高中物理第六節(jié)互感和自感學(xué)案新人教版選修3-2

1、第六節(jié)互感和自感學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（ 1）、知道互感現(xiàn)象和互感電動(dòng)勢(shì)。（ 2）、知道自感現(xiàn)象和自感電動(dòng)勢(shì)。（ 3）、知道自感系數(shù)。（ 4）、了解日光燈的工作原理（ 5 ）、會(huì)靈活運(yùn)用公式求感生電動(dòng)勢(shì)（ 6）、會(huì)利用自感現(xiàn)象和互感現(xiàn)象解釋相關(guān)問題【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)。【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】運(yùn)用自感知識(shí)解決實(shí)際問題。【學(xué)習(xí)方法】討論法、探究法、實(shí)驗(yàn)法【學(xué)習(xí)用具】變壓器原理說明器 ( 用 400 匝線圈 ) 、燈泡兩只、滑動(dòng)變阻器、電源 (3V) 、導(dǎo)線、開關(guān)，日光燈組件，【學(xué)習(xí)過程】一、復(fù)習(xí)舊課，引入新課1、引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象最重要的條件是什么？2、楞次定律的內(nèi)容是什么？二、新課學(xué)習(xí)問題：在法拉

2、第的實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，在另一個(gè)線圈中為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢？（一）互感現(xiàn)象兩個(gè)線圈之間并沒有導(dǎo)線相連，但當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象叫做，這種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做。利用互感現(xiàn)象可以把由一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。如下圖所示。1在電力工程中和電子電路中，互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作，這時(shí)要設(shè)法電路間的互感現(xiàn)象。例如在電路板的刻制時(shí)就要設(shè)法減小電路間的現(xiàn)象。( 二 ) 、自感現(xiàn)象1、動(dòng)手做一做實(shí)驗(yàn) 1：斷電自感現(xiàn)象。學(xué)生幾人一組作實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。接通電路，燈泡正常發(fā)光

3、后，迅速斷開開關(guān)，可以看到燈泡閃亮一下再逐漸熄滅。問 1：燈泡閃亮一下，說明了什么問題？問 2：在開關(guān)斷開這一瞬間，增大的電壓從哪里來的。實(shí)驗(yàn) 2：將與燈泡并聯(lián)的線圈取掉。再演示上述實(shí)驗(yàn)，這時(shí)燈泡不再閃亮。問 3：線圈本身并不是電源，它又是如何提供高電壓的呢？2、分析現(xiàn)象，建立概念 討論：相互討論。 出示實(shí)驗(yàn)電路圖， 運(yùn)用已學(xué)過的電磁感應(yīng)的知識(shí)來分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 問：這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，線圈也發(fā)生了電磁感應(yīng)。那么是什么原因引起線圈發(fā)生電磁感應(yīng)呢？2問 1：開關(guān)接通時(shí)，線圈中有沒有電流？問 2：有電流通過線圈時(shí)，線圈會(huì)不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)？根據(jù)是什么？問 3：既然線圈產(chǎn)生了磁場(chǎng)， 那么就有磁感線穿過線圈， 線穿過

4、線圈的磁胎量就不等于0。開關(guān)斷開后，線圈中還有磁通量嗎？問 4：所以，在開關(guān)斷開這一過程中，穿過線圈的磁通量變了嗎？如何變化？問 5：穿過線圈 的磁通量發(fā)生了變化，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？ 討論小結(jié)： 建立概念： 上述現(xiàn)象屬于一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，發(fā)生電磁感應(yīng)的原因是由于通過導(dǎo)體的電流發(fā)生變化而引起磁通量變化。這種電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為。自感現(xiàn)象：由于發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。自感電動(dòng)勢(shì)：在現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。練習(xí)： 在實(shí)驗(yàn)中，若線圈L 的電阻 R 與燈泡 A 的電阻 RA 相等，則電鍵斷開前后通L過線圈的電流隨時(shí)間的變化圖像為圖，通過燈泡的電流隨時(shí)間的變化圖像為圖；若R遠(yuǎn)小于A，則電鍵斷開前后通

5、過線圈的電流隨時(shí)間的變RL化圖像為圖，通過燈泡的電流圖像為圖。IIIIttttABCD答案： A； C； B； D33、演 示實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化概念實(shí)驗(yàn) 3：演示通電自感現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)電路如圖。開關(guān)接通時(shí)，可以看到，燈泡2 立即正常發(fā)光，而燈泡1 是逐漸亮起來的。問：為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？問：為什么自感電動(dòng)勢(shì)不是使燈泡1 突然變得很亮，而是使它慢慢變亮呢？4、綜合因素，講解規(guī)律在自感現(xiàn)象中，自感電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生了變化而引起的，而自感電動(dòng)勢(shì)卻總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化的。特點(diǎn)：自感電動(dòng)勢(shì)總是導(dǎo)體中原來電流的的。具體而言： 如果導(dǎo)體中原來的電流是增大的，自感電動(dòng)勢(shì)就要阻礙原來電流的增大

6、。I 原 ，則 自(I自) 與 I原相反 如果導(dǎo)體中原來的電流是減小的，自感電動(dòng)勢(shì)就要阻礙原來電流的減小。I原 ，則 自(I自 ) 與I 原 相同5、分析實(shí)驗(yàn)，深化理解實(shí)驗(yàn) 1 稱為斷電自感現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)2 稱為通電自感現(xiàn)象。那么，在實(shí)驗(yàn)1 中電路接通的瞬間，線圈是否發(fā)生自感？在實(shí)驗(yàn)2 中，把開關(guān)斷開時(shí)，線圈是否發(fā)生自感現(xiàn)象呢？實(shí)驗(yàn) 2 中，如果以很快的頻率反復(fù)打開、閉合開關(guān)，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？實(shí)驗(yàn) 1 中開關(guān)斷開了，電源已不再給燈泡提供電能了，燈還閃亮一下。這些能量是哪里來的呢？是憑空產(chǎn)生了能量嗎？練習(xí)：實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電鍵閉合后，通過燈泡1 的電流隨時(shí)間變化的圖像為圖；通過燈泡2 的電流隨時(shí)間變化的

7、圖像為圖。4IIIItttt答案： C； A( 二 ) 、自感系數(shù)問：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟什么因素有關(guān)？自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟其它感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小一樣，跟穿過線圈的磁通量的變化快慢有關(guān)。而在自感現(xiàn)象中， 穿過線圈的磁通量是由電流引起的， 故自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟導(dǎo)體中電流變化的快慢有關(guān)。( 閱讀教材 )理論分析表明：E=。L 稱為線圈的自感系數(shù)，簡(jiǎn)稱自感或。自感表示線圈產(chǎn)生本領(lǐng)大小的物理量。 L 的大小跟線圈的形狀、長(zhǎng)短、匝數(shù)、有無鐵芯有關(guān)。單位：亨利 (H)1H=mH= H( 三 ) 、自感現(xiàn)象的應(yīng)用日光燈的原理日光燈就是利用自感現(xiàn)象的例子。 燈管的兩端各有一個(gè)燈絲， 燈管內(nèi)充有微量的氬和稀薄的天然汞

8、蒸汽， 燈管內(nèi)壁涂有熒光物質(zhì)。 當(dāng)燈管內(nèi)的氣體被擊穿而導(dǎo)電時(shí)， 燈管兩端的燈絲就會(huì)釋放出大量的電子， 這些電子與汞原子碰撞而放出紫外線， 涂在燈管內(nèi)的熒光物質(zhì)在紫外線的照射下發(fā)出可見光， 根據(jù)不同的需要充以不同的氣體， 并在管的內(nèi)壁上涂上不同的熒光物質(zhì)，就可制造出不同顏色的日光燈了。日光燈的電路圖如下圖所示：其中：?jiǎn)?dòng)器的作用是當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)電源把電壓加在啟動(dòng)器兩極間，使氖氣放電發(fā)出輝光，輝光產(chǎn)生的熱量使U 形觸片膨脹伸長(zhǎng)接觸靜片而電路導(dǎo)通，于是鎮(zhèn)流器中的線圈和燈管中的燈絲就有電流通過，電路接通后，啟動(dòng)器中的氖氣停止放電，U形觸片冷卻收縮，電5路斷開，鎮(zhèn)流器線圈因自感產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)高壓，這個(gè)高壓加

9、上電源兩端的電壓一起加在燈管的兩端， 使水銀蒸汽開始放電導(dǎo)通，使日光燈發(fā)光。 在啟動(dòng)器兩觸片間還并聯(lián)了一個(gè)電容，它的作用是在動(dòng)靜觸片分離時(shí)避免產(chǎn)生火花而燒毀，沒有電容器， 啟動(dòng)器也能正常工作，日光燈啟動(dòng)后，啟動(dòng)器就不需要了。鎮(zhèn)流器就是一個(gè)自感系數(shù)很大的線圈，在日光燈點(diǎn)燃時(shí)，利用自感現(xiàn)象，產(chǎn)生瞬時(shí)高壓，在日光燈正常發(fā)光時(shí)，利用自感現(xiàn)象起降壓限流的作用。（四）磁場(chǎng)中的能量開關(guān)閉合時(shí)線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，能量?jī)?chǔ)存在磁場(chǎng)中，開關(guān)斷開時(shí)，線圈作用相當(dāng)于電源，把磁場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)化成?！菊n堂練習(xí)】例1、關(guān)于自感現(xiàn)象，正確的說法是：A、感應(yīng)電流一定和原電流方向相反；B、線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)較大的其自感系

10、數(shù)一定較大；C、對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化越大時(shí)，線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)也越大；D、自感電動(dòng)總是阻礙原來電流變化的。解： D。例2、如圖所示，兩個(gè)電阻的阻值都是 R，多匝線圈的電阻和電源內(nèi)阻均可忽略不計(jì)。電鍵 S原來斷開，此時(shí)電路中的電流為 I 0=/2R ?，F(xiàn)將 S閉合，于是線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，此自感電動(dòng)勢(shì)的作用是：A、使電路的電流減小，最后由I 0將小到 0；B、有阻礙電流增大的作用，最后電流小于I 0；C、有阻礙電流增大的作用，因而電流總保持不變；D、有阻礙電流增大的作用，但電流還是增大，最后等于I 0。解： D。說明：要深刻理解“阻礙”的意思。阻礙并不等于“阻止”。當(dāng)原電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)要阻礙電流的增大，但電流最后還是要增大的，只不過增大得慢些( 如通電自感實(shí)驗(yàn)中所見 ) ；當(dāng)原電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)要阻礙電流的減小，但電流最后還是要減小的，只不過減小得慢些( 如斷電自感實(shí)驗(yàn)中所見) 。自感電動(dòng)勢(shì)的作用只不過是起一個(gè)“延時(shí)” 作用。例3、如圖所示的電路中，L是一帶鐵芯的線圈，R為電阻。兩條支路的直流電阻相等。那么在接通和斷開電鍵的瞬