高中物理新教材同步備課人教版選擇性必修第二冊(教案)互感和自感

互感和自感

（一）知識與技能

1．知道什么是互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象。

2．知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理量，知道它的單位及其大小的決定

教因素。

3．知道自感現(xiàn)象的利與弊及對它們的利用和防止。

學(xué)4．能夠通過電磁感應(yīng)部分知識分析通電、斷電自感現(xiàn)象的原因及磁場的能量轉(zhuǎn)

目化問題。

（二）過程與方法

標(biāo)

1．通過對兩個自感實驗的觀察和討論，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析推理能力。

2．通過自感現(xiàn)象的利弊學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生客觀全面認識問題的能力。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

自感是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的特例，使學(xué)生初步形成特殊現(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。

教

學(xué)

重教學(xué)重點

點1．自感現(xiàn)象。

、

難2．自感系數(shù)。

點教學(xué)難點

分析自感現(xiàn)象。

教

學(xué)

方通過演示實驗，引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析實驗

法

教

學(xué)

手自感現(xiàn)象示教板，多媒體課件

段

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教學(xué)活動學(xué)生活動

（一）引入新課

提問：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？

引起回路磁通量變化的原因有哪些？

（1）在法拉第的實驗中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？

（2）當(dāng)電路自身的電流發(fā)生變化時，會不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)這方面的知識。

（二）進行新課

1.互感現(xiàn)象

在法拉第的實驗中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？請同學(xué)們用學(xué)過的

知識加以分析說明。

當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它產(chǎn)生的磁場就發(fā)生變化，變化的磁場

在周圍空間產(chǎn)生感生電場，在感生電場的作用下，另一個線圈中的自由電

荷定向運動，于是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

當(dāng)一個線圈中電流變化，在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱

為互感?；ジ鞋F(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，稱為互感電動勢。

利用互感現(xiàn)象，可以把能量從一個線圈傳遞到另一個線圈。因此，互

感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。請大家舉例說明。

變壓器，收音機里的磁性天線。

2.自感現(xiàn)象

教師：我們現(xiàn)在來思考第二個問題：當(dāng)電路自身的電流發(fā)生變化時，

會不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？下面我們首先來觀察演示實驗。

［實驗1］演示通電自感現(xiàn)象。

畫出電路圖（如圖所示），A1、A2是規(guī)格完

全一樣的燈泡。閉合電鍵S，調(diào)節(jié)變阻器R，使A1、

A2亮度相同，再調(diào)節(jié)R1，使兩燈正常發(fā)光，然后

斷開開關(guān)S。重新閉合S，觀察到什么現(xiàn)象？（實

驗反復(fù)幾次）

現(xiàn)象：跟變阻器串聯(lián)的燈泡A2立刻正常發(fā)光，

跟線圈L串聯(lián)的燈泡A1逐漸亮起來。

提問：為什么A1比A2亮得晚一些？試用所學(xué)知識（楞次定律）加以分

析說明。

電路接通時，電流由零開始增加，穿過線圈L的磁通量逐漸增加，L

中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向與原來的電流方向相反，阻礙L中電流增加，

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即推遲了電流達到正常值的時間。

［實驗2］演示斷電自感。

畫出電路圖（如圖所示）接通電路，待燈泡A正

常發(fā)光。然后斷開電路，觀察到什么現(xiàn)象？

現(xiàn)象：S斷開時，A燈突然閃亮一下才熄滅。

提問：為什么A燈不立刻熄滅？

當(dāng)S斷開時，L中的電流突然減弱，穿過L的磁通

量逐漸減少，L中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，方向與原電流方向相同，阻礙原電流

減小。L相當(dāng)于一個電源，此時L與A構(gòu)成閉合回路，故A中還有一段持

續(xù)電流。燈A閃亮一下，說明流過A的電流比原電流大。

用多媒體課件在屏幕上打出i—t變化圖，如下圖所示。

結(jié)論：

導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)

象叫自感現(xiàn)象。自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫自感

電動勢。

自感電動勢的大小決定于哪些因素呢？請同

學(xué)們閱讀教材內(nèi)容。然后用自己的語言加以概括，

并回答有關(guān)問題。

自感電動勢的大小決定于哪些因素？說出自感電動勢的大小的計算公

式。

I

自感電動勢的大小與線圈中電流的變化率成正比，與線圈的自感系

t

數(shù)L成正比。寫成公式為

I

E=L

t

L叫自感系數(shù)呢，自感系數(shù)是用來表示線圈的自感特性的物理量。

實驗表明，線圈越大，越粗，匝數(shù)越多，自感系數(shù)越大。另外，帶有

鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時大得多。

自感系數(shù)的單位：亨利，符號H，更小的單位有毫亨（mH）、微亨（μ

H）

1H=103mH1H=106μH

3．磁場的能量

提問：在斷電自感的實驗中，為什么開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光會持續(xù)

一段時間？甚至?xí)仍瓉砀?？試從能量的角度加以討論?/p>

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學(xué)生分組討論。

師生共同活動：推斷出能量可能存儲在磁場中。

以上只能是一種推斷，電磁場具有能量還需要進一步的實驗驗證。

教材最后一段說，線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性”，應(yīng)該怎樣理解？電的

“慣性”大小與什么有關(guān)？

當(dāng)線圈通電瞬間和斷電瞬間，自感電動勢都要阻礙線圈中電流的變化，

使線圈中的電流不能立即增大到最大值或不能立即減小為零，因此可以借

用力學(xué)中的術(shù)語，說線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性”。線圈的自感系數(shù)越大，

這個現(xiàn)象越明顯，可見，電的“慣性”大小決定于線圈的自感系數(shù)。

（三）實例探究

自感現(xiàn)象的分析與判斷

【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，使電路達到穩(wěn)定，燈泡

D發(fā)光。則（）

A．在電路甲中，斷開S，D將逐漸

變暗

B．在電路甲中，斷開S，D將先變

得更亮，然后漸漸變暗

C．在電路乙中，斷開S，D將漸漸變暗

D．在電路乙中，斷開S，D將變得更亮，然后漸漸變暗

正確選項為AD

【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

來是合上的，在K斷開后，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？

（1）因R1＞R2，即I1＜I2，所以小燈泡在K斷開后

先突然變到某一較暗狀態(tài)，再逐漸變暗到最后熄滅。

（2）因R1＜R2，即I1＞I2，小燈泡在K斷開后電流從原來的I2突變到

I1（方向相反），然后再漸漸變小，最后為零，所以燈泡在K斷開后先變

得比原來更亮，再逐漸變暗到熄滅。

鞏固練習(xí)

1．下列關(guān)于自感現(xiàn)象的說法中，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．線圈中自感電動勢的方向總與引起自感的原電流的方向相反

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C．線圈中自感電動勢的大小與穿過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)比沒有鐵芯時要大

2．關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下面說法正確的是（）

A．線圈的自感系數(shù)越大，自感電動勢一定越大

B．線圈中電流等于零時，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鐵芯決定

3．磁通量的單位是_____，磁感強度的單位是_____，自感系數(shù)的單位

是_____。

4．如圖所示，L為一個自感系數(shù)大的自感線圈，開關(guān)閉合后，小燈能

正常發(fā)光，那么閉合開關(guān)和斷開開關(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，小燈比原來更亮一下再慢慢熄滅

D．小燈立即亮，小燈比原來更亮一下再慢慢熄滅

5．如圖所示是一演示實驗的電路圖。圖中L

是一帶鐵芯的線圈，A是一燈泡。起初，開關(guān)處

于閉合狀態(tài)，電路是接通的?，F(xiàn)將開關(guān)斷開，則

在開關(guān)斷開的瞬間，通過燈泡A的電流方向是從

_____端經(jīng)燈泡到_____端。這個實驗是用來演示

_____現(xiàn)象的。

6．如圖所示的電路中，燈泡A1、A2的規(guī)格完全相同，自感線圈L的電

阻可以忽略，下列說法中正確的是（）

A．當(dāng)接通電路時，A2先亮，A1后亮，最后A2

比A1亮

B．當(dāng)接通電路時，A1和A2始終一樣亮

C．當(dāng)斷開電路時，A1和A2都過一會兒熄滅

D．當(dāng)斷開電路時，A2立即熄滅，A1過一會兒

熄滅

7．如圖所示電路中，A1、A2是兩只相同的

電流表，電感線圈L的直流電阻與電阻R阻值

相等.下面判斷正確的是（）

A．開關(guān)S接通的瞬間，電流表A1的讀數(shù)

大于A2的讀數(shù)

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B．開關(guān)S接通的瞬間，電流表A1的讀數(shù)小于A2的讀數(shù)

C．開關(guān)S接通電路穩(wěn)定后再斷開的瞬間，電流表A1的讀數(shù)大于A2的

讀數(shù)

D．開關(guān)S接通電路穩(wěn)定后再斷開的瞬間，電流表A1數(shù)等于A2的讀數(shù)

8．如圖所示，L是電感足夠大的線圈，其直流電阻可忽略不計，D1和

D2是兩個相同的燈泡，若將電鍵S閉合，等燈泡亮度穩(wěn)定后，再斷開電鍵

S，則（）

A．電鍵S閉合時，燈泡D1、Ｄ2同時亮，然

后D1會變暗直到不亮，D2更亮

B．電鍵S閉合時，燈泡D1很亮，D2逐漸變亮，

最后一樣亮

C．電鍵S斷開時，燈泡D2隨