新課標(biāo)人教版本選修三互感和自感

1、第六節(jié)互感和自感學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（1）、知道互感現(xiàn)象和互感電動勢。（2）、知道自感現(xiàn)象和自感電動勢。（3）、知道自感系數(shù)。（4）、了解日光燈的工作原理（5）、會靈活運用公式求感生電動勢（6）、會利用自感現(xiàn)象和互感現(xiàn)象解釋相關(guān)問題【學(xué)習(xí)重點】自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及特點?！緦W(xué)習(xí)難點】運用自感知識解決實際問題?！緦W(xué)習(xí)方法】討論法、探究法、實驗法【學(xué)習(xí)用具】 變壓器原理說明器(用400匝線圈)、3.8V0.3A燈泡兩只、滑動變阻器、電源(3V)、導(dǎo)線、開關(guān)，日光燈組件， 【學(xué)習(xí)過程】一、復(fù)習(xí)舊課，引入新課1、引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象最重要的條件是什么？2、楞次定律的內(nèi)容是什么？二、新課學(xué)習(xí)問題：在法拉第的實驗中

2、兩個線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？（一）互感現(xiàn)象兩個線圈之間并沒有導(dǎo)線相連，但當(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)象叫做 ，這種感應(yīng)電動勢叫做 。利用互感現(xiàn)象可以把 由一個線圈傳遞到另一個線圈。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。如下圖所示。在電力工程中和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作，這時要設(shè)法 電路間的互感現(xiàn)象。例如在電路板的刻制時就要設(shè)法減小電路間的 現(xiàn)象。 (二)、自感現(xiàn)象1、動手做一做實驗1：斷電自感現(xiàn)象。學(xué)生幾人一組作實驗實驗電路如圖所示。接通電路，燈泡正常發(fā)光后，迅速

3、斷開開關(guān)，可以看到燈泡閃亮一下再逐漸熄滅。問1：燈泡閃亮一下，說明了什么問題？問2：在開關(guān)斷開這一瞬間，增大的電壓從哪里來的。實驗2：將與燈泡并聯(lián)的線圈取掉。再演示上述實驗，這時燈泡不再閃亮。問3：線圈本身并不是電源，它又是如何提供高電壓的呢？2、分析現(xiàn)象，建立概念 討論：相互討論。出示實驗電路圖，運用已學(xué)過的電磁感應(yīng)的知識來分析實驗現(xiàn)象。 問：這個實驗中，線圈也發(fā)生了電磁感應(yīng)。那么是什么原因引起線圈發(fā)生電磁感應(yīng)呢？問1：開關(guān)接通時，線圈中有沒有電流？問2：有電流通過線圈時，線圈會不會產(chǎn)生磁場？根據(jù)是什么？問3：既然線圈產(chǎn)生了磁場，那么就有磁感線穿過線圈，線穿過線圈的磁胎量就不等于0。開關(guān)斷開

4、后，線圈中還有磁通量嗎？問4：所以，在開關(guān)斷開這一過程中，穿過線圈的磁通量變了嗎？如何變化？問5：穿過線圈的磁通量發(fā)生了變化，會發(fā)生什么現(xiàn)象？ 討論小結(jié)： 建立概念：上述現(xiàn)象屬于一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，發(fā)生電磁感應(yīng)的原因是由于通過導(dǎo)體 的電流發(fā)生變化而引起磁通量變化。這種電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為 。自感現(xiàn)象：由于 發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。自感電動勢：在 現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。練習(xí)：在實驗中，若線圈L的電阻RL與燈泡A的電阻RA相等，則電鍵 斷開前后通過線圈的電流隨時間的變化圖像為 圖，通過燈泡的電流隨時間的變化圖像為 圖；若RL遠小于RA，則電鍵 斷開前后通過線圈的電流隨時間的變化圖像為 圖，

5、通過燈泡的電流圖像為 圖。It A B C DItItIt答案：A；C；B；D3、演示實驗，強化概念實驗3：演示通電自感現(xiàn)象。實驗電路如圖。開關(guān)接通時，可以看到，燈泡2立即正常發(fā)光，而燈泡1是逐漸亮起來的。問：為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？問：為什么自感電動勢不是使燈泡1突然變得很亮，而是使它慢慢變亮呢？4、綜合因素，講解規(guī)律在自感現(xiàn)象中，自感電動勢的產(chǎn)生是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生了變化而引起的，而自感電動勢卻總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化的。特點：自感電動勢總是 導(dǎo)體中原來電流的 的。具體而言： 如果導(dǎo)體中原來的電流是增大的，自感電動勢就要阻礙原來電流的增大。I原，則自(I自)與I原相反 如果導(dǎo)體中原

6、來的電流是減小的，自感電動勢就要阻礙原來電流的減小。 I原，則自(I自)與I原相同5、分析實驗，深化理解實驗1稱為斷電自感現(xiàn)象，實驗2稱為通電自感現(xiàn)象。那么，在實驗1中電路接通的瞬間，線圈是否發(fā)生自感？在實驗2中，把開關(guān)斷開時，線圈是否發(fā)生自感現(xiàn)象呢？實驗2中，如果以很快的頻率反復(fù)打開、閉合開關(guān)，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？實驗1中開關(guān)斷開了，電源已不再給燈泡提供電能了，燈還閃亮一下。這些能量是哪里來的呢？是憑空產(chǎn)生了能量嗎？練習(xí)：實驗中，當(dāng)電鍵閉合后，通過燈泡1的電流隨時間變化的圖像為 圖；通過燈泡2的電流隨時間變化的圖像為 圖。ItItItIt答案：C；A(二)、自感系數(shù)問：感應(yīng)電動勢的大小跟什么因

7、素有關(guān)？自感電動勢的大小跟其它感應(yīng)電動勢的大小一樣，跟穿過線圈的磁通量的變化快慢有關(guān)。而在自感現(xiàn)象中，穿過線圈的磁通量是由電流引起的，故自感電動勢的大小跟導(dǎo)體中電流變化的快慢有關(guān)。(閱讀教材)理論分析表明： E= 。L稱為線圈的自感系數(shù)，簡稱自感或 。自感表示線圈產(chǎn)生 本領(lǐng)大小的物理量。L的大小跟線圈的形狀、長短、匝數(shù)、有無鐵芯有關(guān)。單位：亨利(H) 1H= mH= H(三)、自感現(xiàn)象的應(yīng)用日光燈的原理日光燈就是利用自感現(xiàn)象的例子。燈管的兩端各有一個燈絲，燈管內(nèi)充有微量的氬和稀薄的天然汞蒸汽，燈管內(nèi)壁涂有熒光物質(zhì)。當(dāng)燈管內(nèi)的氣體被擊穿而導(dǎo)電時，燈管兩端的燈絲就會釋放出大量的電子，這些電子與汞原

8、子碰撞而放出紫外線，涂在燈管內(nèi)的熒光物質(zhì)在紫外線的照射下發(fā)出可見光，根據(jù)不同的需要充以不同的氣體，并在管的內(nèi)壁上涂上不同的熒光物質(zhì)，就可制造出不同顏色的日光燈了。日光燈的電路圖如下圖所示：其中：啟動器的作用是當(dāng)開關(guān)閉合時電源把電壓加在啟動器兩極間，使氖氣放電發(fā)出輝光，輝光產(chǎn)生的熱量使U形觸片膨脹伸長接觸靜片而電路導(dǎo)通，于是鎮(zhèn)流器中的線圈和燈管中的燈絲就有電流通過，電路接通后，啟動器中的氖氣停止放電，U形觸片冷卻收縮，電路斷開，鎮(zhèn)流器線圈因自感產(chǎn)生一個瞬時高壓，這個高壓加上電源兩端的電壓一起加在燈管的兩端，使水銀蒸汽開始放電導(dǎo)通，使日光燈發(fā)光。在啟動器兩觸片間還并聯(lián)了一個電容，它的作用是在動靜觸

9、片分離時避免產(chǎn)生火花而燒毀，沒有電容器，啟動器也能正常工作，日光燈啟動后，啟動器就不需要了。鎮(zhèn)流器就是一個自感系數(shù)很大的線圈，在日光燈點燃時，利用自感現(xiàn)象，產(chǎn)生瞬時高壓，在日光燈正常發(fā)光時，利用自感現(xiàn)象起降壓限流的作用。（四）磁場中的能量開關(guān)閉合時線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁場，能量儲存在磁場中，開關(guān)斷開時，線圈作用相當(dāng)于電源，把磁場中的能量轉(zhuǎn)化成 。【課堂練習(xí)】例1、關(guān)于自感現(xiàn)象，正確的說法是：A、感應(yīng)電流一定和原電流方向相反；B、線圈中產(chǎn)生的自感電動勢較大的其自感系數(shù)一定較大；C、對于同一線圈，當(dāng)電流變化越大時，線圈中產(chǎn)生的自感電動勢也越大；D、自感電動總是阻礙原來電流變化的。解：D。例2、如

10、圖所示，兩個電阻的阻值都是R，多匝線圈的電阻和電源內(nèi)阻均可忽略不計。電鍵S原來斷開，此時電路中的電流為I0=/2R?，F(xiàn)將S閉合，于是線圈產(chǎn)生自感電動勢，此自感電動勢的作用是：A、使電路的電流減小，最后由I0將小到0；B、有阻礙電流增大的作用，最后電流小于I0；C、有阻礙電流增大的作用，因而電流總保持不變；D、有阻礙電流增大的作用，但電流還是增大，最后等于I0。解：D。說明：要深刻理解“阻礙”的意思。阻礙并不等于“阻止”。當(dāng)原電流增大時，自感電動勢要阻礙電流的增大，但電流最后還是要增大的，只不過增大得慢些(如通電自感實驗中所見)；當(dāng)原電流減小時，自感電動勢要阻礙電流的減小，但電流最后還是要減小的，只不過減小得慢些(如斷電自感實驗中所見)。自感電動勢的作用只不過是起一個“延時”作用。例3、如圖所示的電路中，L是一帶鐵芯的線圈，R為電阻。兩條