《互感和自感》教案(人教版选修3-2)

4.6 互感和自感
一、教学目标：
（一）知识与技能
①了解互感和自感现象
②了解自感现象产生的原因
③知道自感现象中的一个重要概念——自感系数，了解它的单位及影响其大小的因素
（二）过程与方法：
引导学生从事物的共性中发掘新的个性，从发生电磁感应现象的条件和有关电磁感应得规律，提出自感现象，并推出关于自感的规律。

会用自感知识分析，解决一些简单的问题，并了解自感现象的利弊以及对它们的防止和利用
（三）情感、态度、价值观
培养学生的自主学习的能力，通过对已学知识的理解实现知识的自我更新，以适应社会对人才的要求
二、重点、难点及解决办法
1．重点：自感现象及自感系数
2．难点：①自感现象的产生原因分析②通、断电自感的演示实验中现象解释
3．解决办法：
通过分析实验电路和直观的演示实验，引导学生运用已学的电磁感应知识进行分析、归纳，再利用电路中的并联规律，从而帮助学生突破本节重点、排除难点。

三．学生活动设计：
启发引导学生利用前面学过的电路知识及电磁感应知识，分析通电自感和断电自感的电路图，预测将会产生的实验现象，然后再通过观察实验现象验证自身的思维，并归纳总结自感现象这一规律产生的原因。

四．教具准备
通、断电自感演示装置，电池四节（带电池盒）导线若干
五．重点、难点的学习与目标完成过程
引入新课
问题情景：①发生电磁感应的条件是什么？②怎样得到这种条件，也就是让闭合回路中磁通量发生变化？
③下面这两种电路中当电键断开和闭合瞬间会发生电磁感应现象吗？如果会发生，它们有什么不同呢？
（一）互感现象
1、基本概念：①互感：②互感现象：③互感电动势：
2、互感的理解：
（1）、如右图断开、闭合开关瞬间会发生电磁感应吗？（2）这是互感吗？
小结：互感现象不仅发生与绕在同一铁芯上的两个何相互靠近的电路之间。

线圈之间，而且可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。

问题情景：（互感中的能量）另一电路中能量从哪儿来的？
小结：互感现象可以把能量从一个电路传到另一个电路。

3、互感的应用和防止：
（二）自感现象
1、问题情景：由电流的磁效应可知，线圈通电后周围就有磁场产生，电流变化，则磁场也变化，那么对于这个线圈自身来说穿过它的磁通量在此过程中也发生了变化。

是否此时也发生了电磁感应现象呢？我们通过实验来解决这个问题。

2、演示实验：
实验1 （演示P25实验）出示自感演示器，通电自感。

提出问题：闭合S瞬间，会有什么现象呢？引导学生做预测，然后进行实验。

（实验前事先闭合开关S，调节变阻器R和R1使两灯正常发光，然后断开开关，准备好实验）。

开始做实验，闭合开关S，提示学生注意观察现象
观察到的现象：在闭合开关S瞬间，灯A2立刻正常发光，A1比A2迟一段时间才正常发光。

学思考现象原因。

请学生分析现象原因。

总结：由于线圈L自身的磁通量增加，而产生了感应电动势，这个感应电动势总
是阻碍磁通量的变化，既阻碍线圈中电流的变化，故通过A1的电流不能立即增大，灯A1的亮度只能慢慢增加，最终与A2相同。

实验2（演示课本P26实验）断电自感
先给学生几分钟时间看课本实验，预测实验现象，是回答课本思考与讨论问题。

3．结论：
小结：线圈中电流发生变化时，自身产生感应电动势，这个感应电动势阻碍原电流的变化。

自感现象：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。

自感电动势：自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。

4.磁场的能量
问题情景：在图4.6---4中,开关断开后,灯泡的发光还能持续一段时间,有时甚至比开关断开前更亮,这时灯泡的能量是从哪里来的呢?
教师引导学生分析，电源断开以后，线圈中电流不会立即消失，这时的电流仍然可以做功，说明线圈储存能量。

当开关闭合时，线圈中的电流从无到有，其中的磁场也是从天到有，这可以看作电源把能量输送到磁场，储存在磁场中。

这里我们知识一个合理的假设，有关电磁场能量的直接式样验证，要在我们认识了电磁波之后才有可能。

5．自感现象的理解：
线圈中电流的变化不能在瞬间完成，即不能“突变”。

也可以说线圈能体现电的惯性
6．自感的应用与防止：
应用：日光灯防止：变压器、电动机
（三）自感系数
问题情景：我们都知道感应电动势的大小与回路中磁通量变化的快慢有关，而自感现象中的自感电动势是感应电动势的一种，那么就是说，自感电动势也应正比于穿过线圈的磁通量的变化率，即：E∝△Φ／△t，而磁场的强弱又正比于电流的强弱，即磁通量的变化正比于电流的变化。

所以也可以说，自感电动势正比于电流的变化率。

即E∝△I／△t写成等式即：E=L△I／△t
2.自感系数，简称自感或电感，用字母L表示。

影响因素：形状、长短、匝数、有无铁芯。

3．单位：亨利符号：H 常用单位：毫亨（mH）微亨（μH）
（四）实例探究
【例1】如图所示，电路甲、乙中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡D发光。

则（AD）
A．在电路甲中，断开S，D将逐渐变暗
B．在电路甲中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路乙中，断开S，D将渐渐变暗
D．在电路乙中，断开S，D将变得更亮，然后渐渐变暗
【例2】如图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为零。

电键K 原来是合上的，在K断开后，分析：
（1）若R1＞R2，灯泡的亮度怎样变化？
（2）若R1＜R2，灯泡的亮度怎样变化？
巩固练习
1．下列关于自感现象的说法中，正确的是（ACD）
A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象
B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反
C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关
D．加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大
2．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是（D）
A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大
B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零
C．线圈中电流变化越快，自感系数越大
D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定
4．如图所示，L为一个自感系数大的自感线圈，开关闭合后，小灯能正常发光，那么闭合开关和断开开关的瞬间，能观察到的现象分别是（A）
A．小灯逐渐变亮，小灯立即熄灭
B．小灯立即亮，小灯立即熄灭
C．小灯逐渐变亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭
D．小灯立即亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭
六、课堂小结
１、自感现象是电磁感应现象中特殊情形，它的产生原因是由于通过导体自身的电流发生变化．
２、自感电动势的大小与电流变化快慢和自感系数有关，它总是阻碍导体中电流的变化。

七、布置作业：课后习题。