高中物理4.6《互感和自感》教案 （人教版选修3-2）

111第六节 互感和自感教学目标：（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：互感和自感的应用与分析教学难点：互感和自感的应用与分析教学方法：复习讨论，教师讲授启发教学用具：自感现象示教板，多媒体课件教学过程：（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）新课教学1、互感现象教师：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。学生：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。总结：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。教师：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。学生：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。学生：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？学生：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的电流比原电流大教师：用多媒体课件在屏幕上打出it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。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。教师：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。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？学生：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。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，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（H） 1H=103 mH 1H=106H小结：1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。2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。练习巩固（课堂作业）：1下列关于自感现象的说法中，正确的是 （ ACD ）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 （ D ）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磁通量的单位是韦伯，磁感强度的单位是特斯拉，自感系数的单位是亨利。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 ）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b端经灯泡到a端.这个实验是用来演示断电现象的。6如图所示的电路中，灯泡A1、A2的规格完全相同，自感线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是 （ C ）A当接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后A2比A1亮B当接通电路时，A1和A2始终一样亮C当断开电路时，A1和A2都过一会儿熄灭D当断开电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿熄灭7如图所示电路中，A1、A2是两只相同的电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等.下面判断正确的是 （ BD ）A开关S接通的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数B开关S接通的瞬间，电流表A1的读数小于A2的读数C开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数D开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1数等于A2的读数 课堂小结：互感和自感的产生，自感系数，通电自感与断电自感的分析与判断作业布置：1、认真阅读教材。2、思考并完成“问题与练习”中的习题。111