第3节 自感现象与涡流 [模型建构] (1)通电时,跟滑动变阻器R串联的灯泡A2立刻亮起来,跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来. (2)电路接通时,电流由零开始增大,穿过线圈L的磁通量逐渐增大,为了阻碍磁通量的增大,感应电流产生的磁场与原来电流产生的磁场方向相反,阻碍了L中电流的增大,即推迟了电流达到正常值的时间. [模型建构] (1)开关S断开时,小灯泡会逐渐熄灭.其原因是当开关S断开时,L与A构成闭合回路,自感线圈中产生的感应电流比原灯泡中的电流小. (2)断开开关S后,A中的电流与L中的电流变化一致,只要满足线圈L的直流电阻小于灯泡A的电阻,断开开关S后,A比原来更亮. [教材链接] 线圈本身 感应电动势 例1 C [解析] 闭合开关瞬间,A、B两灯立即亮,选项A、B错误;电路稳定时,A灯亮,B灯不亮,断开开关瞬间,A灯立即熄灭,B灯由于线圈的自感现象而闪亮后逐渐熄灭,通过B灯的电流方向从右向左,选项C正确,选项D错误. 变式1 B [解析] 闭合开关S后,调节R,使两个灯泡L1、L2发光的亮度一样,电流均为I,说明RL等于R接入电路的阻值,若t'时刻再闭合S,流过电感线圈L的电流迅速增大,使电感线圈L产生自感电动势,阻碍了流过L1的电流i1增大,直至电流为I,故A错误,B正确;t'时刻闭合S,流过灯泡L2的电流i2立即达到电流I,故C、D错误. [科学论证] 根据E=n,自感电动势的大小跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关.自感现象中,穿过线圈的磁通量是由电流引起的,故自感电动势的大小跟导体中电流变化的快慢有关. [教材链接] (1)自身电流变化 (2)E=L 自感系数 例2 D [解析] 线圈的自感系数是由线圈本身的因素及有无铁芯决定的,与线圈中有无电流、电流变化情况都没有关系,故B、C错误,D正确;自感电动势的大小除了与自感系数有关外,还与电流的变化率有关,故A错误. [科学探究] (1)通电后铁锅中的水逐渐变热,玻璃杯中的水温不变化. (2)线圈中通入变化的电流时,会产生变化的磁场,该变化的磁场在空间激发感生电场,铁锅是导体,感生电场驱动导体内的自由电荷定向移动,产生感应电流,电能转化为内能,水温升高.玻璃是绝缘体,不会产生电磁感应现象,所以玻璃杯中的水不会升温. 例3 C [解析] 高频感应炉的原理是给线圈通以高频变化的电流后,线圈产生高频变化的磁场,磁感线穿过金属,在金属内产生强涡流,由于涡流的热效应,使金属熔化,选项C正确. 变式2 增大电阻,减小涡流,减小铁芯的发热量,提高变压器的输电效率. [科学探究] (1)仪表工作时指针向右转动,由楞次定律判断出铝框中的感应电流方向(从上往下看)沿逆时针方向. (2)铝框由于有感应电流,受到安培力作用,由左手定则判断,铝框左边受向下的安培力,而右边受向上的安培力. (3)因产生感应电流而受到的安培力阻碍铝框的转动;铝框的电阻较小,产生的感应电流较大,则受到的安培力较大,铝框又轻,这样可以使线圈偏转尽快停下来. 例4 B [解析] 从阻碍相对运动的角度来看,由于磁通量的变化是由线框和磁场间做相对运动引起的,因此感应电流的磁场总是阻碍线框相对磁场的运动.则线框向左摆动时受到的安培力方向向右,线框向右摆动时受到的安培力方向向左,选项B正确. 变式3 B [解析] 当磁铁逆时针转动时,由楞次定律可知,线圈将与磁铁同向转动,但转速一定小于磁铁的转速.若两者的角速度相同,则线圈就不切割磁感线,线圈中无感应电流产生,故B正确. 素养提升 示例 A [解析] 当电磁铁绕组通以图中所示的电流时,由安培定则可知,将产生向上的磁场,当电磁铁绕组中的电流增大时,根据楞次定律和安培定则可知,这时真空室空间内将产生顺时针方向的涡旋电场,电子沿着逆时针方向运动,电子将加速,选项A正确,选项B、C错误;由于电子被约束在半径为R的圆周上运动,根据T=可知,电子加速后,电子做圆周运动的周期减小,选项D错误. 随堂巩固 1.C [解析] 分析图甲,断 ... ...
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