《互感和自感》課題研究（宋雙全）

1、課時4.6互感和自感1.通過實(shí)驗(yàn),了解互感和自感現(xiàn)象,以及對它們的利用和防止。2.能夠通過電磁感應(yīng)的有關(guān)規(guī)律分析通電、斷電時自感現(xiàn)象的成因,以及磁場的能量轉(zhuǎn)化問題。3.了解自感電動勢的計算式EL·，,知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理量,知道它的單位。4.知道互感和自感是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的特例,感悟特殊現(xiàn)象中有它的普遍規(guī)律,而普遍規(guī)律中包含了特殊現(xiàn)象的辯證唯物主義觀點(diǎn)。1.互感現(xiàn)象(1)繞在同一個鐵芯上的兩個線圈,其中一個線圈中的電流變化時,它所產(chǎn)生的變化的磁場使另一線圈中產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,叫互感,產(chǎn)生的電動勢叫作互感電動勢。 (2)應(yīng)用:利用互感現(xiàn)象可以把能量由一個線圈傳

2、到另一個線圈,因此在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用,如變壓器,收音機(jī)的“磁性天線”。 2.自感現(xiàn)象(1)由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,叫自感現(xiàn)象。 (2)發(fā)生自感現(xiàn)象的線圈也會產(chǎn)生電動勢,即自感電動勢。它的大小與穿過線圈的磁通量的變化率成正比(填“正比”或“反比”)。 3.自感系數(shù)(L)(1)線圈的自感系數(shù)由線圈的大小、形狀、匝數(shù)和鐵芯決定。 (2)在國際單位制中,自感系數(shù)的單位是亨利(符號H),且1亨=103毫亨=106微亨。 4.磁場的能量(1)自感現(xiàn)象中線圈中電流從無到有時:磁場從無到有,電源的能量輸送給磁場,儲存在磁

3、場中。 (2)線圈中電流減小時:磁場中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為電能。 主題1:認(rèn)識互感和自感現(xiàn)象(1)如圖甲所示,在“探究產(chǎn)生感應(yīng)電流條件”的實(shí)驗(yàn)中,改變通過小線圈A中的電流大小,大線圈B中就能產(chǎn)生感應(yīng)電流。對這個現(xiàn)象我們是如何解釋的?乙(2)如圖乙所示,幾位同學(xué)串聯(lián)在“電路中”,開關(guān)S接通前、接通后及斷開開關(guān)的瞬間學(xué)生有何感覺?(3)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn),如何區(qū)分互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象?(4)自感現(xiàn)象是否屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象?它是否遵循楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律?主題2:實(shí)驗(yàn)探究自感現(xiàn)象(重點(diǎn)探究)(1)如圖甲所示,電路中兩燈泡L1、L2完全相同,閉合開關(guān)S后,調(diào)節(jié)R使L1、L2的亮度相同

4、。斷開開關(guān)S,重新閉合后你會觀察到什么現(xiàn)象?為什么通電瞬間會出現(xiàn)這種現(xiàn)象?(2)如圖乙所示,閉合開關(guān)后燈泡L1、L2正常發(fā)光。斷開開關(guān)S的瞬間,燈泡L2立即熄滅,燈泡L1沒有立即熄滅,反而會比原來更亮地閃一下(L的電阻小于L1的電阻時才會閃一下)再慢慢變暗。為什么斷電瞬間會出現(xiàn)這種現(xiàn)象?主題3:自感現(xiàn)象理論探究(1)自感現(xiàn)象中自感電動勢有什么作用?如何描述自感電動勢的方向?(2)自感系數(shù)的物理意義是什么?(3)自感系數(shù)L在自感現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)化中所起的作用是什么?1.關(guān)于線圈自感系數(shù)的說法,錯誤的是()。A.自感電動勢越大,自感系數(shù)也越大B.把線圈中的鐵芯抽出一些,自感系數(shù)減小C.把線圈匝數(shù)增加一

5、些,自感系數(shù)變大D.電感是自感系數(shù)的簡稱2.關(guān)于自感現(xiàn)象,下列說法正確的是()。A.感應(yīng)電流一定和原來的電流方向相反B.對于同一線圈,當(dāng)電流變化越大時,線圈產(chǎn)生的自感電動勢也越大C.對于同一線圈,當(dāng)電流變化越快時,線圈的自感系數(shù)也越大D.對于同一線圈,當(dāng)電流變化越快時,線圈中的自感電動勢也越大3.圖示是測定自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻的電路,L兩端并聯(lián)一只電壓表,用來測量自感線圈的直流電壓。在測量完畢后,為了安全的需要,將電路拆開時應(yīng)()。A.先斷開S1B.先斷開S2C.先拆除電壓表D.先拆除電阻R4.如圖所示,多匝線圈和電池的內(nèi)阻均為零,兩個電阻的阻值均為R,開關(guān)S斷開時,電路中的電流為I

6、?，F(xiàn)將S閉合,于是電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,此自感電動勢的作用是()。A.使電路中的電流減小,最后由I減小到零B.有阻礙電流的作用,最后電流小于IC.有阻礙電流增大的作用,故電流總保持不變D.有阻礙電流增大的作用,但電流還是增大,最后變?yōu)?I拓展一、自感現(xiàn)象的綜合應(yīng)用1.在如圖甲、乙所示的電路中,電阻R和自感線圈L的電阻都小于燈泡的電阻,閉合S使電路達(dá)到穩(wěn)定,燈泡Q發(fā)光。下列說法正確的是()。A.在電路甲中,斷開S后,Q將漸漸變暗B.在電路甲中,斷開S后,Q將先變得更亮,然后漸漸變暗C.在電路乙中,斷開S后,Q將漸漸變暗D.在電路乙中,斷開S后,Q將先變得更亮,然后漸漸變暗拓展二、自感現(xiàn)象中的圖象

7、問題2.在如圖所示的電路中,兩個相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線圈L和一個滑動變阻器R,閉合開關(guān)S后,調(diào)整R,使L1和L2發(fā)光的亮度一樣,此時流過兩個燈泡的電流為I,然后,斷開S。若t'時刻再閉合S,則在t'前后的一小段時間內(nèi),正確反映流過L1的電流i1、流過L2的電流i2隨時間t變化的圖象是()。參考答案課時4.5互感和自感知識體系梳理變化的磁場互感電動勢變壓器“磁性天線”電流發(fā)生變化正比大小形狀103106磁場磁場磁場重點(diǎn)難點(diǎn)探究主題1:(1)當(dāng)A線圈中的電流變化時,穿過B線圈的磁通量發(fā)生了變化,因此B線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。(2)接通開關(guān)S前及接通開關(guān)S后學(xué)

8、生無感覺。原因是流過人體的電流非常微弱。當(dāng)斷開開關(guān)S的瞬間,線圈中的電流減小,引起線圈自身的磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,由于時間短而產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動勢,故學(xué)生有觸電的感覺。(3)兩個相互靠近的線圈,當(dāng)一個線圈中的電流變化時,它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,這種現(xiàn)象叫互感。由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感。(4)自感現(xiàn)象屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象,所以遵循楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律。主題2:(1)甲圖中,重新閉合開關(guān)S后發(fā)現(xiàn)燈泡L2立即發(fā)光,而燈泡L1則是逐漸亮起來的。開關(guān)S閉合的瞬間,燈泡L2的兩端立即有電壓,L2立即發(fā)光;而燈泡L1與線圈L串聯(lián),在接通電

9、路的瞬間,電路中電流增大,穿過線圈L的磁通量隨之增加,根據(jù)電磁感應(yīng)的知識可知,線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,這個感應(yīng)電動勢阻礙線圈中電流的增大。這種阻礙作用使通過L1的電流逐漸增大,故燈泡L1是逐漸亮起來的。(2)乙圖中,斷開開關(guān)S的瞬間,通過線圈的電流減弱,穿過線圈的磁通量減少,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢阻礙原電流的減小,使原電流逐漸減小,這一電流經(jīng)過L1所在的回路,使L1不會立即熄滅,而是比原來更亮地閃一下后再逐漸熄滅。原來電路閉合處于穩(wěn)定狀態(tài),L與L1并聯(lián),其電流分別為IL和IL1,方向都是從左向右。在斷開S的瞬時,燈L1中原來的從左向右的電流立即消失,但是燈L1與線圈L組成一閉合電路,由于L的自

10、感作用,其中的電流IL不會立即消失,而是在回路中逐漸減弱,維持短暫的時間,這個時間內(nèi)燈L1中有從右向左的電流通過。這時通過L1的電流從IL開始減弱,如果RL(線圈L的直流電阻)<RL1,原來的電流IL>IL1,則燈L1熄滅之前要閃亮一下;如果RLRL1,原來的電流ILIL1,則燈L1是逐漸熄滅的,不再閃亮一下。上述兩種實(shí)驗(yàn)電路中有一個共同點(diǎn),那就是閉合開關(guān)或斷開開關(guān)時,流過線圈的電流都發(fā)生了變化。主題3:(1)自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化,即總是起著推遲電流變化的作用。自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化,當(dāng)原來電流增大時,自感電動勢與原來電流方向相反;當(dāng)原來電流減小時,

11、自感電動勢與原來電流方向相同。(2)自感系數(shù)是表征線圈產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)大小的物理量,數(shù)值上等于通過線圈的電流在1 s內(nèi)改變1 A時產(chǎn)生的自感電動勢的大小。(3)自感系數(shù)L越大,當(dāng)接通電路使線圈中通電時產(chǎn)生的自感電動勢越大,電源克服自感電動勢所做的功越多,電能轉(zhuǎn)化的磁場能越多,因而當(dāng)線圈中電流穩(wěn)定時,線圈儲存的磁場能越多,且這個過程持續(xù)的時間也越長;當(dāng)斷開電路使線圈中電流減小時,磁場能轉(zhuǎn)化的電能越多,且持續(xù)的時間也越長。也可以說自感系數(shù)大的線圈電的“慣性”更大些?；A(chǔ)智能檢測1.A2.D3.B4.D全新視角拓展1.AD【解析】在電路甲中,設(shè)通過線圈L的電流為IL甲,通過Q及R的電流為IQ甲和IR甲;同理,設(shè)電路乙中通過L、Q、R的電流分別為IL乙、IQ乙、IR乙。很明顯,IL甲=IQ甲,IL乙>IQ乙。當(dāng)斷開S時,線圈L相當(dāng)于電源,產(chǎn)生了自感電動勢,在L、R、Q組成的回路中產(chǎn)生自感電流。在電路甲中,自感電流從IL甲逐漸減小,燈泡Q逐漸變暗;在電路乙中,自感電流從IL乙逐漸減小,因?yàn)镮L乙>IQ乙,所以燈泡Q先變得更亮,再漸漸變暗