人教版物理（中職）類(lèi) 5.6 自感 互感 教案（表格式2課時(shí)）

課題第五章電場(chǎng)與磁場(chǎng)電磁感應(yīng)第六節(jié)自感互感2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.了解自感現(xiàn)象；2.了解自感電動(dòng)勢(shì)及自感的概念；3.知道自感電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生條件及影響自感電動(dòng)勢(shì)大小的因素；4.了解互感現(xiàn)象。能力目標(biāo)1.通過(guò)對(duì)自感的學(xué)習(xí)，能簡(jiǎn)述熒光燈的工作原理；2.通過(guò)對(duì)互感的學(xué)習(xí)，能簡(jiǎn)述變壓器的工作原理；3.通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)分析電路問(wèn)題的能力。情感目標(biāo)1.通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，體會(huì)科學(xué)對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)作用；2.激發(fā)學(xué)生在科學(xué)方面的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的積極態(tài)度。重點(diǎn)熒光燈、變壓器的工作原理難點(diǎn)自感現(xiàn)象教具多媒體展示系統(tǒng)、自感現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)裝置主要教學(xué)過(guò)程學(xué)生活動(dòng)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)一、引入課題用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-63。提問(wèn)：我們的教室中一般有很多熒光燈，如圖所示，可能某天其中一只熒光燈不亮了，電工來(lái)檢查后發(fā)現(xiàn)是啟輝器的原因，換上一個(gè)新的啟輝器，熒光燈又正常發(fā)光了。此時(shí)，你是否有這樣的疑問(wèn)：?jiǎn)⑤x器是做什么用的？沒(méi)有啟輝器熒光燈為什么不亮呢？（一般情況下，學(xué)生回答不出來(lái)。）引入課題：要想比較準(zhǔn)確地了解這個(gè)的問(wèn)題，我們必須學(xué)習(xí)今天的課程——第六節(jié)自感互感。二、自感用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-64。演示實(shí)驗(yàn)：如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，燈泡和帶鐵芯的線圈并聯(lián)在直流電路中。閉合開(kāi)關(guān)，給燈泡供電，燈泡不亮；當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，燈泡卻在這一瞬間閃了一下，發(fā)出明亮的光。提問(wèn)：請(qǐng)問(wèn)同學(xué)們當(dāng)電源給燈泡供電時(shí)，燈泡為什么不亮？（電壓過(guò)低，不能滿足燈泡正常發(fā)光的需要。）提問(wèn)：當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，燈泡為什么會(huì)亮了一下？（燈泡兩端產(chǎn)生了一個(gè)能讓它發(fā)光的高電壓。）為什么會(huì)有這種現(xiàn)象呢？原來(lái)，閉合開(kāi)關(guān)后，燈泡和線圈中都有電流流過(guò)，只是由于燈泡的額定電壓較高，一節(jié)電池提供的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足它的要求，因此燈泡不明顯發(fā)光。當(dāng)電路斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)線圈的電流突然減弱，穿過(guò)線圈的磁通量也迅速減少，因而在線圈中產(chǎn)生了較大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。雖然此時(shí)電源已經(jīng)斷開(kāi)，但線圈和燈泡組成了閉合回路，在這個(gè)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流通過(guò)燈泡，使其瞬間發(fā)光。這種由于導(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，叫作自感現(xiàn)象。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫作自感電動(dòng)勢(shì)。自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過(guò)線圈的磁通量變化的快慢有關(guān)，線圈的磁場(chǎng)是由電流產(chǎn)生的，因此穿過(guò)線圈的磁通量變化的快慢跟電流變化的快慢有關(guān)。對(duì)同一個(gè)線圈來(lái)說(shuō)，電流變化得越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大。對(duì)于不同的線圈，在電流變化快慢相同的情況下，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)一般是不同的。電學(xué)中用自感系數(shù)來(lái)表示線圈的這種特性，簡(jiǎn)稱(chēng)自感或電感。線圈的自感系數(shù)跟線圈的形狀、長(zhǎng)短、匝數(shù)等因素有關(guān)。線圈的橫截面積越大，線圈越長(zhǎng)，匝數(shù)越多，它的自感系數(shù)就越大。另外，有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵芯時(shí)大得多。自感系數(shù)常用L表示，它的SI單位是H（亨）。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-65。自感線圈是交流電路中的重要元件，在各種電器設(shè)備和無(wú)線電技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用，如圖所示。在自感系數(shù)很大而電流又很強(qiáng)的電路（如大型電動(dòng)機(jī)的定子繞組）中，在切斷電路的瞬間，由于電流在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生很大的變化，會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)，在斷開(kāi)處形成電弧，這不僅會(huì)燒壞開(kāi)關(guān)，甚至危及工作人員的安全。因此，切斷這類(lèi)電路時(shí)必須采用特制的安全開(kāi)關(guān)。在日常生活中，將正在使用的電器的插頭從插座上拔出時(shí)，由于自感現(xiàn)象經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生電火花，容易發(fā)生危險(xiǎn)。正確的做法是在使用完電器后，先關(guān)掉電器的電源開(kāi)關(guān)，再將插頭從插座上拔出。三、熒光燈的工作原理用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-66。熒光燈的電路如圖所示，它主要由燈管、鎮(zhèn)流器和啟輝器組成。鎮(zhèn)流器是一個(gè)帶鐵芯的線圈。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-67。啟輝器的結(jié)構(gòu)如圖所示，它是一個(gè)充有氖氣的小玻璃泡，里面裝有兩個(gè)電極，一個(gè)固定不動(dòng)的靜觸片和一個(gè)用雙金屬片制成的U形動(dòng)觸片。燈管內(nèi)充有稀薄的水銀蒸氣。當(dāng)水銀蒸氣導(dǎo)電時(shí)，就發(fā)生紫外線，使涂在管壁上的熒光粉發(fā)出柔和的光。由于激發(fā)水銀蒸氣導(dǎo)電所需的電壓比220V的電源電壓高得多，因此，熒光燈在開(kāi)始點(diǎn)燃時(shí)需要一個(gè)高出電源電壓很多的瞬時(shí)電壓。在熒光燈點(diǎn)燃后正常發(fā)光時(shí)，燈管的電阻變得很小，只允許通過(guò)不大的電流，電流過(guò)強(qiáng)就會(huì)燒壞燈管，這時(shí)又要使加在燈管上的電壓大大低于電源電壓。這兩方面的要求都是利用跟燈管串聯(lián)的鎮(zhèn)流器來(lái)達(dá)到的。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，電源電壓加在啟輝器的兩極之間，使氖氣放電而發(fā)出輝光，輝光產(chǎn)生的熱量使U形觸片膨脹伸長(zhǎng)，跟靜片接觸而使電路接通，于是鎮(zhèn)流器的線圈和燈管的燈絲中就有電流通過(guò)。電路接通后，啟輝器中的氖氣停止放電，U形觸片冷卻收縮，兩個(gè)觸片分離，電路自動(dòng)斷開(kāi)。在電路突然斷開(kāi)的瞬間，鎮(zhèn)流器的兩端由于自感現(xiàn)象產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)高電壓，這個(gè)電壓和電源電壓都加在燈管的兩端，使燈管中的水銀蒸氣導(dǎo)電，于是熒光燈管成為電流的通路開(kāi)始發(fā)光。在熒光燈正常發(fā)光時(shí)，與燈管串聯(lián)的鎮(zhèn)流器就起著降壓限流的作用，保證熒光燈的正常工作。四、互感用多媒體展示系統(tǒng)展示上一節(jié)中的教材圖5-55。如圖所示，當(dāng)線圈A中的電流發(fā)生變化時(shí)，穿過(guò)線圈B的磁通量就發(fā)生變化，在線圈B中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種由于一個(gè)電路中電流的變化，在另一個(gè)電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱(chēng)為互感。在互感現(xiàn)象中，兩個(gè)電路間并沒(méi)有電的聯(lián)系，而是通過(guò)磁的聯(lián)系把電能從一個(gè)電路輸送到另一個(gè)電路。電工和無(wú)線電技術(shù)中使用的各種變壓器，都是根據(jù)互感的原理制造的。五、變壓器的工作原理變壓器是利用互感原理工作的電磁裝置，主要由鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-68。常見(jiàn)的變壓器結(jié)構(gòu)如圖所示，一個(gè)線圈跟電源連接，叫作原線圈（初級(jí)線圈）；另一個(gè)線圈跟負(fù)載連接，叫作副線圈（次級(jí)線圈）。兩個(gè)線圈都是用絕緣導(dǎo)線繞制成的，鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片等磁性材料疊合而成。如果把變壓器的原線圈接在交流電源上，在原線圈中就有交變電流流過(guò)。交變電流在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，這個(gè)交變的磁通量經(jīng)過(guò)閉合磁路的同時(shí)穿過(guò)原線圈和副線圈，在原、副線圈中都要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在理想情況下，可以認(rèn)為穿過(guò)這兩個(gè)線圈的交變磁通量相同，這兩個(gè)線圈的每匝產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等。因此理想變壓器原、副線圈的端電壓之比等于這兩個(gè)線圈的匝數(shù)比。設(shè)理想變壓器原線圈兩端的電壓是U1，副線圈兩端的電壓是U2，原線圈的匝數(shù)是n1，副線圈的匝數(shù)是n2，則n2＞n1時(shí)，U2＞U1，變壓器使電壓升高，這種變壓器叫作升壓變壓器；n2＜n1時(shí)，U2＜U1，變壓器使電壓降低，這種變壓器叫作降壓變壓器。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-69。常見(jiàn)的變壓器如圖所示。目前我國(guó)遠(yuǎn)距離輸電采用的電壓有110kV、220kV和330kV，有的線路已經(jīng)開(kāi)始采用550kV的超高壓送電。一般大型發(fā)電機(jī)組輸出的電壓等級(jí)分別為10.5kV、13.8kV、15.75kV、18.0kV。這樣的電壓不符合遠(yuǎn)距離輸電的要求，所以要用變壓器升壓。發(fā)電廠發(fā)電機(jī)發(fā)出的電，經(jīng)過(guò)升壓站升高電壓，由高壓輸電線向外輸送，到達(dá)用戶一方時(shí)，先在一次高壓變電所將電壓降到110kV，再由二次高壓變電所降到10kV，其中一部分送到需要高電壓的工廠，另一部分送到低壓變電所降到220V或380V送給一般用戶。學(xué)生觀看學(xué)生思考并回答板書(shū)板書(shū)學(xué)生觀察學(xué)生回答學(xué)生回答板書(shū)板書(shū)板書(shū)板書(shū)學(xué)生觀看結(jié)合生產(chǎn)結(jié)合生活板書(shū)學(xué)生觀看學(xué)生觀看這一部分也可利用動(dòng)畫(huà)和視頻更加生動(dòng)地說(shuō)明板書(shū)學(xué)生觀看板書(shū)板書(shū)學(xué)生觀看板書(shū)板書(shū)板書(shū)板書(shū)學(xué)生觀看結(jié)合生活小結(jié)自感互感1．自感由于導(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，叫作自感現(xiàn)象。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫作自感電動(dòng)勢(shì)。自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟跟電流變化的快慢和線圈的自感系數(shù)有關(guān)。線圈的自感系數(shù)跟線圈的形狀、長(zhǎng)短、匝數(shù)等因素有關(guān)。2．熒光燈的工作原理熒光燈主要是依靠鎮(zhèn)流器的自感作用來(lái)工作的。3．互感由于一個(gè)電路中電流的變化，在另一個(gè)電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱(chēng)為互感。4．變壓器的工作原理變壓器是利用互感原理工作的電磁裝置。回顧本節(jié)知識(shí)隨堂練習(xí)練習(xí)5-61．答自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過(guò)線圈的磁通量變化的快慢和線圈的自感系數(shù)有關(guān)。2．答當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，電源電壓加在啟輝器的兩極之間，使氖氣放電而發(fā)出輝光，輝光產(chǎn)生的熱量使U形觸片膨脹伸長(zhǎng)，跟靜片接觸而使電路接通，于是鎮(zhèn)流器的線圈和燈管的燈絲中就有電流通過(guò)。電路接通后，啟輝器中的氖氣停止放電，U形觸片冷卻收縮，兩個(gè)觸片分離，電路自動(dòng)斷開(kāi)。在電路突然斷開(kāi)的瞬間，鎮(zhèn)流器的兩端由于自感現(xiàn)象產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)高電壓，這個(gè)電壓和電源電壓都加在燈管的兩端，使燈管中的水銀蒸氣導(dǎo)電，于是熒光燈管成為電流的通路開(kāi)始發(fā)光。3．