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文檔簡(jiǎn)介

互感和自感

(一)知識(shí)與技能

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(xiàn)圈本身特征的物理量,知道它的單位及其大小的決定

教因素。

3.知道自感現(xiàn)象的利與弊及對(duì)它們的利用和防止。

學(xué)4.能夠通過(guò)電磁感應(yīng)部分知識(shí)分析通電、斷電自感現(xiàn)象的原因及磁場(chǎng)的能量轉(zhuǎn)

目化問(wèn)題。

(二)過(guò)程與方法

標(biāo)

1.通過(guò)對(duì)兩個(gè)自感實(shí)驗(yàn)的觀(guān)察和討論,培養(yǎng)學(xué)生的觀(guān)察能力和分析推理能力。

2.通過(guò)自感現(xiàn)象的利弊學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生客觀(guān)全面認(rèn)識(shí)問(wèn)題的能力。

(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀(guān)

自感是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的特例,使學(xué)生初步形成特殊現(xiàn)象中有它的普遍規(guī)律,而普

遍規(guī)律中包含了特殊現(xiàn)象的辯證唯物主義觀(guān)點(diǎn)。

學(xué)

重教學(xué)重點(diǎn)

點(diǎn)1.自感現(xiàn)象。

難2.自感系數(shù)。

點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)

分析自感現(xiàn)象。

學(xué)

方通過(guò)演示實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)

學(xué)

手自感現(xiàn)象示教板,多媒體課件

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教學(xué)活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)

(一)引入新課

提問(wèn):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?

(1)在法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)線(xiàn)圈并沒(méi)有用導(dǎo)線(xiàn)連接,當(dāng)一個(gè)線(xiàn)圈中的

電流變化時(shí),在另一個(gè)線(xiàn)圈中為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢?

(2)當(dāng)電路自身的電流發(fā)生變化時(shí),會(huì)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢?

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)這方面的知識(shí)。

(二)進(jìn)行新課

1.互感現(xiàn)象

在法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)線(xiàn)圈并沒(méi)有用導(dǎo)線(xiàn)連接,當(dāng)一個(gè)線(xiàn)圈中的電流

變化時(shí),在另一個(gè)線(xiàn)圈中為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢?請(qǐng)同學(xué)們用學(xué)過(guò)的

知識(shí)加以分析說(shuō)明。

當(dāng)一個(gè)線(xiàn)圈中的電流變化時(shí),它產(chǎn)生的磁場(chǎng)就發(fā)生變化,變化的磁場(chǎng)

在周?chē)臻g產(chǎn)生感生電場(chǎng),在感生電場(chǎng)的作用下,另一個(gè)線(xiàn)圈中的自由電

荷定向運(yùn)動(dòng),于是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

當(dāng)一個(gè)線(xiàn)圈中電流變化,在另一個(gè)線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象,稱(chēng)

為互感。互感現(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),稱(chēng)為互感電動(dòng)勢(shì)。

利用互感現(xiàn)象,可以把能量從一個(gè)線(xiàn)圈傳遞到另一個(gè)線(xiàn)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。請(qǐng)大家舉例說(shuō)明。

變壓器,收音機(jī)里的磁性天線(xiàn)。

2.自感現(xiàn)象

教師:我們現(xiàn)在來(lái)思考第二個(gè)問(wèn)題:當(dāng)電路自身的電流發(fā)生變化時(shí),

會(huì)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢?下面我們首先來(lái)觀(guān)察演示實(shí)驗(yàn)。

[實(shí)驗(yàn)1]演示通電自感現(xiàn)象。

畫(huà)出電路圖(如圖所示),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亮度相同,再調(diào)節(jié)R1,使兩燈正常發(fā)光,然后

斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。重新閉合S,觀(guān)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(xiàn)圈L串聯(lián)的燈泡A1逐漸亮起來(lái)。

提問(wèn):為什么A1比A2亮得晚一些?試用所學(xué)知識(shí)(楞次定律)加以分

析說(shuō)明。

電路接通時(shí),電流由零開(kāi)始增加,穿過(guò)線(xiàn)圈L的磁通量逐漸增加,L

中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與原來(lái)的電流方向相反,阻礙L中電流增加,

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即推遲了電流達(dá)到正常值的時(shí)間。

[實(shí)驗(yàn)2]演示斷電自感。

畫(huà)出電路圖(如圖所示)接通電路,待燈泡A正

常發(fā)光。然后斷開(kāi)電路,觀(guān)察到什么現(xiàn)象?

現(xiàn)象:S斷開(kāi)時(shí),A燈突然閃亮一下才熄滅。

提問(wèn):為什么A燈不立刻熄滅?

當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),L中的電流突然減弱,穿過(guò)L的磁通

量逐漸減少,L中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),方向與原電流方向相同,阻礙原電流

減小。L相當(dāng)于一個(gè)電源,此時(shí)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(shuō)明流過(guò)A的電流比原電流大。

用多媒體課件在屏幕上打出i—t變化圖,如下圖所示。

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。自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫自感

電動(dòng)勢(shì)。

自感電動(dòng)勢(shì)的大小決定于哪些因素呢?請(qǐng)同

學(xué)們閱讀教材內(nèi)容。然后用自己的語(yǔ)言加以概括,

并回答有關(guān)問(wèn)題。

自感電動(dòng)勢(shì)的大小決定于哪些因素?說(shuō)出自感電動(dòng)勢(shì)的大小的計(jì)算公

式。

I

自感電動(dòng)勢(shì)的大小與線(xiàn)圈中電流的變化率成正比,與線(xiàn)圈的自感系

t

數(shù)L成正比。寫(xiě)成公式為

I

E=L

t

L叫自感系數(shù)呢,自感系數(shù)是用來(lái)表示線(xiàn)圈的自感特性的物理量。

實(shí)驗(yàn)表明,線(xiàn)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(xiàn)圈的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵芯時(shí)大得多。

自感系數(shù)的單位:亨利,符號(hào)H,更小的單位有毫亨(mH)、微亨(μ

H)

1H=103mH1H=106μH

3.磁場(chǎng)的能量

提問(wèn):在斷電自感的實(shí)驗(yàn)中,為什么開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后,燈泡的發(fā)光會(huì)持續(xù)

一段時(shí)間?甚至?xí)仍瓉?lái)更亮?試從能量的角度加以討論。

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學(xué)生分組討論。

師生共同活動(dòng):推斷出能量可能存儲(chǔ)在磁場(chǎng)中。

以上只能是一種推斷,電磁場(chǎng)具有能量還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

教材最后一段說(shuō),線(xiàn)圈能夠體現(xiàn)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(xiàn)圈通電瞬間和斷電瞬間,自感電動(dòng)勢(shì)都要阻礙線(xiàn)圈中電流的變化,

使線(xiàn)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(yǔ),說(shuō)線(xiàn)圈能夠體現(xiàn)電的“慣性”。線(xiàn)圈的自感系數(shù)越大,

這個(gè)現(xiàn)象越明顯,可見(jiàn),電的“慣性”大小決定于線(xiàn)圈的自感系數(shù)。

(三)實(shí)例探究

自感現(xiàn)象的分析與判斷

【例1】如圖所示,電路甲、乙中,電阻R和自感線(xiàn)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。則()

A.在電路甲中,斷開(kāi)S,D將逐漸

變暗

B.在電路甲中,斷開(kāi)S,D將先變

得更亮,然后漸漸變暗

C.在電路乙中,斷開(kāi)S,D將漸漸變暗

D.在電路乙中,斷開(kāi)S,D將變得更亮,然后漸漸變暗

正確選項(xiàng)為AD

【例2】如圖所示,自感線(xiàn)圈的自感系數(shù)很大,電阻為零。電鍵K原

來(lái)是合上的,在K斷開(kāi)后,分析:

(1)若R1>R2,燈泡的亮度怎樣變化?

(2)若R1<R2,燈泡的亮度怎樣變化?

(1)因R1>R2,即I1<I2,所以小燈泡在K斷開(kāi)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R1<R2,即I1>I2,小燈泡在K斷開(kāi)后電流從原來(lái)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(kāi)后先變

得比原來(lái)更亮,再逐漸變暗到熄滅。

鞏固練習(xí)

1.下列關(guān)于自感現(xiàn)象的說(shuō)法中,正確的是()

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(xiàn)圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向總與引起自感的原電流的方向相反

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C.線(xiàn)圈中自感電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化的快慢有關(guān)

D.加鐵芯后線(xiàn)圈的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵芯時(shí)要大

2.關(guān)于線(xiàn)圈的自感系數(shù),下面說(shuō)法正確的是()

A.線(xiàn)圈的自感系數(shù)越大,自感電動(dòng)勢(shì)一定越大

B.線(xiàn)圈中電流等于零時(shí),自感系數(shù)也等于零

C.線(xiàn)圈中電流變化越快,自感系數(shù)越大

D.線(xiàn)圈的自感系數(shù)由線(xiàn)圈本身的因素及有無(wú)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.如圖所示,L為一個(gè)自感系數(shù)大的自感線(xiàn)圈,開(kāi)關(guān)閉合后,小燈能

正常發(fā)光,那么閉合開(kāi)關(guān)和斷開(kāi)開(kāi)關(guān)的瞬間,能觀(guān)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(lái)更亮一下再慢慢熄滅

D.小燈立即亮,小燈比原來(lái)更亮一下再慢慢熄滅

5.如圖所示是一演示實(shí)驗(yàn)的電路圖。圖中L

是一帶鐵芯的線(xiàn)圈,A是一燈泡。起初,開(kāi)關(guān)處

于閉合狀態(tài),電路是接通的。現(xiàn)將開(kāi)關(guān)斷開(kāi),則

在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間,通過(guò)燈泡A的電流方向是從

_____端經(jīng)燈泡到_____端。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是用來(lái)演示

_____現(xiàn)象的。

6.如圖所示的電路中,燈泡A1、A2的規(guī)格完全相同,自感線(xiàn)圈L的電

阻可以忽略,下列說(shuō)法中正確的是()

A.當(dāng)接通電路時(shí),A2先亮,A1后亮,最后A2

比A1亮

B.當(dāng)接通電路時(shí),A1和A2始終一樣亮

C.當(dāng)斷開(kāi)電路時(shí),A1和A2都過(guò)一會(huì)兒熄滅

D.當(dāng)斷開(kāi)電路時(shí),A2立即熄滅,A1過(guò)一會(huì)兒

熄滅

7.如圖所示電路中,A1、A2是兩只相同的

電流表,電感線(xiàn)圈L的直流電阻與電阻R阻值

相等.下面判斷正確的是()

A.開(kāi)關(guān)S接通的瞬間,電流表A1的讀數(shù)

大于A(yíng)2的讀數(shù)

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B.開(kāi)關(guān)S接通的瞬間,電流表A1的讀數(shù)小于A(yíng)2的讀數(shù)

C.開(kāi)關(guān)S接通電路穩(wěn)定后再斷開(kāi)的瞬間,電流表A1的讀數(shù)大于A(yíng)2的

讀數(shù)

D.開(kāi)關(guān)S接通電路穩(wěn)定后再斷開(kāi)的瞬間,電流表A1數(shù)等于A(yíng)2的讀數(shù)

8.如圖所示,L是電感足夠大的線(xiàn)圈,其直流電阻可忽略不計(jì),D1和

D2是兩個(gè)相同的燈泡,若將電鍵S閉合,等燈泡亮度穩(wěn)定后,再斷開(kāi)電鍵

S,則()

A.電鍵S閉合時(shí),燈泡D1、D2同時(shí)亮,然

后D1會(huì)變暗直到不亮,D2更亮

B.電鍵S閉合時(shí),燈泡D1很亮,D2逐漸變亮,

最后一樣亮

C.電鍵S斷開(kāi)時(shí),燈泡D2隨

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