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文檔簡介
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, 教材通過實驗探究, 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,自感電動勢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)電動勢與磁通量的變化率成正比,那么自感電動勢于什么有關(guān)?能啟迪學(xué)生思考,然后通過實驗探究,要讓學(xué)生自己動手, 并把實驗現(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,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。【教學(xué)目標(biāo)】1.知識與技能(1)知道什么是自感現(xiàn)象和自感電動勢。(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)識實驗在物理學(xué)研究中的作用。(2)通過自感電動勢大小的探究,加深對控制變量法的認(rèn)識。(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)度與價值觀(1)通過自感現(xiàn)象與決定自感電動勢大小的因素的探究活動,培養(yǎng)學(xué)生參與科學(xué)探究活動的 熱情和實事求是的科學(xué)態(tài)度。了解自感現(xiàn)象的實際應(yīng)
3、用,體會物理學(xué)對經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的推動作用?!窘虒W(xué)重、難點】.教學(xué)重點: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、規(guī)律應(yīng)用 到實際問題中。.教學(xué)難點:分析自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及日光燈原理?!窘叹摺繂悠鳌㈡?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)電動勢的條件是什么?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)生電動勢?學(xué)生猜想二、新課教學(xué).演示實驗:(1)用圖1電路作演示實驗.Li和L2是規(guī)格相同的兩個燈泡.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 驗要反復(fù)幾次)實驗現(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,螺線管中的磁通量也增加,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,阻 礙原電流的增加,從而是燈泡逐漸變亮。(2)用圖2電路作演示實驗.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?(實驗要反復(fù) 幾次)圖 2實驗現(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,螺線管中的磁通量也減少,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,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, 螺線管中的磁通量也發(fā)生變化,從而可以產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(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。自感電動勢:在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。11111111111111自感電動勢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,螺線管中產(chǎn)生的自感電動勢阻礙I變大;當(dāng)通過螺線管中原來的電流I減小時,螺線管中產(chǎn)生的自感電動阻礙I減小.實例分析圖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)生的自感電動勢阻礙電流增大,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)生的自感電動勢阻礙電流減小,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 題自感電動勢的大小與哪些因素有關(guān)?【引導(dǎo)回答】自感電動勢與感應(yīng)電動勢一樣,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勢的大?。?自感系數(shù)(1)用圖2電路作演示實驗.操作現(xiàn)象線圈未加鐵心時,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,觀察電路接通后再打開 S的瞬間,燈泡亮度的變化情況。 實驗結(jié)論自感電動勢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)比沒有鐵芯時大得多單 位:亨利,簡稱亨(H)如果通電線圈的電流在 1秒內(nèi)改變1安時產(chǎn)生的自感電動勢是1伏,這個線圈的自感系數(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,兩個燈絲之間的氣體導(dǎo)電時發(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)壁涂有熒光粉啟動器啟動器在電路中起開關(guān)作用,它由一個窟氣放 電管與一個電容并聯(lián)而成,放電管中一個電極用雙 金屬片組成,利用就泡放電加熱,使雙金屬片在開 閉時,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電源的電磁的干 擾并與鎮(zhèn)流器形成振蕩回路,增加啟動脈沖電壓幅 度。鎮(zhèn)流器電感鎮(zhèn)流器是一個鐵芯電感線圈,電感的性質(zhì)是當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時,則在線 圈中將引起磁通的變化,從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。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)接通的時候,電源電壓立即通過鎮(zhèn)流器和燈管燈絲加到啟動器的兩極。220伏的電壓立即使啟動器的惰性氣體電離,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。啟動由于啟動器兩極閉合,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 勢,與電源電壓疊加后作用于管兩端。燈絲受熱時發(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端向高電勢端運動。在加速運動的過程中,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;自感電動勢的作用-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是兩個相同的小燈泡,L是一個自感系數(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,燈泡 Si和$亮暗的順序是(A(A)接通時,Si先達(dá)到最亮,斷開時, S后暗(B)接通時,S2先達(dá)到最亮,斷開時, 邑后暗(C)接通時,Si先達(dá)到最亮,斷開時, S先暗(D)接通時,S2先達(dá)到最亮,斷開時, 4先暗 分析與解答:從等效的觀點看,在S接通時,相當(dāng)于L表現(xiàn)為很大的電阻,故S先達(dá)到最亮.選項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,電路中兩個電阻器的電阻均為R,開始日電鍵S斷開.此時電
12、路中電流強(qiáng)度為自感電動勢產(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)由于自感電動勢有阻礙電流的彳用,電路中電流最終由Io減小到(B)由于自感電動勢有阻礙電流的作用,電路中電流最終總小于Io.I 0不變.(C)由于自感電動勢有阻礙電流的作用,電路中電流將保持(D)自感電動勢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.斷開電鍵后重做實驗: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
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