江蘇省東臺(tái)市高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 4.6.1 互感和自感（一）導(dǎo)學(xué)案新人教版選修3-2.doc

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4.6互感和自感(1) 班級(jí) 姓名 ， 1課時(shí) 使用時(shí)間 一． 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．了解互感和自感現(xiàn)象 2．了解自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因 3．知道自感現(xiàn)象中的一個(gè)重要概念——自感系數(shù)，了解它的單位及影響其大小的因素 重點(diǎn)：自感現(xiàn)象及自感系數(shù) 難點(diǎn)：① 自感現(xiàn)象的產(chǎn)生原因分析 ?、谕ā嚯娮愿械难菔緦?shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象解釋 二、自學(xué)檢測(cè) 1.互感現(xiàn)象是指 而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，這種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做 ， 就是利用互感現(xiàn)象制成的。 2．自感現(xiàn)象是指 而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 3．自感電動(dòng)勢(shì)的方向：自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙流過(guò)導(dǎo)體電流的變化，當(dāng)電流增大 時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原來(lái)電流的方向 ；當(dāng)電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原來(lái)電流的方向 。 4．自感的應(yīng)用與防止：應(yīng)用： 防止： 、 5．自感電動(dòng)勢(shì)的大小與通過(guò)導(dǎo)體的電流的 成正比，公式表示為 6.自感系數(shù)簡(jiǎn)稱 或 ，用字母 表示。影響因素： 、 、 、 。 單位： 符號(hào)： 常用單位：毫亨（mH） 微亨（μH） 三、合作探究 問(wèn)題情景：在法拉第實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)線圈并沒(méi)有導(dǎo)線相連卻能產(chǎn)生感應(yīng)電流，這是什么現(xiàn)象？ 任務(wù)（一）互感現(xiàn)象 1、基本概念：①互感： ②互感現(xiàn)象： ③互感電動(dòng)勢(shì)： 2、互感的理解： 小結(jié)：互感現(xiàn)象不僅發(fā)生與繞在同一鐵芯上的兩個(gè)何相互靠近的電路之間。線圈之間，而且可以發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間。 問(wèn)題情景：（互感中的能量）另一電路中能量從哪兒來(lái)的？ 小結(jié)：互感現(xiàn)象可以把能量從一個(gè)電路傳到另一個(gè)電路。 3、互感的應(yīng)用和防止： 任務(wù)（二）自感現(xiàn)象 1、問(wèn)題情景：由電流的磁效應(yīng)可知，線圈通電后周圍就有磁場(chǎng)產(chǎn)生，電流變化，則磁場(chǎng)也變化，那么對(duì)于這個(gè)線圈自身來(lái)說(shuō)穿過(guò)它的磁通量在此過(guò)程中也發(fā)生了變化。是否此時(shí)也發(fā)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象呢？我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。 2、演示實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)1 （演示P22實(shí)驗(yàn)）出示自感演示器，通電自感。 提出問(wèn)題：閉合S瞬間，會(huì)有什么現(xiàn)象呢？引導(dǎo)學(xué)生做預(yù)測(cè)，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（實(shí)驗(yàn)前事先閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器R和R1使兩燈正常發(fā)光，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)）。開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)，閉合開(kāi)關(guān)S，提示學(xué)生注意觀察現(xiàn)象 觀察到的現(xiàn)象：在閉合開(kāi)關(guān)S瞬間，燈A2立刻正常發(fā)光，A1比A2遲一段時(shí)間才正常發(fā)光。 學(xué)思考現(xiàn)象原因。請(qǐng)學(xué)生分析現(xiàn)象原因。 總結(jié)：由于線圈L自身的磁通量增加，而產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總是阻礙磁通量的變化，既阻礙線圈中電流的變化，故通過(guò)A1的電流不能立即增大，燈A1的亮度只能慢慢增加，最終與A2相同。 實(shí)驗(yàn)2（演示課本P23實(shí)驗(yàn)）斷電自感 先給學(xué)生幾分鐘時(shí)間看課本實(shí)驗(yàn)，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，是回答課本思考與討論問(wèn)題。 3．結(jié)論： 小結(jié)：線圈中電流發(fā)生變化時(shí)，自身產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙原電流的變化。 自感現(xiàn)象：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。 自感電動(dòng)勢(shì)：自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。 4.磁場(chǎng)的能量 問(wèn)題情景：在圖4.6---4中,開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后,燈泡的發(fā)光還能持續(xù)一段時(shí)間,有時(shí)甚至比開(kāi)關(guān)斷開(kāi)前更亮,這時(shí)燈泡的能量是從哪里來(lái)的呢? 教師引導(dǎo)學(xué)生分析，電源斷開(kāi)以后，線圈中電流不會(huì)立即消失，這時(shí)的電流仍然可以做功，說(shuō)明線圈儲(chǔ)存能量。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，線圈中的電流從無(wú)到有，其中的磁場(chǎng)也是從天到有，這可以看作電源把能量輸送到磁場(chǎng)，儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中。這里我們知識(shí)一個(gè)合理的假設(shè)，有關(guān)電磁場(chǎng)能量的直接式樣驗(yàn)證，要在我們認(rèn)識(shí)了電磁波之后才有可能。 5．自感現(xiàn)象的理解： 線圈中電流的變化不能在瞬間完成，即不能“突變”。也可以說(shuō)線圈能體現(xiàn)電的慣性 6．自感的應(yīng)用與防止： 應(yīng)用：日光燈 防止：變壓器、電動(dòng)機(jī) 任務(wù)（三）自感系數(shù) 問(wèn)題情景：我們都知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與回路中磁通量變化的快慢有關(guān)，而自感現(xiàn)象中的自感電動(dòng)勢(shì)是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一種，那么就是說(shuō)，自感電動(dòng)勢(shì)也應(yīng)正比于穿過(guò)線圈的磁通量的變化率，即：E∝△Φ／△t，而磁場(chǎng)的強(qiáng)弱又正比于電流的強(qiáng)弱，即磁通量的變化正比于電流的變化。所以也可以說(shuō)，自感電動(dòng)勢(shì)正比于電流的變化率。即E∝△I／△t寫(xiě)成等式即：E=L△I／△t 2.自感系數(shù)，簡(jiǎn)稱自感或電感，用字母L表示。影響因素：形狀、長(zhǎng)短、匝數(shù)、有無(wú)鐵芯。 3．單位：亨利 符號(hào)：H 常用單位：毫亨（mH） 微亨（μH） 【例1】如圖所示，電路甲、乙中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡D發(fā)光。則（AD） A．在電路甲中，斷開(kāi)S，D將逐漸變暗 B．在電路甲中，斷開(kāi)S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗 C．在電路乙中，斷開(kāi)S，D將漸漸變暗 D．在電路乙中，斷開(kāi)S，D將變得更亮，然后漸漸變暗 【例2】如圖所示，自感線圈的自感系數(shù)很大，電阻為零。電鍵K原來(lái)是合上的，在K斷開(kāi)后，分析： （1）若R1＞R2，燈泡的亮度怎樣變化？ （2）若R1＜R2，燈泡的亮度怎樣變化？ 【當(dāng)堂訓(xùn)練】 1．下列關(guān)于自感現(xiàn)象的說(shuō)法中，正確的是（ ） A．自感現(xiàn)象是由于導(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 B．線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向總與引起自感的原電流的方向相反 C．線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過(guò)線圈的磁通量變化的快慢有關(guān) D．加鐵芯后線圈的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵芯時(shí)要大 2．關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下面說(shuō)法正確的是（ ） A．線圈的自感系數(shù)越大，自感電動(dòng)勢(shì)一定越大 B．線圈中電流等于零時(shí)，自感系數(shù)也等于零 C．線圈中電流變化越快，自感系數(shù)越大 D．線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素及有無(wú)鐵芯決定 3．如圖所示，L為一個(gè)自感系數(shù)大的自感線圈，開(kāi)關(guān)閉合后，小燈能正常發(fā)光，那么閉合開(kāi)關(guān)和斷開(kāi)開(kāi)關(guān)的瞬間，能觀察到的現(xiàn)象分別是（ ） A．小燈逐漸變亮，小燈立即熄滅 B．小燈立即亮，小燈立即熄滅 C．小燈逐漸變亮，小燈比原來(lái)更亮一下再慢慢熄滅 D．小燈立即亮，小燈比原來(lái)更亮一下再慢慢熄滅 四、檢測(cè)清盤 四、達(dá)標(biāo)提升 1．下列單位哪些是正確的：（ ） A．1亨 = 1歐秒； B．1亨 = 1伏安/秒； C．1伏 = 1韋/秒； D．1伏 = 1亨安/秒。 2．關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下面說(shuō)法正確的是 A．線圈的自感系數(shù)越大，自感電動(dòng)勢(shì)一定越大 B．線圈中電流等于零時(shí)，自感系數(shù)也等于零 C．線圈中電流變化越快，自感系數(shù)越大 D．線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素及有無(wú)鐵芯決定 3．當(dāng)線圈中電流改變時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)．自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向（ ） A．總是相反． B．總是相同． C．電流增大時(shí)，兩者方向相反． D．電流減小時(shí)，兩者方向相同 4．關(guān)于自感現(xiàn)象，正確的說(shuō)法是： （ ） A．感應(yīng)電流一定與原電流方向相反； B．線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)較大的其自感系數(shù)是一定較大； C．對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化較快時(shí)，線圈中的自感系數(shù)也較大； D．對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化較大時(shí)，線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)也較大。 5．關(guān)于線圈自感系數(shù)的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（ ） A．自感電動(dòng)勢(shì)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)增加一些，自感系數(shù)變大 D．電感是自感系數(shù)的簡(jiǎn)稱 6．在制作精密電阻時(shí)，為了清除使用過(guò)程中由于電流的變化而引起的自感現(xiàn)象，采用圖所示的雙線繞法，其理由是（ ） A．電路中電流變化時(shí)，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)互相抵消 B．電路中電流變化時(shí)，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電流互相抵消 C．電路中電流變化時(shí)，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的磁通量互相抵消 D．電路中電流變化時(shí)，電流的改變量互相抵消 7．日光燈電路主要有鎮(zhèn)流器、啟動(dòng)器和燈管組成，在日光燈正常工作的情況下：（ ） A．日光燈的開(kāi)始點(diǎn)燃時(shí)靠鎮(zhèn)流器提供瞬時(shí)高電壓； B．燈管點(diǎn)燃后正常發(fā)光時(shí)，鎮(zhèn)流器起降壓、限流的作用； C．燈管點(diǎn)燃后正常發(fā)光時(shí)，起動(dòng)器內(nèi)的兩個(gè)觸片是分離的； D．鎮(zhèn)流器在電路中起著整流（把交流電變?yōu)橹绷麟姡┑淖饔谩? 8．下列不屬于自感現(xiàn)象的是（ 　　） A．電焊機(jī) B．拔下家用電器的電源插頭看到電火花 C．大型電動(dòng)機(jī)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生電弧火花 D．用高頻交流電焊接自行車零件 9．無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展，極大地方便了人們的生活．在無(wú)線電技術(shù)中常有這樣的要求：一個(gè)線圈中電流變化時(shí)對(duì)另一個(gè)線圈中的電流影響最小，如圖所示，兩個(gè)線圈安裝位置最符合該要求的是（ ） A．① B．② C．③ D．④ 10．如圖所示的電路，L是自感系數(shù)較大的線圈，在滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P從A端迅速滑向B端的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)AB中點(diǎn)C時(shí)通過(guò)線圈的電流為I1；P從B端迅速滑向A端的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)通過(guò)線圈的電流為I2；P固定在C點(diǎn)不動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定時(shí)通過(guò)線圈的電流為I0，則（ ） A． B． C． D． 五．學(xué)有所得