互感自感.docx

1、互感自感互感、自感【教法探析】一、互感现象指导学生自学教材，了解什么叫互感现象以及互感现象的应用与防止。师：在互感现象或前面我们学习过的电磁感应现象中，对于发生电磁感应现象的线圈而言，变化的磁通量均是由外界其它磁场源激发的，如果线圈本身的电流发生变化，它自己激发的磁场也一定变化，能不能在自己的“身体”内产生感应电动势呢？下面我们通过两个实验来探究这个问题。先让学生自学教材上的实验内容。教师演示实验一：通电自感实验（将图46-2画在黑板上，并指出实验前与A1串联的线圈L的电阻肯定等于与A2串联的滑动变阻器R的工作电阻。）教师演示实验二：断电自感实验（将图46-4画在黑板上，并适当调整线圈的匝数，

2、使断电瞬间灯泡突然闪一下再熄灭。）让多个学生描述自己看到的实验现象，并组织学生讨论、交流，最后达成一致意见：实验一中灯泡A2先亮，灯泡A1后亮，最后一样亮；实验二中灯泡A在切断电源后过了一小段时间才熄灭（先不说突然变得更亮后再熄灭）。师：猜一猜实验现象的出现最有可能与哪部分电路的相关？如何验证你的猜想？组织学生讨论交流，最后达成一致：最有可能与电路中的线圈相关，可以将其换成等阻值的电阻再做一遍实验，看一看实验现象是否发生变化。教师重新做一遍实验，并将两个实验中的线圈分别换成等阻值的电阻后再重新演示，学生仔细观察比较，验证自己的猜想。师：看来当线圈中流过恒定的电流时，线圈在电路中起的作用就是电阻

3、作用；而当线圈中流过变化的电流时，线圈在电路中起的作用不仅仅是电阻作用，还有别的作用。例如在实验一中，当通过线圈的电流增大时，除了电阻以外，还有一个作用也在阻碍电流增大，造成线圈对电流总体的阻碍作用超过变阻器R，所以流过A1的电流小于流过A2的电流，A1落后于A2亮起来；但是这种阻碍作用不是阻止，线圈中的电流仍然要增大，而且当电流增到最大时，这种阻碍就消失了。那么这种阻碍作用的本质是什么呢？组织学生讨论交流，最后达成一致：是电磁感应现象，因为感应电动势就是在磁通量变化时存在，而在磁通量不变时消失；而且感应电动势就有阻碍原磁通量变化的作用。二、自感现象1线圈中电流发生变化，它产生的变化磁场使它自

4、身激发出感应电动势的现象叫自感现象；产生的感应电动势叫自感电动势。师：请你假设出线圈的绕向，用自感电动势解释两个实验的现象教师组织学生讨论、交流。例如实验一中线圈绕向如图所示，分析如下：I增大B原增大B感方向向左（根据楞次定律）自感电动势E自方向如图E自与I方向相反，阻碍I增大；当I达到最大时，E自=0，阻碍消失。实验二中线圈绕向如图所示，分析如下： I减小B原减小B感方向向左（根据楞次定律）自感电动势E自方向如图E自与I方向相同，阻碍I减小切断电源后，I要通过线圈与灯泡组成的回路逐渐减小，所以造成灯泡又亮了一会儿才熄灭，而且灯泡中流过电流的方向与原来相反。（或说成：当电源停止供电后，线圈作为

5、感应电源对灯泡继续供电，造成灯泡又亮了一会儿才熄灭，同时由E自的方向可知灯泡中流过电流的方向与原来相反。）师：从刚才大家的分析中可知，不管线圈绕向如何，自感电动势的方向有如下特点：若原电流增大，自感电动势就与原电流方向相反，阻碍原电流增大；若原电流减小，自感电动势就与原电流方向相同，阻碍原电流减小，这与楞次定律是一致的。2自感现象满足楞次定律：导体中电流发生变化时，导体内的自感电动势阻碍电流的变化，电流增强时，自感电动势与原电流方向相反，电流减弱时，自感电动势与原电流方向相同。板图：师进一步阐明“阻碍”的含义：阻碍的是“变化”，阻碍不是阻止；自感电动势只是减慢了原电流的变化速度，原电流最终还是

6、要完成增大或减小的变化；当变化完成后，自感电动势也就消失了。师：自感电动势的大小当然也满足法拉第电磁感应定律，请自学教材，了解自感电动势大小的决定因素。学生自学后，教师总结性板书。3自感满足法拉第定律（1）电动势的大小：，（区别I、）；知道各量的物理意义及单位。（2）L叫自感系数，由线圈本身（匝数、长度、粗细、匝密度、有无铁芯等）决定。（教师可以用实物解释以上各因素的含义师：自学课文最后一段，了解自感现象中的能量转化情况。学生自学2分钟师：自感现象在生活中非常常见，有些是有益的，有些是有害的，下面我们亲自体会一下断电时自感电动势的存在。四节电池串联组成电池组；取一个400匝的线圈，将两段导线的

7、一端分别连接在线圈的两端，另一端分别连接两个表笔，学生双手紧握两支表笔的金属杆分别接触电池组的两极，在将表笔从电池组的两极拿开时体验断电自感电动势的电击感。（本着自愿的原则做实验，教师可以身先士卒地示范一遍，但表情要自然以免给学生造成压力，同时也可以降低学生的戒备，“吓”他一跳，学生印象深刻，还可以激发学生的好奇心与参与的欲望，活跃课堂气氛。）师：刚才大家体验到的断电自感电动势在生产中有时是有害的，请自学课文。【学法导引】自感现象的分析：通电自感断电自感电路图器材要求A1、A2同规格，RRL，L较大L很大(有铁芯)现象在开关S断开时，灯A渐渐熄灭或闪亮一下再熄灭在S闭合瞬间，灯A2立即亮起来，

8、灯A1逐渐变亮，A1、A2最终一样亮原因S断开时，线圈L产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；灯A中电流反向不会立即熄灭若RLIA，则灯A熄灭前要闪亮一下；若RL RA，原来的电流IL IA，则灯A逐渐熄灭不再闪亮一下由于开关闭合时流过电感线圈的电流增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过灯A1的电流比流过灯A2的电流增加得慢能量转化情况磁场能转化为电能电能转化为磁场能(1)通电时线圈中产生的自感电动势阻碍电流的增加，感应电流与原电流方向相反，此时含线圈L的支路相当于断开(2)断电时线圈中产生的自感电动势阻碍线圈中电流的减少，感应电流与原电流方向相同，在与线圈串

9、联的回路中，线圈相当于电源，它提供的电流从原来的IL逐渐变小但流过灯A的电流方向与原来相反(3)线圈的自感系数越大，现象越明显自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向例1.如图所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计电键S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有 () Aa先变亮，然后逐渐变暗 Bb先变亮，然后逐渐变暗 Cc先变亮，然后逐渐变暗 Db、c都逐渐变暗思路点拨：分析此类问题应先明确原电流的方向，然后判断自感电流的方向及大小变化.在断开开关时还要看线圈和用电器能不能形成回路.解析：a、b、c三个灯泡相同，设S闭

10、合时通过三个灯泡的电流均是I，则L1中的电流为2I，L2中的电流为I.在S断开瞬间，L1中的电流由2I逐渐减小，L2的电流由I逐渐减小，L1、L2中的产生的感应电流方向相同，故b、c两灯的电流逐渐减小，即b、c两灯逐渐变暗，B、C错误，D项正确； 两个支路的电流汇集后为2I通过a灯，a灯电流由2I反向减弱，故a灯中的先变亮再逐渐变暗，即A正确 答案：AD名师归纳解决此类问题的关键： (1)无论是通电自感还是断电自感，都是阻碍引起自感电流的变化 (2)当电路中有电感时，若电路中的电流发生变化，电感的作用总是阻碍电流的变化纯电感线圈在电流稳定时相当于一根短路导线 ，非纯电感线圈在电流稳定时相当于一

11、个定值电阻例2.如图所示电路中，A、B是相同的两小灯泡L是一个带铁芯的线圈，直流电阻可不计调节R，电路稳定时两灯泡都正常发光，则在开关合上和断开时() A两灯同时点亮、同时熄灭 B合上S时，B比A先到达正常发光状态 C断开S时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A、B两灯的电流方向都与原电流方向相同 D断开S时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭 解析：合上S，B灯立即正常发光A灯支路中，由于L产生的自感电动势阻碍电流增大，A灯将推迟一些时间才能达到正常发光状态B正确断开S，L中产生与原电流方向相同的自感电动势，流过B灯的电流与原电流反向，而A灯中电流与原电流方向相同因为断开S后，由L作为电源的供电电流是

12、从原来稳定时通过L中的电流值逐渐减小的，所以A、B两灯只是延缓一些时间熄灭，并不会比原来更亮答案：B方法点拨：当导体中的电流发生变化时，导体本身就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化【模拟练习】1.如图所示的电路，D1和D2是两个相同的灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相同，由于存在自感现象，在电键S接通和断开时，灯泡D1和D2先后亮暗的次序是( A )A接通时D1先达最亮，断开时D1后灭B接通时D2先达最亮，断开时D2后灭C接通时D1先达最亮，断开时D1先灭D接通时D2先达最亮，断开时D2先灭2.(2011江门模拟)如图所示，电路中A、B是完全相同的灯泡，L是一

13、带铁芯的线圈.开关S原来闭合，则开关S断开的瞬间( D )A.L中的电流方向改变，灯泡B立即熄灭B.L中的电流方向不变，灯泡B要过一会儿才熄灭C.L中的电流方向改变，灯泡A比B熄灭慢D.L中的电流方向不变，灯泡A比B熄灭慢3.(2011东城区模拟)如图所示的电路,电源电动势为E,线圈L的电阻不计.以下判断正确的是( C )A.闭合S,稳定后,电容器两端电压为EB.闭合S,稳定后,电容器的a极板带正电C.断开S的瞬间,电容器的a极板将带正电D.断开S的瞬间,电容器的a极板将带负电4如图 (a)、(b)所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A

14、发光，则(AD)A在电路(a)中，断开S后，A将逐渐变暗B在电路(a)中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗C在电路(b)中，断开S后，A将逐渐变暗D在电路(b)中，断开S后，A将先变得更亮，然后渐渐变暗【真题再现】1.（2011北京高考T19）某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A 、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关s，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 （ ）A电源的内阻较大B小灯泡电阻偏大

15、C线圈电阻偏大D线圈的自感系数较大【答案】选C. 【解析】根据实物连线图画出正确的电路图，当闭合电键S，电路稳定之后，小灯泡中有稳定的电流，电感线圈中有稳定的电流，当电键S突然断开时，电流立即消失，但是，由于自感电动势的作用，流过线圈的电流不能突变，而是要继续流动，于是，电感线圈和小灯泡构成了回路，如果，则能观察到小灯泡闪亮一下再熄灭，线圈的自感系数越大，小灯泡延时闪亮的时间就越长.如果不满足的条件，小灯泡只是延时熄灭，不会观察到闪亮一下再熄灭.可见灯泡未闪亮的根本原因是不满足的条件，这是线圈电阻偏大造成的偏小。所以本题正确选项是C.2.（2010江苏卷）如图所示的电路中，电源的电动势为E,内阻为r,电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1时刻断开S,下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是（ ）【答案】B【解析】开关闭合时，线圈的自感阻碍作用，可看做电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减小。电压逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡的电流与原来相反，并逐渐减小到0，所以本题选B。