5第五节：互感和自感现象.docVIP

第五节 自感现象 白景曦 （西北师范大学第一附属中学 甘肃 兰州 730070） 摘要 【教学目标】自感现象是一种特殊的电磁感应现象，学习自感现象，我们将实现以下目标：1.知道什么是自感现象和自感电动势；2.知道自感系数L是表示线圈本身性质的物理量，它的单位是亨利；3.知道自感现象的利用和防止。 【课时设计】 1课时 【教学重点】自感现象、自感系数 【教学难点】分析自感现象 【教学方法】通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验 【教 具】通电自感和断电自感现象演示仪 关键词：自感现象 形成原因 自感电动势的大小 自感现象的利用与防止 引言 复习提问： 1.什么是电磁感应现象？闭合电路中形成感应电流的条件是什么？ 2.感应电动势的大小与那些因素有关？有什么关系？ 3.感应电流的方向如何确定？ 在电磁感应现象中，有一种叫做自感现象的特殊情形，现在来研究这种现象。 新课教学： 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？请同学们用学过的知识加以分析说明。 当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场就发生变化，变化的磁场在周围空间产生感生电场，在感生电场的作用下，另一个线圈中的自由电荷定向运动，于是产生感应电动势。这种现象就称为互感现象。 一、互感现象 1.什么是互感和互感电动势：当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。 2.互感现象的应用：利用互感现象，可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，因此互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用，请大家举例说明。 变压器、收音机里的磁性天线。 转折：当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？下面我们首先来观察演示实验。 二、自感现象 实验1：通电自感现象 电路图：如图所示。 过程：闭合开关S，调节滑线变阻器R的电阻，使同样规格的两个灯泡A1和A2的亮度相同。再调节滑线变阻器R1，使两灯泡正常发光，然后断开开关S。重新接通电路，观察实验现象。 现象：电路接通后，跟电阻R串联的灯泡立刻亮了起来，与线圈L串联的灯泡逐渐亮起来。 提出问题：为什么会发生这个现象呢？ 现象分析：我们注意到，在开关闭合后，灯泡A2立刻亮了，而灯泡A1逐渐亮起来。A1灯与A2灯的规格是一样的，但是在电路中与它们串联的仪器不相同，A1与线圈L串联；而A2与滑线变阻器R串联。开关闭合后，当流过线圈的电流逐渐增大时，线圈的磁场逐渐增强，穿过线圈的磁通量也会逐渐增大，线圈中必然会产生感应电动势，这个感应电动势阻碍流过线圈中的电流的增大，因此与线圈L串联的灯泡会逐渐亮起来。 结论：流过线圈自身的电流增大，线圈中产生阻碍线圈自身电流增大的电动势。 实验2：断电自感现象 电路图：如图所示。 过程：闭合开关S，灯泡A正常发光，断开开关S，观察发生的现象。 现象：灯泡A没有立即熄灭，闪亮了一下才熄灭。 提出问题：为什么灯泡A没有立即熄灭？为什么灯泡A会闪亮一下才熄灭呢？ 学生讨论：提醒学生这时出现了新电源，电源在哪里？电动势方向又如何? 学生讨论后回答，教师总结： （1）K断开时，L中电流突然减弱，穿过线圈中的磁通量减弱，L中产生感应电动势方向与原电流方向相同，阻碍电流减小。L相当于一个电源，此时L与A构成回路，故A中的电流不会立刻减小为零，还要持续一段时间才减小为零，所以灯泡没有立即熄灭。 （2）灯A闪亮一下，说明过A电流比原来大。灯泡中通过的电流随时间的变化关系，如何用图像来表示呢？在黑板上画出i—t变化图，如图所示，iL表示流过线圈中的电流，iA表示流过灯泡中的电路。 学生思考回答：当开关断开后，流过线圈的电流要减小，通过线圈的磁通量要减小，线圈中产生的感应电动势阻碍线圈中的电流的减小，这时线圈相当于电源，线圈与灯泡构成闭合回路，原来流过线圈的电流现在要流过灯泡，所以灯泡会闪亮一下才熄灭。 总结：这两个实验都是通过导体自身的电流发生变化引起的电磁感应现象。这种现象称为自感现象，自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势。 1.自感现象：导体本身电流发生变化而产生电磁感应现象。 2.自感电动势：自感现象中产生的电动势。 自感电动势的大小与哪些因素有关？有什么关系呢？请大家猜想。 3.自感电动势的大小 学生猜想：感应电动势的大小与穿过闭合回路的磁通量的变化率成正比，穿过闭合线圈的磁通量的变化率与线圈产生的磁场的变化有关系，线圈的磁场变化与线圈中通过的电流的变化有关系。到底有什么样的定量关系呢？ 分析：对于线圈，Φ=BS，Φ∝B，B∝I，得出∝ 由法拉第电磁感应定律，， E自感=L （1）数学表达式：， L——自感系数，简称