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1、第六节互感和自感学案【学习目标】（ 1）、知道互感现象和互感电动势。（ 2）、知道自感现象和自感电动势。（ 3）、知道自感系数。（ 4）、了解日光灯的工作原理（ 5 ）、会灵活运用公式求感生电动势（ 6）、会利用自感现象和互感现象解释相关问题【学习重点】自感现象产生的原因及特点。【学习难点】运用自感知识解决实际问题。【学习方法】讨论法、探究法、实验法【学习用具】变压器原理说明器 ( 用 400 匝线圈 ) 、灯泡两只、滑动变阻器、电源 (3V) 、导线、开关，日光灯组件，【学习过程】一、复习旧课，引入新课1、引起电磁感应现象最重要的条件是什么？2、楞次定律的内容是什么？二、新课学习问题：在法拉
2、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？（一）互感现象两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫做，这种感应电动势叫做。利用互感现象可以把由一个线圈传递到另一个线圈。变压器就是利用互感现象制成的。如下图所示。1在电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法电路间的互感现象。例如在电路板的刻制时就要设法减小电路间的现象。( 二 ) 、自感现象1、动手做一做实验 1：断电自感现象。学生几人一组作实验实验电路如图所示。接通电路，灯泡正常发光
3、后，迅速断开开关，可以看到灯泡闪亮一下再逐渐熄灭。问 1：灯泡闪亮一下，说明了什么问题？问 2：在开关断开这一瞬间，增大的电压从哪里来的。实验 2：将与灯泡并联的线圈取掉。再演示上述实验，这时灯泡不再闪亮。问 3：线圈本身并不是电源，它又是如何提供高电压的呢？2、分析现象，建立概念 讨论：相互讨论。 出示实验电路图， 运用已学过的电磁感应的知识来分析实验现象。 问：这个实验中，线圈也发生了电磁感应。那么是什么原因引起线圈发生电磁感应呢？2问 1：开关接通时，线圈中有没有电流？问 2：有电流通过线圈时，线圈会不会产生磁场？根据是什么？问 3：既然线圈产生了磁场， 那么就有磁感线穿过线圈， 线穿过
4、线圈的磁胎量就不等于0。开关断开后，线圈中还有磁通量吗？问 4：所以，在开关断开这一过程中，穿过线圈的磁通量变了吗？如何变化？问 5：穿过线圈 的磁通量发生了变化，会发生什么现象？ 讨论小结： 建立概念： 上述现象属于一种特殊的电磁感应现象，发生电磁感应的原因是由于通过导体的电流发生变化而引起磁通量变化。这种电磁感应现象称为。自感现象：由于发生变化而产生的电磁感应现象。自感电动势：在现象中产生的感应电动势。练习： 在实验中，若线圈L 的电阻 R 与灯泡 A 的电阻 RA 相等，则电键断开前后通L过线圈的电流随时间的变化图像为图，通过灯泡的电流随时间的变化图像为图；若R远小于A，则电键断开前后通
5、过线圈的电流随时间的变RL化图像为图，通过灯泡的电流图像为图。IIIIttttABCD答案： A； C； B； D33、演 示实验，强化概念实验 3：演示通电自感现象。实验电路如图。开关接通时，可以看到，灯泡2 立即正常发光，而灯泡1 是逐渐亮起来的。问：为什么会出现这种现象呢？问：为什么自感电动势不是使灯泡1 突然变得很亮，而是使它慢慢变亮呢？4、综合因素，讲解规律在自感现象中，自感电动势的产生是由于导体本身的电流发生了变化而引起的，而自感电动势却总是阻碍导体中原来电流的变化的。特点：自感电动势总是导体中原来电流的的。具体而言： 如果导体中原来的电流是增大的，自感电动势就要阻碍原来电流的增大
6、。I 原 ，则 自(I自) 与 I原相反 如果导体中原来的电流是减小的，自感电动势就要阻碍原来电流的减小。I原 ，则 自(I自 ) 与I 原 相同5、分析实验，深化理解实验 1 称为断电自感现象，实验2 称为通电自感现象。那么，在实验1 中电路接通的瞬间，线圈是否发生自感？在实验2 中，把开关断开时，线圈是否发生自感现象呢？实验 2 中，如果以很快的频率反复打开、闭合开关，会出现什么现象呢？实验 1 中开关断开了，电源已不再给灯泡提供电能了，灯还闪亮一下。这些能量是哪里来的呢？是凭空产生了能量吗？练习：实验中，当电键闭合后，通过灯泡1 的电流随时间变化的图像为图；通过灯泡2 的电流随时间变化的
7、图像为图。4IIIItttt答案： C； A( 二 ) 、自感系数问：感应电动势的大小跟什么因素有关？自感电动势的大小跟其它感应电动势的大小一样，跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关。而在自感现象中， 穿过线圈的磁通量是由电流引起的， 故自感电动势的大小跟导体中电流变化的快慢有关。( 阅读教材 )理论分析表明：E=。L 称为线圈的自感系数，简称自感或。自感表示线圈产生本领大小的物理量。 L 的大小跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯有关。单位：亨利 (H)1H=mH= H( 三 ) 、自感现象的应用日光灯的原理日光灯就是利用自感现象的例子。 灯管的两端各有一个灯丝， 灯管内充有微量的氩和稀薄的天然汞
8、蒸汽， 灯管内壁涂有荧光物质。 当灯管内的气体被击穿而导电时， 灯管两端的灯丝就会释放出大量的电子， 这些电子与汞原子碰撞而放出紫外线， 涂在灯管内的荧光物质在紫外线的照射下发出可见光， 根据不同的需要充以不同的气体， 并在管的内壁上涂上不同的荧光物质，就可制造出不同颜色的日光灯了。日光灯的电路图如下图所示：其中：启动器的作用是当开关闭合时电源把电压加在启动器两极间，使氖气放电发出辉光，辉光产生的热量使U 形触片膨胀伸长接触静片而电路导通，于是镇流器中的线圈和灯管中的灯丝就有电流通过，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形触片冷却收缩，电5路断开，镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压，这个高压加
9、上电源两端的电压一起加在灯管的两端， 使水银蒸汽开始放电导通，使日光灯发光。 在启动器两触片间还并联了一个电容，它的作用是在动静触片分离时避免产生火花而烧毁，没有电容器， 启动器也能正常工作，日光灯启动后，启动器就不需要了。镇流器就是一个自感系数很大的线圈，在日光灯点燃时，利用自感现象，产生瞬时高压，在日光灯正常发光时，利用自感现象起降压限流的作用。（四）磁场中的能量开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中，开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成。【课堂练习】例1、关于自感现象，正确的说法是：A、感应电流一定和原电流方向相反；B、线圈中产生的自感电动势较大的其自感系
10、数一定较大；C、对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈中产生的自感电动势也越大；D、自感电动总是阻碍原来电流变化的。解： D。例2、如图所示，两个电阻的阻值都是 R，多匝线圈的电阻和电源内阻均可忽略不计。电键 S原来断开，此时电路中的电流为 I 0=/2R 。现将 S闭合，于是线圈产生自感电动势，此自感电动势的作用是：A、使电路的电流减小，最后由I 0将小到 0；B、有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I 0；C、有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变；D、有阻碍电流增大的作用，但电流还是增大，最后等于I 0。解： D。说明：要深刻理解“阻碍”的意思。阻碍并不等于“阻止”。当原电流增大时，自感电
11、动势要阻碍电流的增大，但电流最后还是要增大的，只不过增大得慢些( 如通电自感实验中所见 ) ；当原电流减小时，自感电动势要阻碍电流的减小，但电流最后还是要减小的，只不过减小得慢些( 如断电自感实验中所见) 。自感电动势的作用只不过是起一个“延时” 作用。例3、如图所示的电路中，L是一带铁芯的线圈，R为电阻。两条支路的直流电阻相等。那么在接通和断开电键的瞬间，两电流表的读数I 1、I 2的大小关系是：A、接通时 I 1<I 2，断开时 I 1>I 2；B、接通时 I 1 <I 2，断开时 I 1=I 2；C、接通时 I 1>I 2，断开时 I 1<I 2；D、接通时 I 1 =I 2，断开时 I 1<I 2。解： B。【学习小结】【学习反思 】：6