《自感演示实验》
自感现象演示实验的研究
第２ ２卷 第 ２ 期
２０ ０ ８年 ６月 出版
大
学
物
理
实
验
Ｖ０ ． ２ Ｎｏ． １２ ２
ＰＨＹＳ ＣＡＬ Ｉ ＥＸＰ ＥＲＩ ＥＮＴ Ｍ ＯＦ Ｃ０Ｌ ＬＥＧＥ
Ｊ ｎ． ２ ０ ｕ ０８
文 章 编 号 ：０７—２３ （０８ ０ —０７ Ｏ １０ ９４ ２ ０ ）２ ０ ３一 ４
得迟 缓些 ， 一段 时 间后 两 个灯 泡 才 达 到同样 的 亮 度 ； 电 时 ， 图 １ ６ 中的 灯 泡并 不 立 过 断 如 （） 即熄 灭 ， 而是 突 然更 亮一 下 以后 才 熄 灭 。所 以要 延 长显 示 时 间 ， 须使 己足够 大 。
由上可知 ， 要能很好的演示断开电源时电阻支路的灯泡突然一闪的现象 ， 选用 同一规
ｄ ｉ 一＝ 旦 ， 一 一 ｚ
。
： 一
‘
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该 方程 满 足初 始 条件 的解 为
．
Ｅ
Ｒｆ＋ Ｒ
，
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一— 一 越 大 ， 减 得 越 馒 。 因此 ， 递
此式 表 明 ， 电源 断 开 时 ， 将 电流 下 降 也 按 指 数 递 减 ， 蠢
要演 示 自感现 象 ， 即是通 电时 ， 图 １ ａ 中 电感 支 路 的灯 泡 Ａ 如 （） 比 电阻 支路 的灯 泡 Ａ ：亮
格 的灯 泡 ， 即使 己再 大 ， 不 能 看 到该 现象 。必须 在 足 够 大 的 己的前 提 下 ， 足 电感 支 路 也 满 的 电流 大 于 电阻支 路 的电流 ， 即在 电感 支路 的 电 阻小 于电阻 支路 的 电 阻 （ Ｒ ＜Ｒ） 的
时候 ， 才有 可 能演 示 断 电 自感 现 象 。但满 足 上 述 条 件 时 ， 同规格 的灯 泡 稳 态 亮 度 不 一 相 样 。开关 接通 时 ， 由于亮 度 的 区别 可 能淹 没正 常 的 时 间差 的显 示 ， 因此不 能很 好 的演示 通
自感现象的探究及演示实验改进
际上灯泡的“ 突然一亮” 并不是 自感 的必然结果 ， 它只是为 了使我
的几点存 在的问题 ， 为 了达到 我们 的教学 目的 ， 直观 的反映演示 实验结果 ， 我们首先对 自感现象进行分析总结。 初学者引入 自感概念的实验 ， 则过于复杂。学生不易从所表现 的 实验现象 中分辨和把握本质特性 。同时， 通、 断实验装置分离 ， 易
流延迟量较小 ， 且在 断电时刻 ， 观察者无法 准确确定 ， 因此 ， 电流
“ 延迟 ” 现象在 实验 中表 现不 明显 。 笔者认为该实验存在一定 的不
足， 它容易使学生误认 为 ， 只有小灯泡 “ 突然一亮 ” 才会 产生 自感
现象 ， 或者认为发生 自感时 ， 小灯泡 的电流就一定 比稳态时大 。 实
电动势必然很 大 ， 远 远超过 电源 的电动势 ； ③ 自感 电动 势的大小
能。 在对 自感现象演示 实验探 究与改进的基础上 。 对这些演示实验
与开关动作的速度有关 ， 快速通断电时 自感 电动势很大 。 “ 自感 ” 是教学难点 ， 要做好“ 通 电 自感” 和“ 断 电 自感 ” 两个演
一
下 的现象 ， 这给学生的感觉刺激是很强烈的。 然而 ， 它对 自感现
象来说 ， 却属于非本质 的现象 。 因为它要使灯泡 闪亮 ， 不仅要有线 圈的存在 ， 即要有暂态过程 ， 而且必须满足 Ｒ（ 线 圈） ＜ Ｒ （ 灯泡） 的条
件。 因此 ， 灯泡闪亮 的现象虽然足 以说 明 自感 的存在 ， 但没有此现 象时 ， 并不 表明 自感不存在 。这说 明实验所表现 的现象与所要说 明的物理 内容之 间的因果联系并不 是必然 的、 唯一 的， 对灯泡 闪 亮 的原 因，不少学生很 自然的理解 为是通过线 圈的电流也很大 ，
互感和自感-PPT课件
再思考
断电自感中 A在熄灭前一定会 闪亮一下吗？
6
思考与讨论
自感电动势的大小与什么因素有关？ 对同一个线圈：穿过线圈的磁通量变化的快 慢跟电流变化快慢有关系。
E∝△I/△t 对不同的线圈：电流变化快慢相同的情况下， 产生的自感电动势是不相同的
7
自感系数
自感电动势 E 与线圈本身的特性有关 ——用自感系数L来表示线圈的这种特性. 自感系数简称自感或是电感.跟线圈的
互感和自感
问题： 发生电磁感应现象、产生感应电动
势的条件是什么？如何满足此条件？ 如果通过线圈本身的电流有变化，
使它里面的磁通量改变，能不能产生电 动势？
1
实验探究——通电自感
用图1电路作演示实验。 A1和A2是规格相同的两个灯泡.合上开关K，调 节R1，使A1和A2亮度相同，再调节R2，使A1和 A2正常发光，然后打开K再合上开关K的瞬间， 同学们看到了什么?（实验要反复几次） 现象：A2比A1先亮.
2
实验探究——断电自感
用图2电路作演示实验. 合上开关K，调节R使A正常发光.打开K的 瞬间，同学们看到了什么？(实验要反复 几次)
现象：A在熄灭前闪 亮一下.
3
分析与讨论
实验（1）和实验(2)中的两种现象
现象：A2比A1先亮.
现象：A在熄灭前闪 亮一下.
4自Leabharlann 现象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.像这种由于导体本身 的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做 自感现象,在自感现象中产生的感应电动势, 叫做自感电动势.
三、自感现象的应用---日光灯的工作原理
归纳出日光灯的工作过程 通电——启动器氖气放电——U形触片受热膨胀——接通镇流
第五节自感现象课件
04
自感现象的实际应用
电磁炉的工作原理
电磁炉利用自感现象产生高频交变磁 场，通过磁力线切割锅具产生大量涡 流，使锅具自身快速发热，从而实现 烹饪食物的目的。
动态自感与静态自感
总结词
动态自感和静态自感是根据自感现象中磁场变化的形式不同而划分的两种类型。
详细描述
动态自感是指磁场随时间变化而产生的自感现象，其特点是自感电动势与磁场的 变化率成正比。静态自感则是当磁场在空间位置上发生变化时产生的自感现象， 其特点是自感电动势与磁通量的变化率成正比。
自感的决定因素
次级线圈中感应出电压。
变压器在电力系统中发挥着重要 的作用，用于调节电压和传输电
能。
继电器的工作原理
继电器利用自感现象实现电流 的控制和保护功能。
当电流通过继电器线圈时，会 产生磁场，使衔铁吸合，进而 带动触点组动作，实现电路的 通断控制。
继电器广泛应用于自动化控制 、电力保护、电机控制等领域 。
理论模型不完善
目前对自感现象的理论模 型仍不完善，缺乏对自感 现象的深入理解和解释。
应用领域有限
目前自感现象的应用主要 集中在某些特定领域，尚 未得到广泛应用和推广。
未来研究的方向和展望
探索新的实验方法
未来研究需要探索新的实验方法 ，提高实验验证的精度和可靠性
。
完善理论模型
加强对自感现象的理论研究，完善 理论模型，为应用提供更可靠的依 据。
详细描述
电磁感应定律指出，当磁场发生变化时，会在导体中产生电动势，从而产生电 流。这个电流会产生自己的磁场，对原磁场的变化产生阻碍作用，这就是自感 现象。
自 感 现 象
A．接通时，LA先达最亮，断开时，LA后暗
B．接通时，LB先达最亮，断开时，LB后暗
正比关系
自感电动势 正比关系 磁通量变化率 电流变化率
对同一线圈:
电流变化快,穿过线圈的磁通量变化快
线圈中产生的自感电动势就大.
电流变化慢,穿过线圈的磁通量变化慢
（1）当开关S由断开变为闭合时，A、B两个灯泡的亮度将如 何变化？
（2）当开关S由闭合变为断开时，A、B两个灯泡的亮度又将 如何变化？
L A
B
S
课堂训练
如图所示,当S闭合时,通过灯A的电流为I,
通过线圈的电流为2I,在某时刻t0,S断开,则能
C 正确反映灯A中电流变化的图是( )
2I L IA
S
i I
4.6 互感和自感
一、互感现象
1、 当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生 感应电动势的现象，称为互感。互感现象中产生 的感应电动势，称为互感电动势。
2、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈 之间,且可发生于任何两个相互靠近的电路之间.
3、利用互感现象，可以把能量或信号从一个线圈传 递到另一个线圈。因此，互感现象在电工技术和电子 技术中有广泛的应用。
在制造精密电阻时，为了消除使用过程中因电 流变化引起的自感现象，往往采用双线绕法，如图 所示．由于两根平行导线中的电流方向相反，这们 的磁场互相抵消，从面可以使自感现象的影响减弱 到可以忽略的程度．
小结
1、 当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动 势的现象，称为互感。互感现象产生的感应电动势，称为 互感电动势。
0.2，0，0.40
自感现象演示实验的改进
自感现象演示实验的改进作者：谢高松来源：《中国教育技术装备》2007年第08期自感现象是由导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，它是学生不易接受，难以理解的内容，也是教学中的难点。
教师做好演示实验是至关重要的，有利于学生理解和掌握自感现象。
1教材中实验分析人教版全日制高级中学教科书《物理》（实验修订本·必修加选修）第二册第十六章“电磁感应”第五节“自感现象”一节，推荐了两个演示实验，图1为演示通电自感实验原理图，图2为演示断电自感实验原理图。
教材实验存在的不足: （1）通电自感实验和断电自感实验分别在两套实验装置上进行，学生易产生错觉，误认为通、断电自感是发生在不同的电路中，产生通电自感电路中无断电自感，产生断电自感电路中无通电自感，掩盖自感现象的本质，且操作不便；（2）在利用图2所示电路演示断电自感现象时，为了使现象明显，往往实验时要求I2>>I1，以达到断电时灯泡有明显的闪耀效果。
但在操作中，经常因为I2过大而将灯泡烧坏，造成实验器材损耗，不便于课堂上重复再现实验现象。
另外由于灯泡闪亮，只说明有电流流过，无法辨析电流方向的变化，不便于教学重点和难点的突破。
2实验装置的改进笔者针对教材中演示实验的不足，对实验装置进行了改进，实验电路原理图如图3所示，D1、D2为红色发光二极管，D3为绿色发光二极管。
改进说明：（1）用同一个电路来演示通电和断电自感现象，这样不会让学生产生错觉。
进行通电自感实验前，首先闭合开关稳定后，调节滑动变阻器使亮暗程度一样，然后再进行通电自感实验，观察D1、D2谁先亮。
（2）在进行断电自感实验时，断开开关，发现D2立即熄灭，而D3发红光。
通过二极管导通时发出不同色光，使效果更明显，可视性强，不需要保证I2>>I1，不会造成实验器材损耗，同时利用二极管具有单向导电性，可以反映电流方向，有利于教学难点的突破。
笔者在“自感”教学中采用了改进的实验装置，克服了教材实验的不足，取得了良好的教学效果。
自感现象的演示实验
作者： 蔡德荣
作者机构： 河北省丰润车轴山中学 064001
出版物刊名： 实验教学与仪器
页码： 8-8页
主题词： 自感现象;演示实验;通电自感;断电自感;发光二极管;演示器;自感电动势;电磁铁线圈;丰润车轴山中学;小灯泡
摘要： 高二课本在研究自感现象这一节课时,必须做好“通电自感”和“断电自感”现象的演示实验。
做好这两个实验是讲好这节课的基础,也是使学生形成正确认识的关键。
现行课本中是利用97页图4—15和图4—16来完成通电自感和断电自感现象演示实验的。
我们认为按照现行课本中的演示实验,使学生容易产生模糊认识。
“互感”与“自感”两个演示实验的设计
“互感”与“自感”两个演示实验的设计作者：阮传志来源：《中学物理·高中》2016年第12期“互感”和“自感”现象概念相对比较抽象，尽管它们在电工技术和电子技术中有广泛的应用，但学生对相关知识的了解却很有限，对教材（人教版高中物理选修3-2）中提到的一些应用实例如“收音机”、“自感电动势烧蚀开关”等知识知之甚少，为了加强学生的感性认识，将抽象的概念具体化，体现从“从生活走向物理，从物理走向生活”的教学理念，笔者设计了两个课堂演示实验，它们操作简单，现象明显，说理清楚，趣味性强，对课堂教学能起到很好的辅助作用，兹介绍如下.演示实验一：“互感”现象的应用——制作简单的收音机为了介绍“互感”现象的应用，教材例举了“收音机”的例子，如图1所示为教材的插图，很明显这个例子及其所配的插图存在以下不足：首先是插图的可视性差，学生难以抓住观察重点；再者是“收音机”这种电子产品，远离学生生活，学生知道有这个东西，但使用少，相对陌生；还有就是即便手边有收音机，有打开看看的好奇心和“研究能力”的“熊孩子”越来越少，这一不足，可以通过设计、制作、使用如下的演示实验来弥补.【器材】：大线圈一个（500～1000匝）；小线圈一个（约100匝）；软铁棒一根（粗细能插入小线圈）；有源音箱（带原配信号线一根）一个；导线四根.【制作】：1.将有源音箱的信号线在中间位置裁成两段，取前半段，在剪裁端剖出两根芯线，分别与小线圈的两接线柱相接（使小线圈能连接耳机插孔）.2.将有源音箱的信号线裁下的后半段，在剪裁端剖出两根芯线，分别接大线圈的两接线柱（即大线圈与音箱组成一个回路）.3.组装、连接如图2所示.【操作】1.将电脑（或MP3、手机等）放出音乐；2.将信号线插头插入电脑（或MP3等）的耳机接口（即将小线圈接声源）.3.将大线圈（通过后半段信号线）接入有源音箱的音频接口，并打开音箱电源；4.并将小线圈插入大线圈中，音箱开始播放电脑（或MP3、手机等）音乐，这就是个简单的收音机.5.调节音量旋钮，将音量调到合适.【阐释的问题】：一个线圈的电流变化时，它所产生的变化磁场会在另一个线圈中产生感应电动势.利用“互感”现象，可以将能量传递到另一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛的应用.演示实验二：“自感”现象的危害——断开开关电火花点燃小火炬：为介绍“自感”现象的危害，教材例举了“自感电动势烧蚀开关”的例子，如图3所示为教材的插图，显然它也有明显的不足之处：一是真实实验有困难（不少学校的实验室不具备实验条件，高级中学很少有学校配备工程技术类实验器材.），二是实际的实验操作有一定危险性，所以模拟实验是最理想的解决之策.【器材】：线圈一个（约1000匝），导线6根，开关一个，小灯泡（额定电压2.5 V）一个，电池盒一个，干电池4～6节，镊子一把，脱脂棉少许，打火机油少许.【制作】：1.如图4所示，将线圈、小灯泡、开关串联.2.将电源接入电路.【操作】：1.闭合开关，小灯泡发光，显示电路完好.2.手持线圈与小灯泡间的导线，松动导线与线圈的接线柱，做连续通断的动作，模拟开关通断，观察接线柱处有电火花放出.3.用摄子取少量脱脂棉，滴上少许打火机油，做成小火炬，靠近连续通断的接线柱处.4.重复操作步骤2，电火花将小火炬点燃.【阐释的问题】：1.在变压器、电动机等设备中有匝数很多的线圈，当电路开关断开时会产生很大的自感电动势，使得开关中的金属片之间产生电火花，烧蚀接触点，甚至引起人身伤害.2.提醒学生在易燃易爆的环境的环境中，正确用电，合理避险，如遇室内燃气泄漏，应立即打开门窗通风，迅速离开现场，切勿动任何电器开关！以上两个演示实验，都是根据相关知识，针对教学内容设计，可以弥补教材不足，活跃课堂气氛，引起学生学习兴趣，效果震憾，体验真切，说理清楚，激发探究精神，感悟实验真谛.当然，如果能将其设计成学生实验，让学生动脑、动手，教学效果可能会更好一些.。
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？ 通过线圈的电流I 减小 ？ 穿过线圈的磁通量减小 ？ 线圈产生感应电动势 ？ 阻碍电
S断开
流减小（补偿） 1 感应电流方向如何？ 2 原电流方向如何？ 3 通过灯的电流怎样变化？
I
O
灯逐渐熄灭
t
思
考
？ 穿过线圈的电流I 增大
阻碍电流增大(反抗) IA2
A1灯逐渐亮
流过A1、A2灯的电流随时间怎样变化？
I IA1 t
断 电 瞬 间
闪为 亮什 一么 下灯 才不 熄是 灭立 即 熄 灭 ， 而 要 .
再看一遍
现象分析
断 电 瞬 间
要 闪为 亮什 一么 下灯 才不 熄是 灭立 即 熄 灭 ， 而 现象分析
高二物理
刘 璇
2012-12-11
通 电 瞬 间
过 会 儿 亮 呢 ?
为 什 么 灯 A2 立 即 亮
, 灯
再看一遍
现象分析Biblioteka A1 要通 电 瞬 间
过 会 儿 亮 呢 ?
为 什 么 灯 A2 立 即 亮
, 灯
现象分析
A1 要
分析A1灯
A 2 A 1
分析A1灯
A 2 A 1 S接通
？ 穿过线圈的磁通量增大 ？ 线圈产生感应电动势 ？