高中物理 自感現象教案（3） 新人教版選修3-2

1、自感現象一、教學目標1指導學生運用觀察、實驗、分析、綜合的方法，認識自感現象及其特點。2明確自感系數的意義及決定條件。3能解釋生產和生活中的某些自感現象。4提高學生分析問題的能力和運用物理知識解決實際問題的能力。二、重點、難點分析1重點：自感現象產生的原因及特點。2難點：運用自感知識解決實際問題。三、教具 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)、導線、開關四、主要教學過程一、復習舊課，引入新課師：前面我們學習了電磁感應現象，了解了幾種不同形式的電磁感應現象。如磁鐵向線圈中插入或拔出時、閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時等，都會引起感

2、應電動勢，發(fā)生電磁感應現象。你們認為引起電磁感應現象最重要的條件是什么？生：穿過電路的磁通量發(fā)生變化。師：不論用什么方式，也不管是什么原因，只要穿過電路的磁通量發(fā)生了變化，都能引起電磁感應現象。如果電路是閉合的，電路中就會有感應電流。二、新課教學 (一)、自感現象1、演示實驗，提出問題【演示實驗1】斷電自感現象。實驗電路如圖所示。接通電路，燈泡正常發(fā)光后，迅速斷開開關，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？(引導學生分析得出：燈泡的亮度由其實際功率決定。燈泡閃亮一下，表明在開關斷開這一瞬間，燈泡兩端的電壓比原來大。)問2：在開關斷開這一瞬間，增大的電壓從哪里來的。

3、(學生一時回答不了。再用實驗啟發(fā)。)【演示實驗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。引導學生分析得出：在開關斷開這一瞬間，增大的電壓是線圈產生的。問3：線圈本身并不是電源，它又是如何提供高電壓的呢？2、分析現象，建立概念 討論：組織學生討論。出示實驗電路圖，引導學生運用已學過的電磁感應的知識來分析實驗現象。 引導學生將這里的線圈與P88圖42所示實驗中的線圈加以對比。在圖42所示實驗中，線圈本身也不是電源，但在磁鐵插入或拔出線圈的過程中，由于線圈中的磁通量發(fā)生了變化，故線圈中產生了感應電動勢，從而使電路中產生了感應電流。 問：這個實驗中，線圈也發(fā)生了電磁感應。那么是什么

4、原因引起線圈發(fā)生電磁感應呢？ 引導學生進一步分析：問1：開關接通時，線圈中有沒有電流？(有電流。)問2：有電流通過線圈時，線圈會不會產生磁場？根據是什么？(線圈會產生磁場。根據電流的磁效應。)問3：既然線圈產生了磁場，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。開關斷開后，線圈中還有磁通量嗎？(沒有磁通量了。)問4：所以，在開關斷開這一過程中，穿過線圈的磁通量變了嗎？如何變化？(變了。從有到無。)問5：穿過線圈的磁通量發(fā)生了變化，會發(fā)生什么現象？(會發(fā)生電磁感應現象，線圈會產生感應電動勢。) 討論小結：開關接通后，線圈中存在穩(wěn)定的電流，線圈內部鐵芯存在很強的磁場，穿過線圈的磁通量很大

5、；在開關斷開瞬間，線圈中的電流迅速減小到0，穿過線圈的磁通量也迅速減小到0，使線圈產生感應電動勢，這時線圈就相當于一個電源。由于開關斷開很快，故穿過線圈的磁通量變化很快，就產生了較大的感應電動勢，使燈泡兩端的電壓增大了。 建立概念：上述現象屬于一種特殊的電磁感應現象，發(fā)生電磁感應的原因是由于通過導體本身的電流發(fā)生變化而引起磁通量變化。這種電磁感應現象稱為自感。自感現象：由于導體本身的電流發(fā)生變化而產生的電磁感應現象。自感電動勢：在自感現象中產生的感應電動勢。3、演示實驗，強化概念【演示實驗3】演示通電自感現象。實驗電路如圖。開關接通時，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：

6、為什么會出現這種現象呢？(開關接通時，線圈中的電流從無到有，使得穿過線圈的磁通量從無到有，線圈中產生了自感電動勢，使燈1逐漸亮起來。)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)律教師說明：在自感現象中，自感電動勢的產生是由于導體本身的電流發(fā)生了變化而引起的，而自感電動勢卻總是阻礙導體中原來電流的變化的。特點：自感電動勢總是阻礙導體中原來電流的變化的。具體而言： 如果導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(引導學生閱讀教材P97第2段對通電自感的解釋。) 如果導體中原來的電流是減小的，自感電動勢就要阻

7、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稱為斷電自感現象，實驗2稱為通電自感現象。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，把開關斷開時，線圈是否發(fā)生自感現象呢？(都發(fā)生自感。只不過是我們觀察不到。)實驗2中，如果以很快的頻率反復打開、閉合開關，會出現什么現象呢？(燈1 不亮，燈2閃亮。)實驗1中開關斷開了，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？是憑空產生了能量嗎？(線圈提供的。線圈中有電流時，線圈產生磁場，磁場也具有能量。當開關斷開后，磁場能通過電磁感應轉化為電能，由線圈提供給燈泡。這說明電磁感應中也遵循能量守

8、恒。)(二)、自感系數問：感應電動勢的大小跟什么因素有關？(感應電動勢的大小跟磁通量的變化快慢有關。)自感電動勢的大小跟其它感應電動勢的大小一樣，跟穿過線圈的磁通量的變化快慢有關。而在自感現象中，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體中電流變化的快慢有關。(引導學生閱讀教材P98第3段。)理論分析表明： =LI/t。L稱為線圈的自感系數，簡稱自感或電感。L的大小跟線圈的形狀、長短、匝數、有無鐵芯有關。單位：亨利(H) 1H=103mH=106H(三)、自感現象的應用 (學生閱讀教材P99。)三、課堂練習例1、關于自感現象，正確的說法是：A、感應電流一定和原電流方向相反；B、線

9、圈中產生的自感電動勢較大的其自感系數一定較大；C、對于同一線圈，當電流變化越大時，線圈中產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、如圖所示，兩個電阻的阻值都是R，多匝線圈的電阻和電源內阻均可忽略不計。電鍵S原來斷開，此時電路中的電流為I0=/2R?，F將S閉合，于是線圈產生自感電動勢，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。兩條支路的直流電阻相等。那么在接通和斷開電