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1、
自感和渦流
一、自感和渦流
1.自感現(xiàn)象:當(dāng)導(dǎo)體中電流發(fā)生變化時(shí),導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化,這種由于導(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.
2.自感電動(dòng)勢(shì):在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=L,其中L叫自感系數(shù),它與線圈的大小、形狀、圈數(shù)以及是否有鐵芯有關(guān),自感系數(shù)的單位是亨利(H),1 mH=10-3H,1 μH=10-6H.
3.渦流
當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí),在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生像水的漩渦狀的感應(yīng)電流.
(1)電磁阻尼:當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力,安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng).
(2)電
2、磁驅(qū)動(dòng):如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng),在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(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(dòng)起來.交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是利用電磁驅(qū)動(dòng)的原理工作的.
例題1. (多選)如圖所示,L是自感系數(shù)很大的線圈,但其自身的電阻幾乎為零.A和B是兩個(gè)完全相同的燈泡,則下列說法中正確的有( )
A.當(dāng)開關(guān)S閉合瞬間,A、B兩燈同時(shí)亮,最后B燈熄滅
B.當(dāng)開關(guān)S斷開瞬間,A、B兩燈同時(shí)熄滅
C.當(dāng)開關(guān)S斷開瞬間,a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)低
D.當(dāng)開關(guān)S斷開瞬間,流經(jīng)燈泡B的電流是由a到b
解析:選AD.開關(guān)S閉合瞬間,線圈L對(duì)電流有阻礙作用,則相當(dāng)于燈泡A與B串聯(lián),因此同時(shí)亮,且亮度相同,穩(wěn)定后B被
3、短路熄滅,選項(xiàng)A正確;穩(wěn)定后當(dāng)開關(guān)S斷開后,A馬上熄滅,由于自感,線圈中的電流只能慢慢減小,其相當(dāng)于電源,左端電勢(shì)高,與燈泡B構(gòu)成閉合回路放電,流經(jīng)燈泡B的電流是由a到b,B閃一下再熄滅,選項(xiàng)D正確,B、C錯(cuò)誤.
考點(diǎn)三 自感現(xiàn)象的理解及應(yīng)用
1.自感現(xiàn)象的四大特點(diǎn)
(1)自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化.
(2)通過線圈中的電流不能發(fā)生突變,只能緩慢變化.
(3)電流穩(wěn)定時(shí),自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體.
(4)線圈的自感系數(shù)越大,自感現(xiàn)象越明顯,自感電動(dòng)勢(shì)只是延緩了過程的進(jìn)行,但它不能使過程停止,更不能使過程反向.
2.自感中“閃亮”與“不閃亮”問題
與線圈串聯(lián)的燈泡
4、
與線圈并聯(lián)的燈泡
電路圖
通電時(shí)
電流逐漸增大,燈泡逐漸變亮
電流突然增大,然后逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定
斷電時(shí)
電流逐漸減小,燈泡逐漸變暗,電流方向不變
電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2:①若I2≤I1,燈泡逐漸變暗;②若I2>I1,燈泡閃亮后逐漸變暗.兩種情況燈泡中電流方向均改變.
1.(多選)如圖甲、乙所示,電路中的電阻R和自感線圈L的電阻值都很小,且小于燈泡A的電阻,接通S,使電路達(dá)到穩(wěn)定,燈泡A發(fā)光,則( )
A.在電路甲中,斷開S后,A將逐漸變暗
B.在電路甲中,斷開S后,A將先變得更亮,然后才逐漸變暗
C.在電路乙中,斷開S后,A將逐漸變暗
D.在電
5、路乙中,斷開S后,A將先變得更亮,然后才逐漸變暗
解析:選AD.題圖甲所示電路中,燈A和線圈L串聯(lián),電流相同,斷開S時(shí),線圈上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙原電流的減小,通過R、A形成回路,燈A逐漸變暗.題圖乙所示電路中,電阻R和燈A串聯(lián),燈A和電阻R的總電阻大于線圈L的電阻,電流則小于線圈L中的電流,斷開S時(shí),電源不給燈供電,而線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小,通過R、A形成回路,燈A中電流比原來大,變得更亮,然后逐漸變暗.
2.(多選)如圖所示,電路中A和B是兩個(gè)完全相同的小燈泡,L是一個(gè)自感系數(shù)很大、直流電阻為零的電感線圈,C是電容很大的電容器.當(dāng)S閉合與斷開時(shí),對(duì)A、B的發(fā)光情況判斷正確的
6、是( )
A.S閉合時(shí),A立即亮,然后逐漸熄滅
B.S閉合時(shí),B立即亮,然后逐漸熄滅
C.S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后,B發(fā)光而A不發(fā)光
D.S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后再斷開,B立即熄滅而A逐漸熄滅
答案:AC.
3.(多選)如圖所示的電路中,L為一個(gè)自感系數(shù)很大、直流電阻不計(jì)的線圈,D1、D2是兩個(gè)完全相同的電燈,E是內(nèi)阻不計(jì)的電源.t=0時(shí)刻,閉合開關(guān)S.經(jīng)過一段時(shí)間后,電路達(dá)到穩(wěn)定,t1時(shí)刻斷開開關(guān)S.I1、I2分別表示通過電燈D1和D2中的電流,規(guī)定圖中箭頭所示方向?yàn)殡娏髡较颍韵赂鲌D中能定性描述電流I隨時(shí)間t變化關(guān)系的是( )
解析:選AC.當(dāng)S閉合時(shí),L的自感作用會(huì)阻
7、礙其中的電流變大,電流從D1流過;當(dāng)L的阻礙作用變小時(shí),L中的電流變大,D1中的電流變小至零;D2中的電流為電路總電流,電流流過D1時(shí),電路總電阻較大,電流較小,當(dāng)D1中電流為零時(shí),電流流過L與D2,總電阻變小,電流變大至穩(wěn)定;當(dāng)S再斷開時(shí),D2馬上熄滅,D1與L組成回路,由于L的自感作用,D1慢慢熄滅,電流反向且減??;綜上所述知選項(xiàng)A、C正確.
(1)對(duì)自感現(xiàn)象“阻礙”作用的理解
①流過線圈的電流增加時(shí),線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加,使其緩慢地增加;
②流過線圈的電流減小時(shí),線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原電流的減小,使其緩慢地減?。?
(2)分析自感現(xiàn)象應(yīng)注意
①通過自感線圈中的電流不能發(fā)生突變,即通電過程中,電流逐漸變大,斷電過程中,電流逐漸變小,此時(shí)線圈可等效為“電源”,該“電源”與其他電路元件形成回路;
②斷電自感現(xiàn)象中燈泡是否“閃亮”的判斷:若斷電后通過燈泡的電流比原來強(qiáng),則燈泡先閃亮,再慢慢熄滅.
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