高二物理自感現(xiàn)象及其應(yīng)用

1、高二物理自感現(xiàn)象及其應(yīng)用【教材分析】自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象， 教材通過實(shí)驗(yàn)探究， 使學(xué)生明白自感現(xiàn)象的規(guī)律都 符合電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一般規(guī)律， 導(dǎo)體本身的電流變化， 引起磁通量變化，這是產(chǎn)生自感現(xiàn)象的 原因；而根據(jù)楞次定律，自感電動(dòng)勢(shì)的作用是阻礙電流變化。然后教材通過討論與交流，利用類比，電磁感應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比，那么自感電動(dòng)勢(shì)于什么有關(guān)？能啟迪學(xué)生思考，然后通過實(shí)驗(yàn)探究，要讓學(xué)生自己動(dòng)手， 并把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察結(jié)果填寫在表格中，從而引出自感系數(shù)。日光燈是常用的設(shè)備，課本先介紹了日光燈的結(jié)構(gòu)和發(fā)光特點(diǎn)，然后通過“觀察與思考” 欄目，讓學(xué)生搞清楚日光燈的工作原理，并總結(jié)鎮(zhèn)

2、流器所起的作用。 并在書末簡(jiǎn)單提出了電子鎮(zhèn)流器及新型燈具，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步收集資料、自行探究?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1.知識(shí)與技能(1)知道什么是自感現(xiàn)象和自感電動(dòng)勢(shì)。(2)知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理量。(3)知道影響自感系數(shù)的因素。(4)知道日光燈的基本原理和結(jié)構(gòu)。.過程與方法(1)觀察自感現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)研究中的作用。(2)通過自感電動(dòng)勢(shì)大小的探究，加深對(duì)控制變量法的認(rèn)識(shí)。(3)經(jīng)過日光燈工作原理的探究過程，嘗試用科學(xué)探究方法研究物理問題。.情感態(tài)度與價(jià)值觀(1)通過自感現(xiàn)象與決定自感電動(dòng)勢(shì)大小的因素的探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生參與科學(xué)探究活動(dòng)的 熱情和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。了解自感現(xiàn)象的實(shí)際應(yīng)

3、用，體會(huì)物理學(xué)對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用。【教學(xué)重、難點(diǎn)】.教學(xué)重點(diǎn)：由現(xiàn)象入手，分析產(chǎn)生現(xiàn)象的原因，找出基本規(guī)律，將所學(xué)的知識(shí)、規(guī)律應(yīng)用 到實(shí)際問題中。.教學(xué)難點(diǎn)：分析自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及日光燈原理?！窘叹摺繂?dòng)器、鎮(zhèn)流器、自感現(xiàn)象演示儀【教學(xué)過程】一、引入新課.引入(1)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件是什么？怎樣得到這種條件？(2)如果通過線圈本身的電流有變化，使它里面的磁通量改變，能不能產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)？學(xué)生猜想二、新課教學(xué).演示實(shí)驗(yàn)：(1)用圖1電路作演示實(shí)驗(yàn).Li和L2是規(guī)格相同的兩個(gè)燈泡.合上開關(guān) K,調(diào)節(jié)R,使L1和L2亮度相同，再調(diào)節(jié)R , 使L1和L2正常發(fā)光逐漸變亮，然后

4、打開 K.再合上開關(guān) K的瞬間，問同學(xué)們看到了什么？(實(shí) 驗(yàn)要反復(fù)幾次)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：L1逐漸變亮，且最后亮度與 匕相同。原 因：當(dāng)通過螺線管的電流增加時(shí)，螺線管中的磁通量也增加，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，阻 礙原電流的增加，從而是燈泡逐漸變亮。(2)用圖2電路作演示實(shí)驗(yàn).合上開關(guān)s,調(diào)節(jié)K使幺正常發(fā)光.打開s的瞬間，問同學(xué)們看到了什么？（實(shí)驗(yàn)要反復(fù) 幾次）圖 2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：燈泡 A逐漸變暗，最后熄滅。原 因：當(dāng)通過螺線管的電流減少時(shí)，螺線管中的磁通量也減少，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，阻礙原電流的減少，從而是燈泡逐漸變暗。啟發(fā)講解：當(dāng)通過螺線管中電流變化時(shí)， 螺線管中的磁通量也發(fā)生變化，從而可以產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流

5、，這也是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但這種電磁感應(yīng)現(xiàn)象與我們前面學(xué)過的電磁感應(yīng)現(xiàn)象有所不同，這種電磁感應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于通過線圈自身的電流變化引起磁通量的變化.這種現(xiàn)象就稱為自感現(xiàn)象.自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象：由于通過線圈自身的電流發(fā)生變化產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。自感電動(dòng)勢(shì)：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。11111111111111自感電動(dòng)勢(shì)的方向總是阻礙原來電流的變化。原 因：線圈自身的電流變化，引起磁通量發(fā)生變化。小結(jié)講解阻礙的含義：當(dāng)通過螺線管中原來的電流 I增大時(shí)，螺線管中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙I變大；當(dāng)通過螺線管中原來的電流I減小時(shí)，螺線管中產(chǎn)生的自感電動(dòng)阻礙I減小.實(shí)例分析圖1中，合上開關(guān)K, L中電流從零

6、開始增大，方向從左到右，L中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流增大，其方向與原電流方向相反（從右到左），因而燈泡逐漸變亮。圖2中，斷開開關(guān) K, L中原來從左到右的電流減小，L中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流減小，自感電流與原電流方向相同（從左到右） ，而燈泡中的電流方向從右到左。問 題自感電動(dòng)勢(shì)的大小與哪些因素有關(guān)？【引導(dǎo)回答】自感電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一樣，跟穿過線圈的磁通量變化的快慢有關(guān)系，線圈的磁場(chǎng)是由電流產(chǎn)生的，所以穿過線圈的磁通量變化的快慢跟電流變化快慢有關(guān)系。那么是否還存在其他因素影響自感電動(dòng)勢(shì)的大?。?自感系數(shù)（1）用圖2電路作演示實(shí)驗(yàn).操作現(xiàn)象線圈未加鐵心時(shí)，觀察電路接通后再打開S的瞬間，燈泡亮

7、度的變化情況。線圈加入鐵心時(shí)，觀察電路接通后再打開 S的瞬間，燈泡亮度的變化情況。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論自感電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈本身的特性有關(guān)。(2)自感系數(shù)自感系數(shù)：描述通電線圈自身特性的物理量，簡(jiǎn)稱自感或電感。 TOC o 1-5 h z 決定自感系數(shù)的因素： 線圈的形狀、長短、匝數(shù)、線圈中是否有鐵芯.線圈越粗，越長，匝 數(shù)越密，它的自感系數(shù)就越大，另外有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時(shí)大得多單 位：亨利，簡(jiǎn)稱亨(H)如果通電線圈的電流在 1秒內(nèi)改變1安時(shí)產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)是1伏，這個(gè)線圈的自感系數(shù)就是1亨.lmE = 10-3H=5.日光燈(1)日光燈結(jié)構(gòu)燈管日光燈管兩端各有一燈絲，燈管內(nèi)充有微量的僦和

8、稀薄的汞蒸氣，燈管內(nèi)壁上涂有熒光 粉，兩個(gè)燈絲之間的氣體導(dǎo)電時(shí)發(fā)出紫外線，使熒光粉發(fā)出柔和的可見光。燈頭 燈絲燈腳破璃管內(nèi)壁涂有熒光粉啟動(dòng)器啟動(dòng)器在電路中起開關(guān)作用，它由一個(gè)窟氣放 電管與一個(gè)電容并聯(lián)而成，放電管中一個(gè)電極用雙 金屬片組成，利用就泡放電加熱，使雙金屬片在開 閉時(shí)，引起電感鎮(zhèn)流器電流突變并產(chǎn)生高壓脈沖加 到燈管兩端。電容的作用為消除對(duì)電源的電磁的干 擾并與鎮(zhèn)流器形成振蕩回路，增加啟動(dòng)脈沖電壓幅 度。鎮(zhèn)流器電感鎮(zhèn)流器是一個(gè)鐵芯電感線圈，電感的性質(zhì)是當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，則在線 圈中將引起磁通的變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。日光燈正常發(fā)光后鎮(zhèn)流器起降壓限流的作 用。(2)工作原理預(yù)熱

9、當(dāng)開關(guān)接通的時(shí)候，電源電壓立即通過鎮(zhèn)流器和燈管燈絲加到啟動(dòng)器的兩極。220伏的電壓立即使啟動(dòng)器的惰性氣體電離，產(chǎn)生輝光放電。輝光放電的熱量使雙金屬片受熱膨脹，兩極接觸。電流通過鎮(zhèn)流器、啟動(dòng)器觸極和兩端燈絲構(gòu)成通路。燈絲很快被電流加熱，發(fā)射出大量 電子。啟動(dòng)由于啟動(dòng)器兩極閉合，兩極間電壓為零，輝光放電消失，管內(nèi)溫度降低；雙金屬片自動(dòng)復(fù)位，兩極斷開。在兩極斷開的瞬間，電路電流突然切斷，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很大的自感電動(dòng) 勢(shì)，與電源電壓疊加后作用于管兩端。燈絲受熱時(shí)發(fā)射出來的大量電子，在燈管兩端高電 壓作用下，以極大的速度由低電勢(shì)端向高電勢(shì)端運(yùn)動(dòng)。在加速運(yùn)動(dòng)的過程中，碰撞管內(nèi)僦氣分子，使之迅速電離。僦氣電離生

10、熱，熱量使水銀產(chǎn)生蒸氣，隨之水銀蒸氣也被電離, 并發(fā)出強(qiáng)烈的紫外線。在紫外線的激發(fā)下，管壁內(nèi)的熒光粉發(fā)出近乎白色的可見光。（3）新型日光燈三、小結(jié)自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因-由于通過導(dǎo)體本身電流的變化；自感電動(dòng)勢(shì)的作用-阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化。自感系數(shù)的決定因素和單位。日光燈的結(jié)構(gòu)和工作原理。四、課堂練習(xí)1、在如圖所示的電路（a）、 （ b）中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小.接通 K,使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡 S發(fā)光.（A、D）(A)在電路(a)中，斷開K, S將漸漸變暗.(B)在電路(a)中，一斷開K, S將先變得更亮,然后漸漸變暗.(C)在電路(b)中，斷開K, S將漸漸變暗.(D)在電路(b)

11、中，斷開K, S將先變得更亮，然后漸漸變暗.2、在如圖所示的電路中，Si和S2是兩個(gè)相同的小燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈，其直流電阻值與 R相等.在電鍵S接通和斷開時(shí)，燈泡 Si和$亮暗的順序是(A(A)接通時(shí)，Si先達(dá)到最亮，斷開時(shí)， S后暗(B)接通時(shí)，S2先達(dá)到最亮，斷開時(shí)， 邑后暗(C)接通時(shí)，Si先達(dá)到最亮，斷開時(shí)， S先暗(D)接通時(shí)，S2先達(dá)到最亮，斷開時(shí)， 4先暗 分析與解答：從等效的觀點(diǎn)看，在S接通時(shí)，相當(dāng)于L表現(xiàn)為很大的電阻，故S先達(dá)到最亮.選項(xiàng)A正確.3、如圖所示，多匝線圈 L的電阻和電源內(nèi)阻都很小，可忽略不計(jì)，電路中兩個(gè)電阻器的電阻均為R,開始日電鍵S斷開.此時(shí)電

12、路中電流強(qiáng)度為自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，下列說法中正確的是(D)10,現(xiàn)將電鍵S閉合、線圈L中有(A)由于自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙電流的彳用，電路中電流最終由Io減小到(B)由于自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙電流的作用，電路中電流最終總小于Io.I 0不變.(C)由于自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙電流的作用，電路中電流將保持(D)自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙電流增大的作用，但電路中電流最終還要增大到4、右圖中a、b燈分別標(biāo)有“ 36V 40W和“36V 25W ,閉合電鍵調(diào)節(jié)R ,能使a、b都正常 TOC o 1-5 h z 發(fā)光.斷開電鍵后重做實(shí)驗(yàn)：電鍵閉合后看到的現(xiàn)象是什么？穩(wěn)？定后那只燈較亮？再斷開電鍵，又將看到什么現(xiàn)象？I一仆桁、一尸兩孱&分析：閉合瞬