的自感系數(shù)。【實(shí)例探究】自感現(xiàn)象的分析與判斷【例1】如下圖，電路甲、乙中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡D發(fā)光。那么 A在電路甲中，斷開S，D將逐漸變暗B在電路甲中，斷開S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗C在電路乙中，斷開S，D將漸漸變暗D在電路乙中，斷開S，D將變得更亮，然后漸漸變暗正確選項(xiàng)為AD【例2】如下圖，自感線圈的自感系數(shù)很大，電阻為零。電鍵K原來是合上的，在K斷開后，

7、分析：1假設(shè)R1R2，燈泡的亮度怎樣變化？2假設(shè)R1R2，燈泡的亮度怎樣變化？1因R1R2，即I1I2，所以小燈泡在K斷開后先突然變到某一較暗狀態(tài)，再逐漸變暗到最后熄滅。2因R1R2，即I1I2，小燈泡在K斷開后電流從原來的I2突變到I1方向相反，然后再漸漸變小，最后為零，所以燈泡在K斷開后先變得比原來更亮，再逐漸變暗到熄滅?！眷柟叹毩?xí)】1以下關(guān)于自感現(xiàn)象的說法中，正確的選項(xiàng)是 A自感現(xiàn)象是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象B線圈中自感電動勢的方向總與引起自感的原電流的方向相反C線圈中自感電動勢的大小與穿過線圈的磁通量變化的快慢有關(guān)D加鐵芯后線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時要大2關(guān)于線圈

8、的自感系數(shù)，下面說確的是 A線圈的自感系數(shù)越大，自感電動勢一定越大B線圈中電流等于零時，自感系數(shù)也等于零C線圈中電流變化越快，自感系數(shù)越大D線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素與有無鐵芯決定3磁通量的單位是_，磁感強(qiáng)度的單位是_，自感系數(shù)的單位是_。4如下圖，L為一個自感系數(shù)大的自感線圈，開關(guān)閉合后，小燈能正常發(fā)光，那么閉合開關(guān)和斷開開關(guān)的瞬間，能觀察到的現(xiàn)象分別是 A小燈逐漸變亮，小燈立即熄滅B小燈立即亮，小燈立即熄滅C小燈逐漸變亮，小燈比原來更亮一下再慢慢熄滅D小燈立即亮，小燈比原來更亮一下再慢慢熄滅5如下圖是一演示實(shí)驗(yàn)的電路圖。圖中L是一帶鐵芯的線圈，A是一燈泡。起初，開關(guān)處于閉合狀態(tài)，電路是

9、接通的。現(xiàn)將開關(guān)斷開，那么在開關(guān)斷開的瞬間，通過燈泡A的電流方向是從_端經(jīng)燈泡到_端.這個實(shí)驗(yàn)是用來演示_現(xiàn)象的。6如下圖的電路中，燈泡A1、A2的規(guī)格完全一樣，自感線圈L的電阻可以忽略，以下說法中正確的選項(xiàng)是 A當(dāng)接通電路時，A2先亮，A1后亮，最后A2比A1亮B當(dāng)接通電路時，A1和A2始終一樣亮C當(dāng)斷開電路時，A1和A2都過一會兒熄滅D當(dāng)斷開電路時，A2立即熄滅，A1過一會兒熄滅7如下圖電路中，A1、A2是兩只一樣的電流表，電感線圈L的直流電阻與電阻R阻值相等.下面判斷正確的選項(xiàng)是 A開關(guān)S接通的瞬間，電流表A1的讀數(shù)大于A2的讀數(shù)B開關(guān)S接通的瞬間，電流表A1的讀數(shù)小于A2的讀數(shù)C開關(guān)S

10、接通電路穩(wěn)定后再斷開的瞬間，電流表A1的讀數(shù)大于A2的讀數(shù)D開關(guān)S接通電路穩(wěn)定后再斷開的瞬間，電流表A1數(shù)等于A2的讀數(shù) 8如下圖，L是電感足夠大的線圈，其直流電阻可忽略不計，D1和D2是兩個一樣的燈泡，假設(shè)將電鍵S閉合，等燈泡亮度穩(wěn)定后，再斷開電鍵S，那么 A電鍵S閉合時，燈泡D1、2同時亮，然后D1會變暗直到不亮，D2更亮B電鍵S閉合時，燈泡D1很亮，D2逐漸變亮，最后一樣亮C電鍵S斷開時，燈泡D2隨之熄滅，而D1會亮一下后才熄滅D電鍵S斷開時，燈泡D1隨之熄滅，而D2會更亮后一下才熄滅二、渦流 電磁阻尼和電磁驅(qū)動【知識要點(diǎn)】1、渦流渦流生熱實(shí)驗(yàn)。在可拆變壓器的一字鐵下面加一塊厚約2 mm

11、的鐵板，鐵板垂直于鐵芯里磁感線的方向。在原線圈接交流電。幾分鐘后，會發(fā)現(xiàn)鐵芯和鐵板的溫度升高。 為什么鐵芯和鐵板會發(fā)熱呢？原來在鐵芯和鐵板中有渦流產(chǎn)生。閱讀教材，了解什么叫渦流？當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時，這個線圈附近的導(dǎo)體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流看起來很像水的旋渦，所以叫做渦流。分析：如下圖，線圈接入反復(fù)變化的電流，某段時間，假設(shè)電流變大，那么其磁場變強(qiáng)，根據(jù)麥克斯韋理論，變化的磁場激發(fā)出感生電場。導(dǎo)體可以看作是由許多閉合線圈組成的，在感生電場作用下，這些線圈中產(chǎn)生了感生電動勢，從而產(chǎn)生渦旋狀的感應(yīng)電流。由于導(dǎo)體存在電阻，當(dāng)電流在導(dǎo)體中流動時，就會產(chǎn)生電熱，這就是渦流的熱效應(yīng)。課件演示1渦

12、流的產(chǎn)生過程，增強(qiáng)感性認(rèn)識。 因?yàn)殍F板中的渦流很強(qiáng)，會產(chǎn)生大量的熱。而鐵芯中的渦流被限制在狹窄的薄片之，回路的電阻很大，渦流大為減弱，渦流產(chǎn)生的熱量也減少。2、電磁阻尼導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。課件演示2電磁阻尼。按照教材“做一做中表達(dá)的容，演示電表指針在偏轉(zhuǎn)過程中受到的電磁阻尼現(xiàn)象。 課件演示3如下圖，彈簧下端懸掛一根磁鐵，將磁鐵托起到某高度后釋放，磁鐵能振動較長時間才停下來。如果在磁鐵下端放一固定線圈，磁鐵會很快停下來。上述現(xiàn)象說明了什么？當(dāng)磁鐵穿過固定的閉合線圈時，在閉合線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場會

13、阻礙磁鐵和線圈靠近或離開，也就是磁鐵振動時除了空氣阻力外，還有線圈的磁場力作為阻力，安培阻力較相對較大，因而磁鐵會很快停下來。3、電磁驅(qū)動 課件演示4電磁驅(qū)動。磁場相對于導(dǎo)體運(yùn)動時，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動起來，這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動。交流感應(yīng)電動機(jī)就是應(yīng)用電磁驅(qū)動的原理工作的。簡要介紹交流感應(yīng)電動機(jī)的工作過程?！緦?shí)例探究】渦流的應(yīng)用【例1】如下圖是高頻焊接原理示意圖線圈以高頻變化的電流時，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過焊縫產(chǎn)生大量熱量，將金屬融化，把工件焊接在一起，而工件其他局部發(fā)熱很少，以下說確的是 A電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快B電流變

14、化的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快C工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小D工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大答案：AD【鞏固練習(xí)】1如下圖，一塊長方形光滑鋁板水平放在桌面上，鋁板右端拼接一根與鋁板等厚的條形磁鐵，一質(zhì)量分布均勻的閉合鋁環(huán)以初速度v從板的左端沿中線向右端滾動，那么 A鋁環(huán)的滾動速度將越來越小 B鋁環(huán)將保持勻速滾動C鋁環(huán)的運(yùn)動將逐漸偏向條形磁鐵的N極或S極D鋁環(huán)的運(yùn)動速率會改變，但運(yùn)動方向?qū)⒉粫l(fā)生改變答案：B2如下圖，閉合金屬環(huán)從曲面上 h高處滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)環(huán)的初速為零，摩擦不計，曲面處在圖示磁場中，那么 A假設(shè)是勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度

15、小于 hB假設(shè)是勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度等于hC假設(shè)是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度等于hD假設(shè)是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾上的高度小于h答案：BD3如下圖，在光滑水平面上固定一條形磁鐵，有一小球以一定的初速度向磁鐵方向運(yùn)動，如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運(yùn)動，那么小球的材料可能是 A鐵 B木C銅 D鋁答案：CD4如下圖，圓形金屬環(huán)豎直固定穿套在光滑水平導(dǎo)軌上，條形磁鐵沿導(dǎo)軌以初速度v0向圓環(huán)運(yùn)動，其軸線在圓環(huán)圓心，與環(huán)面垂直，那么磁鐵在穿過環(huán)過程中，做_運(yùn)動選填“加速、“勻速或“減速答案：減速5如下圖，在O點(diǎn)正下方有一個具有理想邊界的磁場，銅環(huán)在A點(diǎn)由靜止釋放向右擺至最高點(diǎn)B不考慮空氣阻力，那么以下說確的是 AA、B兩點(diǎn)

16、在同一水平線BA點(diǎn)高于B點(diǎn)CA點(diǎn)低于B點(diǎn)D銅環(huán)將做等幅擺動答案：B課堂檢測聽課與知識掌握情況反應(yīng)：_。測試題(累計不超過20分鐘)_道；成績_；教學(xué)需:加快;保持;放慢;增加容課后鞏固作業(yè)題; 鞏固復(fù)習(xí) ; 預(yù)習(xí)布置_組長簽字教學(xué)組長簽字：教師課后賞識評價教師最欣賞的地方：教師想知道的事情：教師的建議：【課后練習(xí)】1如下圖，L是自感系數(shù)較大的一個線圈，電源的電動勢為6 V，開關(guān)S已閉合，當(dāng)S斷開時，在L中出現(xiàn)的自感電動勢E=100 V。此時a、b兩點(diǎn)間的電勢差2如下圖的電路中，S閉合時流過電感線圈的電流為2 A，流過燈泡的電流是1 A，將S突然斷開，那么S斷開前后，能正確反映流過燈泡的電流I隨

17、時間t變化關(guān)系的圖象是圖中的 3如下圖實(shí)驗(yàn)中，帶鐵芯的、電阻較小的線圈L和燈泡L1并聯(lián)，當(dāng)閉合開關(guān)S后，燈L1正常發(fā)光，以下說法中正確的選項(xiàng)是 當(dāng)斷開S時，燈L1立即熄滅 當(dāng)斷開S時，燈L1突然閃亮后熄滅 假設(shè)用阻值與線圈L一樣的電阻取代L接入電路，當(dāng)斷開S時，燈L1立即熄滅 假設(shè)用阻值與線圈L一樣的電阻取代L接入電路，當(dāng)斷開S時，燈L1突然閃亮后熄滅ABCD4如下圖電路，L是自感系數(shù)較大的線圈，在滑動變阻器的滑動片P從A端迅速滑向B端的過程中，經(jīng)過AB中點(diǎn)C時通過線圈的電流為I1；P從B端迅速滑向A端的過程中，經(jīng)過C點(diǎn)時通過線圈的電流為I2；P固定在C點(diǎn)不動，達(dá)到穩(wěn)定時通過線圈的電流為I0，

18、那么 AI1=I2=I0 BI1I0I2 CI1=I2 I0 DI1I0I25、如下圖，線圈A中接有如下圖電源，線圈B有一半面積處在線圈A中，兩線圈平行但不接觸，那么在電鍵S閉合瞬間，線圈B中的感應(yīng)電流的方向?yàn)開填“順時針或“逆時針6、如下圖，L是電感足夠大的線圈，其直流電阻可忽略不計，D1和D2是兩個一樣的燈泡，假設(shè)將電鍵S閉合，等燈泡亮度穩(wěn)定后，再斷開電鍵S，那么 A電鍵S閉合時，燈泡D1、2同時亮，然后D1會變暗直到不亮，D2更亮B電鍵S閉合時，燈泡D1很亮，D2逐漸變亮，最后一樣亮C電鍵S斷開時，燈泡D2隨之熄滅，而D1會亮一下后才熄滅D電鍵S斷開時，燈泡D1隨之熄滅，而D2會更亮后一

19、下才熄滅7如下圖是高頻焊接原理示意圖，線圈以高頻交流時，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于焊接縫處的接觸電阻很大，放出的焦耳熱很多，致使溫度升得很高，將金屬熔化，焊接在一起我國生產(chǎn)的自行車車架就是用這種方法焊接的試定性說明：為什么交變電流的頻率越高，焊接縫處放出的熱量越大？8、用絲線懸掛閉合金屬環(huán)，懸于O點(diǎn)，虛線左邊有勻強(qiáng)磁場，右邊沒有磁場。金屬環(huán)的擺動會很快停下來。試解釋這一現(xiàn)象。假設(shè)整個空間都有向外的勻強(qiáng)磁場，會有這種現(xiàn)象嗎？9如下圖是稱為阻尼擺的示意圖，在輕質(zhì)桿上固定一金屬薄片，輕質(zhì)桿可繞上端O點(diǎn)軸在豎直面轉(zhuǎn)動，一水平有界磁場垂直于金屬薄片所在的平面使擺從圖中實(shí)線位置釋放，擺很快就會停止擺動；假設(shè)將擺改成梳齒狀，還是從同一位置釋放，擺會擺動較長的時間試定性分析其原因10、如下圖，掛在彈簧下端的條形磁鐵在閉合線圈振動，如果空氣阻力不計，那么： A磁鐵