第六节 互感和自感一、教学目标(一学问与技能 1了解互感现象和自感现象，知道其利与弊及对它们的利用和防止。2. 知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的打算因索。3. 能够通过电磁感应学问分析通电、断电自感现象的缘由及磁场的能里转化问题 (二过程与方法1.通过对两个自感试验的观看和争论，培育学生的观看力气和分析推理力气。1.通过自感现象的利弊学习，培育学生客观全面生疏问题的力气。 (三情感态度与价值观自感是电磁感应现象的特例，使学生初步形成特别现象中有它的普迪规律.而普遍规 律中包含了特别现象的辩证唯物主义观点。二、教材分析：在互感教学中由于互感的教学要求不高(有关其应用，变压器将在交变电流中具体争论)，只要求知道互感现象的产生，以及互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。因此只作简洁的说明自感电动势是一个抽象的概念，其产生的缘由学生较简洁承受，但它对电流变化所起的“阻碍” 作用、以及自感电动势方向确实定却是教学的一个难点。搞好本节教学关键是做好通电自感和断电自 感试验这两个试验。在教学中，要使学生明白自感现象的规律都符合电磁感应现象的一般规律为突出物理教学的课程理念，突出物理的探究性，本教学设计分别从试验探究及理论探究入手，先观看试验现象通电试验，分析争论现象产生的缘由再引导学生运用已学过的电磁感应有的关规律对断电试验进展理论探究，对可能产生的试验现象作出推想，然后再用试验加以验证这种设计既有利于提高他们分析问题的力气，又有助于对产生自感缘由的理解能用电磁感应原理，解释生产和 生活中的某些自感现象。重点、难点：1. 重点：自感现象产生的缘由及特点。2自感系数2. 难点：运用自感学问分析自感现象，解决实际问题。教学方法：通过演示试验，引导学生观看现象、分折试验教学媒体：变压器原理说明器(用 400 匝线圈)、3.8V0.3A 灯泡两只、滑动变阻器、电源(3V)、导线、开关自感现象示教扳、多媒体课件教学过程:引入课提问：在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？ 引起回路磁通量变化的缘由有哪些？在法拉第的试验中两个线園并没有用导线连接，当一个线困中的电流变化时，在另一个线阐中 为什么会产生感应电动势呢？当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？ 本节课我们学习这方面的学问。进展课1、在法拉第的试验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么 会产生感应电动势呢？请同学们用学过的学问加以分析说明。一互感现象当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场就发生变化.变化的磁场在四周空间产生感生电场，在感生电场的作用下，另一个线圈中的自由电荷定向运动，于是产生感应电动势。当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。利用互感现象，可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，因此互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用，请大家举例说明。变压器、收音机里的磁性天线。(二)、自感现象我们现在来思考其次个问题：当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？下面我们首先来观看演示试验。【演示试验 1】断电自感现象。试验电路如以以以下图。接通电路，灯泡正常发光后，快速断开开关，可以看到灯泡闪亮一下再渐渐熄灭。问 1：灯泡闪亮一下，说明白什么问题？(引导学生分析得出：灯泡的亮度由其实际功率打算。灯泡闪亮一下，说明在开关断开这一瞬间， 灯泡两端的电压比原来大。)问 2：在开关断开这一瞬间，增大的电压从哪里来的。(学生一时答复不了。再用试验启发。)【演示试验 2】将与灯泡并联的线圈取掉。再演示上述试验，这时灯泡不再闪亮。引导学生分析得出：在开关断开这一瞬间，增大的电压是线圈产生的。问 3：线圈本身并不是电源，它又是如何供给高电压的呢？ 2、分析现象，建立概念 争论：组织学生争论。出示试验电路图，引导学生运用已学过的电磁感应的学问来分析试验现象。引导学生将这里的线圈与P5 图 4.22 所示试验中的线圈加以比照。在图 4.22 所示试验中， 线圈本身也不是电源，但在磁铁插入或拔出线圈的过程中，由于线圈中的磁通量发生了变化，故线圈中产生了感应电动势，从而使电路中产生了感应电流。 问：这个试验中，线圈也发生了电磁感应。那么是什么缘由引起线圈发生电磁感应呢？ 引导学生进一步分析：问 1：开关接通时，线圈中有没有电流？(有电流。)问 2：有电流通过线圈时，线圈会不会产生磁场？依据是什么？(线圈会产生磁场。依据电流的磁效应。)问 3：既然线圈产生了磁场，那么就有磁感线穿过线圈，线穿过线圈的磁胎量就不等于0。开关断开后，线圈中还有磁通量吗？(没有磁通量了。)问 4：所以，在开关断开这一过程中，穿过线圈的磁通量变了吗？如何变化？(变了、从有到无。) 问 5：穿过线圈的磁通量发生了变化，会发生什么现象？(会发生电磁感应现象，线圈会产生感应电动势。) 争论小结：开关接通后，线圈中存在稳定的电流，线圈内部铁芯存在很强的磁场，穿过线圈的磁通量很大；在开关断开瞬间，线圈中的电流快速减小到 0，穿过线圈的磁通量也快速减小到 0， 使线圈产生感应电动势，这时线圈就相当于一个电源。由于开关断开很快，故穿过线圈的磁通量变化很快，就产生了较大的感应电动势，使灯泡两端的电压增大了。 建立概念：上述现象属于一种特别的电磁感应现象，发生电磁感应的缘由是由于通过导体本身的电流发生变化而引起磁通量变化。这种电磁感应现象称为自感。自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势。3、演示试验，强化概念【演示试验 3】演示通电自感现象。试验电路如图。开关接通时，可以看到，灯泡 2 马上正常发光，而灯泡 1 是渐渐亮起来的。问：为什么会消灭这种现象呢？(开关接通时，线圈中的电流从无到有，使得穿过线圈的磁通量从无到有，线圈中产生了自感电动势，使灯1 渐渐亮起来。)问：为什么自感电动势不是使灯泡 1 突然变得很亮，而是使它渐渐变亮呢？ 4、综合因素，讲解规律教师说明：在自感现象中，自感电动势的产生是由于导体本身的电流发生了变化而引起的，而自感电动势却总是阻碍导体中原来电流的变化的。特点：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化的。具体而言： 假设导体中原来的电流是增大的，自感电动势就要阻碍原来电流的增大。I ，原则 (I )与 I 相反(引导学生阅读教材P22 最终一段对通电自感的解释。)自自原 假设导体中原来的电流是减小的，自感电动势就要阻碍原来电流的减小。I ，则 (I )与I 一样原自自原5、分析试验，深化理解试验 1 称为断电自感现象，试验 2 称为通电自感现象。那么，在试验 1 中电路接通的瞬间， 线圈是否发生自感？在试验 2 中，把开关断开时，线圈是否发生自感现象呢？(都发生自感。只不过是我们观看不到。)试验 2 中，假设以很快的频率反复翻开、闭合开关，会消灭什么现象呢？ (灯 1 不亮，灯 2 闪亮。)(二)、自感系数问：感应电动势的大小跟什么因素有关？(感应电动势的大小跟磁通量的变化快慢有关。)自感电动势的大小跟其它感应电动势的大小一样，跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关。而在 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。 (引导学生阅读教材P24 第 2、3、4 段。)理论分析说明：=LI/t。L 称为线圈的自感系数，简称自感或电感。L 的大小跟线圈的外形、长短、匝数、有无铁芯有关。单位：亨利(H)1H=103mH=106H(三)、自感现象的应用：(日光灯、延时计电器) (四)、磁场的能量提问：在断电自感的试验中，为什么开关断开后.灯泡的发光会持续一段吋间？甚至会比原来更亮？ 试从能量的角度加以争论论。学生分组争论。师生共同活动：推断出能量可能存储在磁场中，以上只能是一种推断，电磁场具有能虽还需要 进一步的试验验证。 教村谅后一段说.线阁能够表达电的“惯性”，应当怎样理解？电的“惯性大小与什么有关？当线圈通电瞬间和断电瞬闾，自感电动势都要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能立 即增大 到诚大值或不能马上减小为零，因此可以借用力学中的术语，说线阁能够表达电的“惯性”，电的惯性大小打算于线圈的自感系数。三、课堂练习例1、关于自感现象，正确的说法是：D A、感应电流确定和原电流方向相反；B、线圈中产生的自感电动势较大的其自感系数确定较大；C、对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产生的自感电动势也越大； D、自感电动总是阻碍原来电流变化的。例2、如以以以下图的电路中，L是一带铁芯的线圈，R为电阻。两条支路的直流电阻相等。那么在接通和断开电键的瞬间，两电流表的读数I 、I 的大小关系是：B12A、接通时 I1I2；B、接通时 I1I2，断开时 I1I2；D、接通时 I1=I2，断开时 I1I2。、如以以以下图，是是电感足够大的线圈，其直流电阻可无视不计，1 和2 是两个一样的灯泡，假设将电键闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开电键，则 (AC) 、电键闭合时，灯泡1、2 同时亮，然后1 会变暗直到不亮，2 更亮、电键闭合时，灯泡1 很亮，2 渐渐变亮.最终一样亮、电键断开时，灯泡2 随之熄灭，而1 会亮一下后才熄灭、电键断开时，灯泡1 随之熄灭，2 会更亮后一下才熄灭四、课堂小结 五、作业布置：