《互感和自感》课题研究（宋双全）

1、课时4.6互感和自感1.通过实验,了解互感和自感现象,以及对它们的利用和防止。2.能够通过电磁感应的有关规律分析通电、断电时自感现象的成因,以及磁场的能量转化问题。3.了解自感电动势的计算式EL·，,知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量,知道它的单位。4.知道互感和自感是电磁感应现象的特例,感悟特殊现象中有它的普遍规律,而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点。1.互感现象(1)绕在同一个铁芯上的两个线圈,其中一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场使另一线圈中产生的电磁感应现象,叫互感,产生的电动势叫作互感电动势。 (2)应用:利用互感现象可以把能量由一个线圈传

2、到另一个线圈,因此在电工技术和电子技术中有广泛的应用,如变压器,收音机的“磁性天线”。 2.自感现象(1)由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,叫自感现象。 (2)发生自感现象的线圈也会产生电动势,即自感电动势。它的大小与穿过线圈的磁通量的变化率成正比(填“正比”或“反比”)。 3.自感系数(L)(1)线圈的自感系数由线圈的大小、形状、匝数和铁芯决定。 (2)在国际单位制中,自感系数的单位是亨利(符号H),且1亨=103毫亨=106微亨。 4.磁场的能量(1)自感现象中线圈中电流从无到有时:磁场从无到有,电源的能量输送给磁场,储存在磁

3、场中。 (2)线圈中电流减小时:磁场中的能量释放出来转化为电能。 主题1:认识互感和自感现象(1)如图甲所示,在“探究产生感应电流条件”的实验中,改变通过小线圈A中的电流大小,大线圈B中就能产生感应电流。对这个现象我们是如何解释的?乙(2)如图乙所示,几位同学串联在“电路中”,开关S接通前、接通后及断开开关的瞬间学生有何感觉?(3)根据上述实验,如何区分互感现象和自感现象?(4)自感现象是否属于电磁感应现象?它是否遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律?主题2:实验探究自感现象(重点探究)(1)如图甲所示,电路中两灯泡L1、L2完全相同,闭合开关S后,调节R使L1、L2的亮度相同

4、。断开开关S,重新闭合后你会观察到什么现象?为什么通电瞬间会出现这种现象?(2)如图乙所示,闭合开关后灯泡L1、L2正常发光。断开开关S的瞬间,灯泡L2立即熄灭,灯泡L1没有立即熄灭,反而会比原来更亮地闪一下(L的电阻小于L1的电阻时才会闪一下)再慢慢变暗。为什么断电瞬间会出现这种现象?主题3:自感现象理论探究(1)自感现象中自感电动势有什么作用?如何描述自感电动势的方向?(2)自感系数的物理意义是什么?(3)自感系数L在自感现象的能量转化中所起的作用是什么?1.关于线圈自感系数的说法,错误的是()。A.自感电动势越大,自感系数也越大B.把线圈中的铁芯抽出一些,自感系数减小C.把线圈匝数增加一

5、些,自感系数变大D.电感是自感系数的简称2.关于自感现象,下列说法正确的是()。A.感应电流一定和原来的电流方向相反B.对于同一线圈,当电流变化越大时,线圈产生的自感电动势也越大C.对于同一线圈,当电流变化越快时,线圈的自感系数也越大D.对于同一线圈,当电流变化越快时,线圈中的自感电动势也越大3.图示是测定自感系数很大的线圈L的直流电阻的电路,L两端并联一只电压表,用来测量自感线圈的直流电压。在测量完毕后,为了安全的需要,将电路拆开时应()。A.先断开S1B.先断开S2C.先拆除电压表D.先拆除电阻R4.如图所示,多匝线圈和电池的内阻均为零,两个电阻的阻值均为R,开关S断开时,电路中的电流为I

6、。现将S闭合,于是电路中产生感应电动势,此自感电动势的作用是()。A.使电路中的电流减小,最后由I减小到零B.有阻碍电流的作用,最后电流小于IC.有阻碍电流增大的作用,故电流总保持不变D.有阻碍电流增大的作用,但电流还是增大,最后变为2I拓展一、自感现象的综合应用1.在如图甲、乙所示的电路中,电阻R和自感线圈L的电阻都小于灯泡的电阻,闭合S使电路达到稳定,灯泡Q发光。下列说法正确的是()。A.在电路甲中,断开S后,Q将渐渐变暗B.在电路甲中,断开S后,Q将先变得更亮,然后渐渐变暗C.在电路乙中,断开S后,Q将渐渐变暗D.在电路乙中,断开S后,Q将先变得更亮,然后渐渐变暗拓展二、自感现象中的图象

7、问题2.在如图所示的电路中,两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R,闭合开关S后,调整R,使L1和L2发光的亮度一样,此时流过两个灯泡的电流为I,然后,断开S。若t'时刻再闭合S,则在t'前后的一小段时间内,正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是()。参考答案课时4.5互感和自感知识体系梳理变化的磁场互感电动势变压器“磁性天线”电流发生变化正比大小形状103106磁场磁场磁场重点难点探究主题1:(1)当A线圈中的电流变化时,穿过B线圈的磁通量发生了变化,因此B线圈中会产生感应电流。(2)接通开关S前及接通开关S后学

8、生无感觉。原因是流过人体的电流非常微弱。当断开开关S的瞬间,线圈中的电流减小,引起线圈自身的磁通量发生变化产生电磁感应现象,由于时间短而产生较大的感应电动势,故学生有触电的感觉。(3)两个相互靠近的线圈,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,这种现象叫互感。由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感。(4)自感现象属于电磁感应现象,所以遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律。主题2:(1)甲图中,重新闭合开关S后发现灯泡L2立即发光,而灯泡L1则是逐渐亮起来的。开关S闭合的瞬间,灯泡L2的两端立即有电压,L2立即发光;而灯泡L1与线圈L串联,在接通电

9、路的瞬间,电路中电流增大,穿过线圈L的磁通量随之增加,根据电磁感应的知识可知,线圈中将产生感应电动势,这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大。这种阻碍作用使通过L1的电流逐渐增大,故灯泡L1是逐渐亮起来的。(2)乙图中,断开开关S的瞬间,通过线圈的电流减弱,穿过线圈的磁通量减少,线圈中产生的感应电动势阻碍原电流的减小,使原电流逐渐减小,这一电流经过L1所在的回路,使L1不会立即熄灭,而是比原来更亮地闪一下后再逐渐熄灭。原来电路闭合处于稳定状态,L与L1并联,其电流分别为IL和IL1,方向都是从左向右。在断开S的瞬时,灯L1中原来的从左向右的电流立即消失,但是灯L1与线圈L组成一闭合电路,由于L的自

10、感作用,其中的电流IL不会立即消失,而是在回路中逐渐减弱,维持短暂的时间,这个时间内灯L1中有从右向左的电流通过。这时通过L1的电流从IL开始减弱,如果RL(线圈L的直流电阻)<RL1,原来的电流IL>IL1,则灯L1熄灭之前要闪亮一下;如果RLRL1,原来的电流ILIL1,则灯L1是逐渐熄灭的,不再闪亮一下。上述两种实验电路中有一个共同点,那就是闭合开关或断开开关时,流过线圈的电流都发生了变化。主题3:(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化,即总是起着推迟电流变化的作用。自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化,当原来电流增大时,自感电动势与原来电流方向相反;当原来电流减小时,

11、自感电动势与原来电流方向相同。(2)自感系数是表征线圈产生自感电动势本领大小的物理量,数值上等于通过线圈的电流在1 s内改变1 A时产生的自感电动势的大小。(3)自感系数L越大,当接通电路使线圈中通电时产生的自感电动势越大,电源克服自感电动势所做的功越多,电能转化的磁场能越多,因而当线圈中电流稳定时,线圈储存的磁场能越多,且这个过程持续的时间也越长;当断开电路使线圈中电流减小时,磁场能转化的电能越多,且持续的时间也越长。也可以说自感系数大的线圈电的“惯性”更大些。基础智能检测1.A2.D3.B4.D全新视角拓展1.AD【解析】在电路甲中,设通过线圈L的电流为IL甲,通过Q及R的电流为IQ甲和IR甲;同理,设电路乙中通过L、Q、R的电流分别为IL乙、IQ乙、IR乙。很明显,IL甲=IQ甲,IL乙>IQ乙。当断开S时,线圈L相当于电源,产生了自感电动势,在L、R、Q组成的回路中产生自感电流。在电路甲中,自感电流从IL甲逐渐减小,灯泡Q逐渐变暗;在电路乙中,自感电流从IL乙逐渐减小,因为IL乙>IQ乙,所以灯泡Q先变得更亮,再渐渐变暗