高二物理教案 互感和自感教案

(一)知识与技能

1.知道什么是互感现象和自感现象。

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决定因素。

3.知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。

4.能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因及磁场的能量转化问题。

(二)过程与方法

1.通过对两个自感实验的观察和讨论,培养学生的观察能力和分析推理能力。

2.通过自感现象的利弊学习,培养学生客观全面认识问题的能力。

(三)情感、态度与价值观

自感是电磁感应现象的特例,使学生初步形成特殊现象中有它的普遍规律,而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点

教学重点、难点 教学重点

1.自感现象。

2.自感系数。

教学难点

分析自感现象。

教 学 方 法  通过演示实验,引导学生观察现象、分析实验

教  学 手 段      自感现象示教板,多媒体课件

教学活动

(一)引入新课

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原因有哪些?

(1)在法拉第的实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?

(2)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知识。

(二)进行新课

1、互感现象

在法拉第的实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?请同学们用学过的知识加以分析说明。

当一个线圈中的电流变化时,它产生的磁场就发生变化,变化的磁场在周围空间产生感生电场,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。

2、自感现象

教师:我们现在来思考第二个问题:当电路自身的电流发生变化时,会不会产生感应电动势呢?下面我们首先来观察演示实验。

[实验1]演示通电自感现象。

画出电路图(如图所示),A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S,调节变阻器R,使A1、A2亮度相同,再调节R1,使两灯正常发光,然后断开开关S。重新闭合S,观察到什么现象?(实验反复几次)

现象:跟变阻器串联的灯泡A2立刻正常发光,跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。

提问:为什么A1比A2亮得晚一些?试用所学知识(楞次定律)加以分析说明。

电路接通时,电流由零开始增加,穿过线圈L的磁通量逐渐增加,L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反,阻碍L中电流增加,即推迟了电流达到正常值的时间。

[实验2]演示断电自感。

画出电路图(如图所示)接通电路,待灯泡A正常发光。然后断开电路,观察到什么现象?

现象:S断开时,A灯突然闪亮一下才熄灭。

提问:为什么A灯不立刻熄灭?

当S断开时,L中的电流突然减弱,穿过L的磁通量逐渐减少,L中产生感应电动势,方向与原电流方向相同,阻碍原电流减小。L相当于一个电源,此时L与A构成闭合回路,故A中还有一段持续电流。灯A闪亮一下,说明流过A的电流比原电流大。

用多媒体课件在屏幕上打出i-t变化图,如下图所示.

结论:

导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。自感现象中产生的电动势叫自感电动势。

自感电动势的大小决定于哪些因素呢?请同学们阅读教材内容。然后用自己的语言加以概括,并回答有关问题。

自感电动势的大小决定于哪些因素?说出自感电动势的大小的计算公式。

自感电动势的大小与线圈中电流的变化率 成正比,与线圈的自感系数L成正比。写成公式为

E =L

L叫自感系数呢,自感系数是用来表示线圈的自感特性的物理量。

实验表明,线圈越大,越粗,匝数越多,自感系数越大。另外,带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。

自感系数的单位:亨利,符号H,更小的单位有毫亨(mH)、微亨(μH)

1H=103 mH    1H=106μH

4.磁场的能量

提问:在断电自感的实验中,为什么开关断开后,灯泡的发光会持续一段时间?甚至会比原来更亮?试从能量的角度加以讨论。

学生分组讨论。

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,电磁场具有能量还需要进一步的实验验证。

教材最后一段说,线圈能够体现电的"惯性",应该怎样理解?电的"惯性"大小与什么有关?

当线圈通电瞬间和断电瞬间,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最大值或不能立即减小为零,因此可以借用力学中的术语,说线圈能够体现电的"惯性"。线圈的自感系数越大,这个现象越明显,可见,电的"惯性"大小决定于线圈的自感系数。

(四)实例探究

自感现象的分析与判断

【例1】如图所示,电路甲、乙中,电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,接通S,使电路达到稳定,灯泡D发光。则   (   )

A.在电路甲中,断开S,D将逐渐变暗

B.在电路甲中,断开S,D将先变得更亮,然后渐渐变暗

C.在电路乙中,断开S,D将渐渐变暗

D.在电路乙中,断开S,D将变得更亮,然后渐渐变暗

正确选项为AD

【例2】如图所示,自感线圈的自感系数很大,电阻为零。电键K原来是合上的,在K断开后,分析:

(1)若R1>R2,灯泡的亮度怎样变化?

(2)若R1

(1)因R1>R2,即I1

(2)因R1

巩固练习

1.下列关于自感现象的说法中,正确的是   (    )

A.自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象

B.线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反

C.线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关

D.加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大

2.关于线圈的自感系数,下面说法正确的是   (    )

sp;   A.线圈的自感系数越大,自感电动势一定越大

B.线圈中电流等于零时,自感系数也等于零

C.线圈中电流变化越快,自感系数越大

D.线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定

3.磁通量的单位是_____,磁感强度的单位是_____,自感系数的单位是_____。

4.如图所示,L为一个自感系数大的自感线圈,开关闭合后,小灯能正常发光,那么闭合开关和断开开关的瞬间,能观察到的现象分别是   (    )

A.小灯逐渐变亮,小灯立即熄灭

B.小灯立即亮,小灯立即熄灭

C.小灯逐渐变亮,小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭

D.小灯立即亮,小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭

5.如图所示是一演示实验的电路图。图中L是一带铁芯的线圈,A是一灯泡。起初,开关处于闭合状态,电路是接通的。现将开关断开,则在开关断开的瞬间,通过灯泡A的电流方向是从_____端经灯泡到_____端.这个实验是用来演示_____现象的。

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