互感和自感学案和课件及练习.docx

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互感和自感学案和课件及练习

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本资料为woRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址　　第六节　互感和自感学案

　　【学习目标】

（1）、知道互感现象和互感电动势。

（2）、知道自感现象和自感电动势。

　　（3）、知道自感系数。

　　（4）、了解日光灯的工作原理

　　（5）、会灵活运用公式求感生电动势

　　（6）、会利用自感现象和互感现象解释相关问题

　　【学习重点】自感现象产生的原因及特点。

　　【学习难点】运用自感知识解决实际问题。

　　【学习方法】讨论法、探究法、实验法

　　【学习用具】

　　变压器原理说明器、3.8V0.3A灯泡两只、滑动变阻器、电源、导线、开关，日光灯组件，

　　【学习过程】

　　一、复习旧课，引入新课

　　、引起电磁感应现象最重要的条件是什么？

　　2、楞次定律的内容是什么？

　　二、新课学习

　　问题：

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？

（一）互感现象

　　两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。

这种现象叫做

　　，这种感应电动势叫做

　　。

　　利用互感现象可以把

　　由一个线圈传递到另一个线圈。

变压器就是利用互感现象制成的。

如下图所示。

　　在电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法

　　电路间的互感现象。

例如在电路板的刻制时就要设法减小电路间的

　　现象。

　　、自感现象

　　、动手做一做

　　实验1：

断电自感现象。

学生几人一组作实验

　　实验电路如图所示。

接通电路，灯泡正常发光后，迅速断开开关，可以看到灯泡闪亮一下再逐渐熄灭。

　　问1：

灯泡闪亮一下，说明了什么问题？

　　问2：

在开关断开这一瞬间，增大的电压从哪里来的。

　　实验2：

将与灯泡并联的线圈取掉。

再演示上述实验，这时灯泡不再闪亮。

　　问3：

线圈本身并不是电源，它又是如何提供高电压的呢？

　　2、分析现象，建立概念

　　⑴讨论：

相互讨论。

出示实验电路图，运用已学过的电磁感应的知识来分析实验现象。

　　②问：

这个实验中，线圈也发生了电磁感应。

那么是什么原因引起线圈发生电磁感应呢？

　　问1：

开关接通时，线圈中有没有电流？

　　问2：

有电流通过线圈时，线圈会不会产生磁场？

根据是什么？

　　问3：

既然线圈产生了磁场，那么就有磁感线穿过线圈，线穿过线圈的磁胎量就不等于0。

开关断开后，线圈中还有磁通量吗？

　　问4：

所以，在开关断开这一过程中，穿过线圈的磁通量变了吗？

如何变化？

　　问5：

穿过线圈的磁通量发生了变化，会发生什么现象？

　　⑵讨论小结：

　　⑶建立概念：

上述现象属于一种特殊的电磁感应现象，发生电磁感应的原因是由于通过导体

　　的电流发生变化而引起磁通量变化。

这种电磁感应现象称为

　　。

　　自感现象：

由于

　　发生变化而产生的电磁感应现象。

　　自感电动势：

在

　　现象中产生的感应电动势。

　　练习：

在实验中，若线圈L的电阻RL与灯泡A的电阻RA相等，则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为

　　图，通过灯泡的电流随时间的变化图像为

　　图；若RL远小于RA，则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为

　　图，通过灯泡的电流图像为

　　图。

　　答案：

A；c；B；D

　　3、演示实验，强化概念

　　实验3：

演示通电自感现象。

实验电路如图。

　　开关接通时，可以看到，灯泡2立即正常发光，而灯泡1是逐渐亮起来的。

　　问：

为什么会出现这种现象呢？

　　问：

为什么自感电动势不是使灯泡1突然变得很亮，而是使它慢慢变亮呢？

　　4、综合因素，讲解规律

　　在自感现象中，自感电动势的产生是由于导体本身的电流发生了变化而引起的，而自感电动势却总是阻碍导体中原来电流的变化的。

　　特点：

自感电动势总是

　　导体中原来电流的

　　的。

　　具体而言：

①如果导体中原来的电流是增大的，自感电动势就要阻碍原来电流的增大。

　　I原↑，则ε自与I原相反

　　②如果导体中原来的电流是减小的，自感电动势就要阻碍原来电流的减小。

　　I原↓，则ε自与I原相同

　　5、分析实验，深化理解

　　①实验1称为断电自感现象，实验2称为通电自感现象。

那么，在实验1中电路接通的瞬间，线圈是否发生自感？

在实验2中，把开关断开时，线圈是否发生自感现象呢？

　　②实验2中，如果以很快的频率反复打开、闭合开关，会出现什么现象呢？

　　③实验1中开关断开了，电源已不再给灯泡提供电能了，灯还闪亮一下。

这些能量是哪里来的呢？

是凭空产生了能量吗？

　　练习：

实验中，当电键闭合后，通过灯泡1的电流随时间变化的图像为

　　图；通过灯泡2的电流随时间变化的图像为

　　图。

　　答案：

c；A

　　、自感系数

　　问：

感应电动势的大小跟什么因素有关？

　　自感电动势的大小跟其它感应电动势的大小一样，跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关。

而在自感现象中，穿过线圈的磁通量是由电流引起的，故自感电动势的大小跟导体中电流变化的快慢有关。

　　理论分析表明：

　　E=

　　。

　　L称为线圈的自感系数，简称自感或

　　。

自感表示线圈产生

　　本领大小的物理量。

L的大小跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯有关。

　　单位：

亨利

　　H=

　　mH=

　　μH

　　、自感现象的应用——日光灯的原理

　　日光灯就是利用自感现象的例子。

灯管的两端各有一个灯丝，灯管内充有微量的氩和稀薄的天然汞蒸汽，灯管内壁涂有荧光物质。

当灯管内的气体被击穿而导电时，灯管两端的灯丝就会释放出大量的电子，这些电子与汞原子碰撞而放出紫外线，涂在灯管内的荧光物质在紫外线的照射下发出可见光，根据不同的需要充以不同的气体，并在管的内壁上涂上不同的荧光物质，就可制造出不同颜色的日光灯了。

　　日光灯的电路图如下图所示：

　　其中：

启动器的作用是当开关闭合时电源把电压加在启动器两极间，使氖气放电发出辉光，辉光产生的热量使U形触片膨胀伸长接触静片而电路导通，于是镇流器中的线圈和灯管中的灯丝就有电流通过，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形触片冷却收缩，电路断开，镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压，这个高压加上电源两端的电压一起加在灯管的两端，使水银蒸汽开始放电导通，使日光灯发光。

在启动器两触片间还并联了一个电容，它的作用是在动静触片分离时避免产生火花而烧毁，没有电容器，启动器也能正常工作，日光灯启动后，启动器就不需要了。

　　镇流器就是一个自感系数很大的线圈，在日光灯点燃时，利用自感现象，产生瞬时高压，在日光灯正常发光时，利用自感现象起降压限流的作用。

　　（四）磁场中的能量

　　开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中，开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成

　　。

　　【课堂练习】

　　例1、关于自感现象，正确的说法是：

　　A、感应电流一定和原电流方向相反；

　　B、线圈中产生的自感电动势较大的其自感系数一定较大；

　　c、对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产生的自感电动势也越大；

　　D、自感电动总是阻碍原来电流变化的。

　　解：

D。

　　例2、如图所示，两个电阻的阻值都是R，多匝线圈的电阻和电源内阻均可忽略不计。

电键S原来断开，此时电路中的电流为I0=ε/2R。

现将S闭合，于是线圈产生自感电动势，此自感电动势的作用是：

　　A、使电路的电流减小，最后由I0将小到0；

　　B、有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I0；

　　c、有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变；

　　D、有阻碍电流增大的作用，但电流还是增大，最后等于I0。

　　解：

D。

　　说明：

要深刻理解“阻碍”的意思。

阻碍并不等于“阻止”。

当原电流增大时，自感电动势要阻碍电流的增大，但电流最后还是要增大的，只不过增大得慢些；当原电流减小时，自感电动势要阻碍电流的减小，但电流最后还是要减小的，只不过减小得慢些。

自感电动势的作用只不过是起一个“延时”作用。

　　例3、如图所示的电路中，L是一带铁芯的线圈，R为电阻。

两条支路的直流电阻相等。

那么在接通和断开电键的瞬间，两电流表的读数I1、I2的大小关系是：

　　A、接通时I1<I2，断开时I1>I2；

　　B、接通时I1<I2，断开时I1=I2；

　　c、接通时I1>I2，断开时I1<I2；

　　D、接通时I1=I2，断开时I1<I2。

　　解：

B。

　　【学习小结】