互感与自感教学设计(课用)
《互感和自感》教案

第六节互感和自感一、教材分析:互感和自感都是电磁感应现象的特例,所以在本节教学中,要注意引导学生利用电磁感应现象自己完成互感和自感现象的分析,并能利用所学知识解释实际问题。
二、教学目标:知识与技能:(1)了解互感和自感现象,了解自感现象产生的原因。
(2)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。
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。
情感态度与价值观: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。
三、教学重点与难点:重点:自感现象及自感系数。
难点:自感现象的产生原因分析,通、断电自感的演示实验中现象解释。
四、教学用具:通、断电自感演示装置,电池四节(带电池盒)导线若干。
五、教学过程: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:见课本。
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 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。
《互感和自感》教学设计

《互感和自感》教学设计人教版教材物理必修1衡南二中盛梅芳【教学内容分析】本节内容是电磁感应现象在技术中的应用,也是学生在认知上对电磁感应现象的进一步巩固和深化。
教材对互感部分内容的编写比较简单,让学生知道互感现象是常见的电磁现象,这节课是让学生从理论走向社会、生活的一节课,是培养学生动手动脑和用已学知识解决实际生活问题能力的一节课,对学生知识的巩高、解决生活实际问题能力的提高都有很大的帮助。
【教学目标】1、知识与技能(1)了解互感现象的电磁感应特点。
(2)指导学生运用观察、实验、分析、综合的方法,认识自感现象及其特点。
(3)明确自感系数的意义及决定条件。
(4)了解日光灯的工作原理。
(5).了解自感现象的利与弊及应用与防止。
2、过程与方法(1).通过对两个自感实验的观察、设计与分析,培养学生的观察能力、实验能力和探究能力(2)提高学生分析问题的能力和运用物理知识解决实际问题的能力。
3、情感态度和价值观(1).通过了解自感的应用与防止,体会物理知识与技术的融合之美。
(2)培养、提高学生尊重科学,利用实验探索研究自然的科学素养【教学重点】自感现象产生的原因及特点。
【教学难点】运用自感知识解决实际问题。
【教学方法】讨论法、探究法、试验法、练习法【教学用具】变压器原理说明器(用400匝线圈)、3.8V0.3A灯泡两只、滑动变阻器、电源(3V)、导线、开关,日光灯组件,多媒体课件【教学过程】一、复习旧课,引入新课师:前面我们学习了电磁感应现象,了解了几种不同形式的电磁感应现象。
如磁铁向线圈中插入或拔出时、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时等,都会引起感应电动势,发生电磁感应现象。
你们认为引起电磁感应现象最重要的条件是什么?生:穿过电路的磁通量发生变化。
师:不论用什么方式,也不管是什么原因,只要穿过电路的磁通量发生了变化,都能引起电磁感应现象。
如果电路是闭合的,电路中就会有感应电流。
二、新课教学在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接,当一个线圈中的电流变化时,在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢?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。
互感和自感公开课教案教学设计课件资料

互感和自感公开课教案教学设计课件资料一、教学目标1. 知识与技能:让学生了解互感和自感的概念,理解它们在电路中的应用。
2. 过程与方法:通过实验和案例分析,培养学生分析问题和解决问题的能力。
3. 情感态度与价值观:激发学生对电磁感应现象的兴趣,培养学生的创新意识和团队合作精神。
二、教学内容1. 互感现象:介绍互感的概念,解释互感现象的产生原因,展示互感在电路中的应用。
2. 自感现象:介绍自感的概念,解释自感现象的产生原因,展示自感在电路中的应用。
3. 互感和自感的区别与联系:分析互感和自感的异同,引导学生理解它们在电路中的相互作用。
4. 实验演示:安排实验,让学生观察和体验互感和自感现象,加深对概念的理解。
5. 案例分析:分析实际电路中的应用实例,让学生学会运用互感和自感知识解决实际问题。
三、教学过程1. 导入新课:通过展示电磁感应现象的图片,引发学生的好奇心,激发学习兴趣。
2. 讲解互感现象:简要介绍互感的概念,解释互感现象的产生原因,展示互感在电路中的应用。
3. 讲解自感现象:简要介绍自感的概念,解释自感现象的产生原因,展示自感在电路中的应用。
4. 互感和自感的区别与联系:分析互感和自感的异同,引导学生理解它们在电路中的相互作用。
5. 实验演示:安排实验,让学生观察和体验互感和自感现象,加深对概念的理解。
6. 案例分析:分析实际电路中的应用实例,让学生学会运用互感和自感知识解决实际问题。
7. 课堂小结:回顾本节课的主要内容,强调互感和自感在电路中的应用。
四、教学评价1. 课堂表现:观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况,了解学生的学习状态。
2. 实验报告:评估学生在实验过程中的观察、分析和总结能力。
3. 课后作业:检查学生对互感和自感知识的理解和应用能力。
五、教学资源1. 课件:制作精美的课件,展示互感和自感的相关图片、图表和动画。
2. 实验器材:准备互感和自感实验所需的器材,如线圈、电流表、电压表等。
自感与互感教学设计

《自感与互感》教学设计一、【教材分析】本节内容是人教版选修3-2第四章《电磁感应》第六节的内容,自感与互感现象是在学生学习了电磁感应现象、楞次定律、法拉第电磁感应定律后的一节课,本质上都是由于电流变化引起的电磁感应现象,是对电磁感应现象知识的巩固和应用,也是为第五章交流电内容奠定基础,所以本节起到了承上启下的作用。
并且自感与互感现象与人们的生活、生产都有着紧密的联系,因此学习本节内容有着重要的意义。
二、【学情分析】学生已经学习了如何分析电路结构,知道如何判断电磁感应现象产生的条件、运用楞次定律判断感应电流方向、以及运动法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小等电磁感应规律,互感与自感是电磁感应现象具体应用的两个实例。
学生对于互感现象已经可以进行一定的分析,但头脑中还没有互感这个概念,也没有意识到当线圈中电流发生变化时,线圈本身也会产生电磁感应现象,学习中对于分析、解释自感现象中“延迟”、“闪亮”的问题是学生学习中最大的挑战。
三、【教学目标】1.知识与技能(1)知道互感和自感现象;(2)能够利用电磁感应有关规律分析断电、通电自感现象;(3)理解自感电动势的作用,知道自感电动势的大小及自感系数的物理意义及作用;(4)能够利用自感和互感的原理解释生活中的现象,知道如何防止和利用。
2.过程与方法(1)通过演示实验、学生实验,培养学生的观察能力,引导学生根据实验现象分析原理,培养学生的推理能力;(2)运用所学知识,解释生活中简单自感现象。
3.情感态度和价值观(1)认识互感和自感现象是电磁感应的两种现象,体验特殊现象的普遍性;(2)培养学生利用实验探究科学的物理学科素养。
四、【教学重难点】教学重点:自感现象的特点及自感电动势的作用;教学难点:通过实验现象结合所学知识分析自感现象的规律。
五、【教学方法】演示实验法、探究实验法、讨论法、归纳总结六、【教学器材】多媒体、扩音器、手机、音频线、两个线圈、导线若干、学生电源、自感演示板、变压器、U型导体、两节1.5V干电池、镇流器七、【教学过程】前面我们已经学习了法拉第电磁感应定律,掌握了电磁感应现象产生的条件、大小的计算以及方向的判断,生活中利用电磁感应现象的实例非常多,今天我们就一起来学习电磁感应现象中两个实例——自感与互感。
互感和自感(教学设计)

互感和自感教师:同学们,前面我们学习了电磁感应现象的基本规律,今天这节课我们来探讨两种非常重要的电磁感应现象,互感和自感。
板书课题:互感和自感新课教学:一、互感互感现象的引入:线圈听音乐,让学生通过声音感知“互感”教师:这是一个MP3,这是一个音箱,两者通过导线相连,MP3中随音乐变化的电流将通过导线传送到了音箱,下面我们一起来欣赏(播放10秒钟音乐)演示:拆开对接的导线,音乐停了。
(问:还有声音吗)教师:如果不用导线直接相连,还有其它方法来传送吗?下面我们一起来尝试一下。
介绍装置:这是一个底座,这是一个线圈,现在我把MP3与线圈构成一个闭合回路,线圈中就有了随声音变化的电流,为了方便,我把MP3挂在这个支架上。
这是一个塑料圆筒(放在线圈上听不到声音),我这里有一根导线,与音箱构成一个闭合回路,现在我把导线绕成线圈,请大家注意听(随着圈数的增加声音变大)。
为了区别,我们把这个线圈称为A线圈,把这个线圈称为B线圈。
教师:这两个线圈之间根本没有用导线相连,但是能量从一个线圈传递到了另一个线圈,它们是怎么传递的呢?(停顿片刻)(课件动态演示)由于A线圈中的电流发生变化,所产生的磁场也是变化的,就会引起B线圈中的磁通量变化,从而在B线圈中产生了感应电动势,这样,与B线圈相连的音箱中就有了音乐声。
分析现象,建立概念:像这种当一个线圈中的电流发生变化时,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的现象,我们就称之为互感现象。
(投影互感概念)板书:一、互感现象在互感过程中产生的感应电动势叫互感电动势。
教师:利用互感现象,可以传递能量,比如说:变压器,它就是把电能从一个线圈传送到另一个线圈。
再比如说收音机里的磁性天线,也是利用互感把广播电台的信号从一个线圈传递到另一个线圈。
(展示图片)(6min)二、自感教师:当一个线圈中电流变化时,它产生的变化的磁场会在另一个线圈中激发出感应电动势,那么在线圈本身会不会激发出感应电动势呢?带着这个问题,接下来我们来做一个非常有趣的实验。
自感互感教学设计

自感和互感的教学设计一、教材分析自感和互感现象是在学生学习了电磁感应现象、楞次定律和法拉第电磁感应定律后编排的,是电磁感应的一个特例,显然,对自感现象的研究,既是对电磁感应知识的巩固、应用、深化与提高,又为以后学习交流电、电磁波等知识奠定了基础。
此外,自感和互感现象的知识与人们日常生活、生产技术有着密切的关系,因此,学习该部分知识有着重要的现实意义。
但在自感和互感教学中,由于自感和互感的教学要求不高(有关其应用,在变压器中会有讨论),只要求知道自感和互感现象的产生,以及自感和互感现在在电工技术和电子技术中有广泛的应用。
因此该部分知识只做简单的说明,是学生对此有点兴趣,了解并能解释一些简单的现象就可以了。
二、教学目标分析结合新课标的要求和教材的内容,本节课主要是通过现象引导学生建立概念,并能够对现象进行分析、解释,因此,本节课的教学目标制定如下:1.知识与技能1)知道互感与自感现象都是常见的电磁感应现象。
2)知道自感电动势的大小由什么因素决定,并理解自感电动势的作用,能解释相关现象。
3)知道自感系数的单位、决定因素。
4)能够通过电磁感应知识分析通电、断电自感现象的原因及磁场的能量转化问题2.过程与方法1)通过对两个自感实验的观察和讨论,培养学生的观察、分析和推理能力。
2)通过自感现象的利弊学习,培养学生客观全面认识问题的能力。
3.情感态度与价值观自感是电磁感应现象的特例,使学生初步形成特殊现象中有它的普适规律,而普遍使用规律中又包含了特殊现象的辩证唯物主义观点。
三、教学重点和难点教学重点:1.引导学生运用所学知识分析自感电动势产生的原因特点2.自感电动势的作用教学难点:自感现象产生的原因分析四、学生分析学生已经学习了电路的基本常识以及电磁感应的相关规律,学会判断回路是否会产生感应电流以及感应电流的方向,而且还掌握了感应电动势的大小与什么因素有关。
即已经学会对互感现象的分析,但头脑中没有互感这个概念而已,也没有意识到当通过线圈变化的电流时,线圈本身也会产生电磁感应现象。
《互感与自感》教学设计
高中物理课堂教学设计选修3-2 第四章电磁感应4.6 自感和互感【教学目标】一、知识与技能1.知道什么叫互感现象,了解互感的应用与防止;2.知道什么叫自感现象,理解它产生的机理和起到的作用;3.能够判断自感电动势的方向,并会用它解释一些现象;4.知道自感电动势大小的决定因素,知道自感系数的决定因素;5.了解自感现象的利与弊及应用与防止。
二、过程与方法1.通过一个动手实验,两个视频演示实验,观察、设计与分析,培养学生的观察能力、实验能力和探究能力;2.通过亲身感受断电自感、互感的电压,加深对知识的理解。
三、情感态度价值观1.通过师生之间、生生之间互动的过程,激发学生的探究热情,营造科研的氛围;2.通过了解自感的应用与防止,体会物理知识与技术的融合之美。
【教学重点】对自感现象的正确解释。
【教学难点】感应电动势产生的原因是磁通量发生了变化。
【教学方法】实验与理论探究;师生、生生互动。
【教学用具】课件,多媒体辅助教学设备【课时安排】1课时。
【教学过程】一、互感现象1.通过法拉第的实验提出问题:两个线圈并没有用导线连接,当一个线圈中的电流变化时,在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢?2.通过学生自己思考,再给出互感的定义。
3.给学生提供实验器材通过自学书上的内容,自己设计动手做实验。
实验:每小组4人发两组电池(每组3v),两个直铁棒,一个环形铁,四根导线,两个灵敏电流计实验探讨:通过所有小组的实验,统计归纳,总结出如何让感应电动势变大(或变小)。
4.提出问题让学生思考问题:环形铁棒断开后产生的感应电动势与原来的大小是否相同?为什么?5.举例说明生活中互感现象的应用:变压器、收音机里的磁性天线等。
二、自感现象1.提问:K接通瞬间,线圈L本身中会不会产生感应电动势?来引入自感。
演示实验(1)演示实验(2)通过对实验现象的分析,来理解自感现象的产生。
分析:电路接通时,电流由零开始增加,穿过线圈L的磁通量逐渐增加,L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反,阻碍L中电流增加,即推迟了电流达到正常值的时间。
互感与自感实验教学设计
互感和自感教学设计教学设计思路:本节课的重点是对自感现象的分析和理解,一开始上课演示小灯泡发光的实验的目的是复习感应现象产生的条件和引入互感,实验中把原来法拉第线圈副线圈里的电流表换成小灯泡,增加了电磁感应现象的直观性。
对自感的教学,主要采用问题引导,启发教学,让学生自己用电磁感应规律和楞次定律对通电自感和断电自感实行分析,理解因为自感电动势的存有,通电和断电的时候线圈中的电流分别是慢慢增加和慢慢减小的。
断电自感现象中,小灯泡的电流会反向,小灯泡闪亮一下在熄灭是学生不容易理解的地方。
教学中采用层层递进的方法,先让学生知道,断电后,小灯泡没有立即熄灭,这时候的电流来源于线圈,线圈相当于一个电源。
根据楞次定律能够判断出断电后,线圈产生的感应电动势(电流)的方向与原来电流的方向相同,这个电流通过小灯泡与小灯泡原来的电流方向相反。
因为线圈中的电流通过了小灯泡,而线圈中原来的电流大于小灯泡的电流,所以小灯泡会闪亮一下再熄灭。
教学目标:(一)知识与技能1.知道什么是互感和自感现象2.知道自感现象的利与弊以及对它们的利用与防止。
3.会使用电磁感应规律分析通电、断电自感现象的原因。
1.通过对两个自感实验的观察与讨论,培养学生的观察水平和分析推论水平。
2.通过自感现象的利弊的学习,培养学生客观全面理解问题的水平。
(三)情感、态度与价值观自感是电磁感应现象的特例,使学生初步形成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。
实验器材:演示变压器,开关,小灯泡,导线,自感现象演示教板。
教学内容:【演示实验一】如图1所示,两节干电池分别连接开关和变压器的红线圈(0,2线柱),从变压器红线圈的两个接线柱(0,2)引出两根导线,让四位学生上讲台,手拉手连在一起,边上的两位同学抓住从变压器的线圈引出来的两根导线的线头。
先闭合开关,问同学会不会有感觉?然后再断开开关。
(学生会把手中的导线扔掉,甚至会跳起来和尖叫)图1引入新课:两节电池为什么能够产生高压,把同学电到?要理解其中的奥秘,带我们学习今天的课题——互感与自感。
互感和自感 教案
互感和自感教案教案标题:互感和自感教案目标:1. 理解互感和自感的概念及其在电磁感应中的作用。
2. 能够区分互感和自感的异同点。
3. 掌握计算互感和自感的公式,并能够应用于相关问题的解决。
4. 培养学生的实验探究能力,通过实验观察和数据分析来验证互感和自感的影响。
教学重点:1. 互感和自感的概念及其作用。
2. 互感和自感的计算公式。
教学难点:1. 区分互感和自感的异同点。
2. 解决实际问题时如何应用互感和自感的公式。
教学准备:1. 教师准备:电磁感应的相关知识、互感和自感的概念及公式、实验设备和材料。
2. 学生准备:课前预习电磁感应的基础知识。
教学过程:Step 1:导入(5分钟)教师通过提问或展示相关实例,引导学生回顾电磁感应的基础知识,激发学生对互感和自感的兴趣和思考。
Step 2:概念讲解(15分钟)教师简要介绍互感和自感的概念,并通过图示和实例解释其作用和意义。
重点强调互感和自感在电路中的应用和影响。
Step 3:互感和自感的异同点(10分钟)教师通过对比互感和自感的定义、产生原因、计算公式等方面的异同点,帮助学生更好地理解两者之间的区别。
Step 4:计算公式的引入(10分钟)教师介绍互感和自感的计算公式,并通过示例演示如何应用公式解决相关问题。
鼓励学生积极参与讨论和思考。
Step 5:实验探究(20分钟)教师组织学生进行实验,通过改变线圈的匝数、电流大小等条件,观察互感和自感的变化,并记录实验数据。
学生根据实验数据进行分析和总结,验证互感和自感的影响。
Step 6:巩固练习(15分钟)教师布置相关的练习题,让学生独立或合作完成,巩固所学的互感和自感的计算方法和应用。
教师及时给予指导和反馈。
Step 7:拓展延伸(10分钟)教师引导学生思考互感和自感在实际生活中的应用,如变压器、电感器等。
鼓励学生展开自主学习,了解更多相关知识。
Step 8:课堂总结(5分钟)教师对本节课的内容进行总结,并强调互感和自感的重要性。
《互感与自感》教学设计
Vol|31 NO。460 (S)10.2013.70 物理教学探讨 Journal of Physics Teaching 第31卷总第460期
2013年第10期(上半月)
《互感与自感》教学设计 方全波 重庆市第八中学,重庆沙坪坝400030 摘 要:重庆市高ee物理课改已经进行三年了。在高q-《物理课程标准》的指引下,每个学校都在寻找符合自己学校 特色的教学模式。本文记录了在学校“30+10”的思想指导下进行创作的《互感与自感》教学设计。 关键字:电磁感应;自感;互感 中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003—6148(2013)10(S)-0070—4
1 教材分析 1.1本节内容是“人教版”《3—2》教材第四章 《电磁感应》中第6节内容《互感与自感》。 1.2本节内容是电磁感应的一个应用,也是 学生在认识上对电磁感应规律的进一步巩固与 深化。 1.3对于互感在本节内容上的要求是“知道 互感现象是一种常见的电磁感应现象”。所以课 堂的重心是放在自感的教学中。要求学生知道什 么是自感现象、理解自感产生的原因、自感系数 由什么来决定及能解决生活中的一些现象。 2 学情分析 2.1由于本班学生来自重庆市直属中学,学 生基本功很好,所以要给学生在课堂上留下足够 的思考和讨论的时间。 2.2学生已经学习了电路的基本知识以及电 磁感应的相关规律.学会了判断回路中是否有电 磁感应以及感应电流的方向.掌握了感应电动势 的大小与什么因素有关。 2.3学生在潜意识中已经对互感有所了解. 只是没有形成概念而已。对于自感,学生根本不 知道线圈本身也会产生电磁感应现象。学习中, 对于自感现象的解释以及分析相关的自感现象 是学生遇到的最大挑战。 3 课时安排1课时 4 教学目标 4.1知识与技能 (1)了解互感、自感的现象及产生的原因。 (2)知道自感现象中的一个重要概念——自 感系数,了解影响其大小的因素。 (3)了解在日常生活和生产技术中有关自感 现象的应用情况。 4.2过程与方法 (1)通过分析实验电路,培养学生运用已学 的物理知识,对实验结果进行预测的能力,同时 提高学生分析物理问题的能力。 (2)利用直观的演示实验,培养学生敏锐的 观察能力和推理能力。 4.3情感、态度与价值观 通过本节课的学习,希望能够对学生在电磁 方面的认知观有所改变。 5 教学重点 自感现象及自感系数。 6 教学难点 6.1自感现象产生的原因分析 6.2断电自感的演示实验中灯光的闪亮现象解释 7 教学器材 电磁炉、变压器、“220V,40W”灯泡、通电自 感演示装置、断电自感演示装置、镇流器、幻灯片。 8教学方法 实验演示法,多媒体辅助教学。 9教学过程 9.1引入新课 教师:(1)产生电磁感应现象的条件是什么? (2)在前面的学习中,电磁感应现象中的磁通量 的变化是怎样发生的? 9_2新课推进 f1)互感现象 教师:(手举电磁炉)大家对这个东西并不陌 生,请问他有什么用途? 学生:煮饭等。 教师:其实电磁炉还有一个功能大家并不晓 第31卷总第460期 2013年第10期(上半月) 物理教学探讨
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(选修3-2)第四章 第六节
《互感和自感》教学设计
教学目标
1. 知识与技能:
(1) 知道互感现象,了解互感的应用与防止;
(2) 知道自感现象,理解它产生的机理和起到的作用;
(3) 能够判断自感电动势的方向,并会用它解释一些现象;
(4) 知道自感电动势大小的决定因素,知道自感系数的决定因素;
(5) 了解自感现象的应用与防止。
2. 过程与方法:
(1) 通过三个自感实验的观察、设计与分析,培养学生的观察能力、实验能力和探
究能力;
(2) 通过自感体验,加深对知识的理解。
3. 情感态度价值观:
(1) 通过演示实验提升学生的学习兴趣,体会物理知识的奥秘。
(2) 通过师生之间,生生之间互动的过程,激发学生的探究热情,营造科研的氛围;
(3) 通过了解互感和自感的应用和防止,体会物理知识与技术的融合之美。
学情分析
学生已经学习了电路的基本知识和电磁感应的相关规律,会判断回路是否会产生感应电动势
以及感应电动势的方向,而且还掌握了感应电动势的大小和磁通量的变化率有关。但头脑中
还没有互感这个概念,也没有意识到当变化电流通过线圈时,线圈本身也会产生感应现象。
学习中对相关的自感现象的感知和解释也是学生遇到的最大挑战。
教学重点
自感现象产生的原因及特点
教学难点
运用自感知识分析实际问题。
教学流程
一、新课引入
【演示实验】一个线圈和一个灯泡,把它们连成一个闭合回路,小灯泡无法
发光。把线圈放到一个盒子上,小灯泡发光。引发学生思考,盒子里放什么东西,
小灯泡才会发光。
学生猜想后揭晓谜底,是一个接上交变电流的线圈。启发学生思考为什么这
个线圈接上交变电流,另一个线圈里也会产生电流。
通过前面电磁感应现象的知识迁移,学生分析出电流变化引起磁场变化,使
得穿过另一线圈的磁通量发生变化,另一线圈中会产生感应电流,引出互感现象。
二、互感现象
分析实验现象,产生感应电流的本质原因是磁通量变化的线圈中产生了感应
电动势,此时这个线圈就充当这个回路中的电源。像这样两个线圈之间并没有导
线相连,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。这种现象叫做互感。互感现象是发生在两个相互靠近的电路之
间的电磁感应现象。由互感现象产生的感应电动势叫做互感电动势。
引导学生分析小灯泡发光时电能的来源,互感现象可以把能量从一个线圈传
递到另一个线圈。介绍互感在生活中的应用——变压器。
让学生思考把交变电流换成直流电源,这个电路是否还能发生互感现象。
让学生分析并得出开关断开、闭合的瞬间,电流变化,会有互感现象。
三、自感现象
1.通电自感
学生思考、讨论:
①如果把一个线圈去掉,只研究另一个个线圈,开关闭合的瞬间,这个线圈
会不会发生电磁感应现象?它的两端会不会产生感应电动势呢?
②如果线圈有发生电磁感应现象,有产生感应电动势,根据楞次定律,这个
感应电动势对电路中的电流变化会产生怎么样的影响呢?
③有没有什么办法能把电流慢慢增大的这个现象呈现出来?
④一个灯泡很难观察灯泡发光情况,应如何改进电路,能够更加直观得看出
灯泡是否缓慢变亮?
⑤并联的另一支路上的可变电阻作用是什么?
【演示实验】根据讨论结果,搭建如右图的电路,演示实验,发现与线圈串
联的灯泡亮的慢一些。
通过实验验证学生刚才的猜想,线圈的确发生了电磁感应现象,产生了感应
电动势。正是这个感应电动势阻碍了电流的增大。
让学生观察实验现象并思考既然这个感应电动势,对电流增大起到了阻碍的
作用。为什么最终两灯又一样亮呢?
引导学生认识到感应电动势只是延缓了电流增大的时间。最终电路中的电流
稳定后,电流恒定,两灯一样亮。电流稳定后,周围磁场的磁感应强度也就不再
变化,穿过线圈的磁通量也就不再变化了。
在刚才演示的实验中,线圈也产生了电磁感应现象,只不过这个线圈磁通量
变化的原因,和我们提到的互感有所不同。互感是一个线圈电流变化,引起另一
个线圈的磁通量变化,而这个线圈是由于自身的电流发生变化引起了磁通量的变
化,从而发生电磁感应现象。我们就把这种由于自身的电流发生变化而产生的电
磁感应现象叫做自感现象。刚才这个线圈由于自感现象,而产生的感应电动势也
就称为自感电动势。
2.断电自感
学生思考、讨论:电流的变化可以增大,也可以减小。比如电键断开的瞬间。
电键断开的瞬间,通过线圈的电流减弱,线圈发生自感现象,此时自感电动势又
会对电路中的电流变化产生什么影响?
介绍实验验证的改进后电路,如右图所示。其中线圈就用实验室中的演示变
压器改装后的带铁芯的线圈,其优点是可换线圈匝数。
【演示实验】按右图搭建实验电路,线圈选200匝。可观察到灯泡闪一下再
熄灭的现象。
让学生分小组讨论分析,灯泡为何出现闪一下的现象。
小组汇报分析结果。引导学生分析电路中电流在断开电键前后电流的大小、
方向变化情况。分析线圈电阻和灯泡发光时电阻的大小关系对实验现象的影响。
【演示实验】同样的实验电路,但是线圈选800匝。可观察到闭合电键时,
灯泡比刚才实验时更亮,断开电键时,灯泡没有闪一下的现象,而是直接熄灭。
通过两次实验及理论分析,使学生认识到并不是接入任何线圈,断开电键时
都会有闪一下的情形。接入800匝的线圈,它的电阻大于灯泡的电阻,此时线圈
中的电流大小比灯泡中的电流要小,所以断开电键灯泡并没有闪一下的现象,但
电流的变化还是会使得线圈发生自感现象。
理论分析后,用电流传感器演示实验,通过传感器记录的两个并联支路的I
—t图象,让学生更加直观的看出断开电键时,电路中的电流变化情况。
学生思考:图像说明了什么问题。
分析图像:线圈的电流逐渐减小,灯泡的电流方向相反,再逐渐减小,后来
两个图像对称,说明后来流过灯泡的电流正是线圈中逐渐减小的电流。
刚才闭合电键,线圈中的电流增大,自感电动势阻碍电流的增大,现在电键
断开,线圈中的电流减小,自感电动势又阻碍电流的减小。总结自感电动势的作
用就是:阻碍线圈中电流的变化。
引导学生分析自感现象中能量的转化情况:通电线圈周围的磁场储存了能
量,在电流减弱时,这个储存的能量就会释放出来。
四、自感电动势、自感系数
自感电动势也是感应电动势,同样遵循法拉的电磁感应定律:E∝△Φ/△
t,精确的实验表明线圈周围磁场的强弱又正比于线圈中电流的强弱,即磁通量
的变化率正比于电流的变化率。所以也可以说,自感电动势正比于电流的变化率。
即E∝△I/△t。引入一个比例系数L,写成等式即:E=L△I/△t。L这个比例
系数称作自感系数,简称“自感”或“电感”。自感系数与线圈的形状、大小、
匝数、有无铁芯等因素有关。
自感系数的单位是亨利。H,简称亨。亨利是美国的物理学家,在电磁学方
面有很多突出贡献。常用的单位还有毫亨、微亨。
五、自感的利弊、应用
自感的防护:像大型的变压器、电动机,有很大的线圈,自感系数很大。在
断电的瞬间,电流的变化率也很大,相应的要产生一个很大的自感电动势,使得
开关中的金属片间会产生电火花,甚至引起人身伤害,这些大功率的用电器的开
关通常要用油浸开关,避免产生电火花。
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A
i
L
i
A
O
i
t
自感的利用:利用自感现象产生很大的自感电动势。比如日光灯的镇流器,
燃气灶的打火装置等。让学生课后去了解一下它们是如何巧妙的利用自感现象。
【板书设计】 4.6互感和自感
1、互感
2、自感
3、自感系数
4、自感的利弊、应用