互感与自感实验教学设计.doc

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认识，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进行分析，理解由于自感电动势的存在，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。根据楞次定律可以判断出断电后，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。由于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.会运用电磁感应规律分析通电、断电自感现象的原因。
（二）过程与方法
1.通过对两个自感实验的观察与讨论，培养学生的观察能力和分析推论能力。
2.通过自感现象的利弊的学习，培养学生客观全面认识问题的能力。
（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？要了解其中的奥秘，带我们学习今天的课题——互感与自感。
复习提问：法拉第最初发现的感应线圈如图2所示，软铁环上绕有A、B两个线圈，两个线圈没有导线相连。法拉第发现在什么情况下线圈B中什么时候会有感应电流产生？

图2
【演示实验二】如图3所示，小灯泡与变压器的一个线圈（绿线圈0与4接线柱）连接，直流电源接在另外一个线圈上（红线圈0与2接线柱）连接，两个线圈没有连通。

图3
现象：在闭合或断开开关的瞬间，小灯泡会闪亮一下；若开关保持闭合，小灯泡不亮；开关快速连续的闭合断开，小灯泡会持续发光。
思考1：小灯泡发光的电流是怎么产生的？
解释：开关闭合或断开，电流的变化引起回形铁芯磁通量的变化，在另一个回路中产生了感应电动势，产生了感应电流，小灯泡发光。这中现象叫互感。
（ΔI ΔB ΔΦ E互感）

【演示实验三】如图4所示，A2与一个线圈串联，A1与一个滑动变阻器连接，然后两个支路并联接在6V的直流电源上。闭合开关，调节滑动变阻器，使两个小灯泡的亮度基本相同。（通电自感演示仪）然后闭合开关。

图4
现象：灯泡A1立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A2逐渐亮起来
思考2：跟线圈L串联的灯泡A2 会延后发光？
解释：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。
由于线圈中电流的变化，在线圈自身激发出感应电动势的现象叫自感，产生的感应电动势叫自感电动势。
【演示实验四】按照如图5所示电路图连接电路，线圈L采用变压器的一个线圈。闭合开关小灯泡正常发光，断开开关，观察实验现象。

图5
现象：S断开时，A 灯突然闪亮一下才熄灭。
思考3：为什么开关断开后，电源已经停止供电了，小灯泡没有立即熄灭？
解释：开关断开后，流过线圈的电流减小，电流产生的磁场也随之变弱，穿过线圈的磁通量减小，线圈中将产生自感电流。由楞次定律可以判断出自感电流的方向与原电流方向一致。线圈和灯泡构成一个回路，故灯泡逐渐熄灭，直到电能消耗完。
总结：
自感电动势的作用：阻碍电流的变化。
表现：从时间角度：延缓作用
变化的角度：线圈中的电流是慢慢增加或慢慢减小的
类比的角度：线圈中的电流像有“惯性”一样。
【问题探究1】
如图6所示，闭合开关，电流稳定时，通过灯泡A的电流为0.2A，通过线圈L的电流为0.5A，则断开开关瞬间，通过小灯泡A的电流大小是多少？方向如何？

图6

结论1：线圈所在回路中的电流要从线圈原有的值开始逐渐减小（或增大）。

【问题探究2】
如图7所示在通电自感实验中，当断开开关的瞬间，线圈L有没有自感电动势？
能不能看到小灯泡A1闪一下再熄灭？

图7

结论2：当开关断开瞬间
若原来I1< I2时，通过A1的电流会突然变大为I2，再逐渐减为零， 可以看到A1闪一下。
若原来I1 ≥I2时，通过A1的电流先突然减小为I2，再逐渐减为零，看不到A1闪一下。
课堂小结：
1. 互感和自感都是由线圈中电流的变化引起的电磁感应现象。
2. 自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化。
3. 自感系数是表征线圈产生自感电动势本领的大小的物理量，自感系数只由线圈本身的性质决定。
课堂巩固：
1.关于自感电动势，下列说法中正确的是( )
A.线圈中有电流，就会产生自感电动势
B.线圈中电流恒定不变，自感电动势为零
C.自感电动势的方向总是与原电流方向相反
D.自感电动势的方向可能与原电流方向相同
2. 如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开电键的瞬间会有( )
A.灯A立即熄灭
B.灯A慢慢熄灭
C.灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭
D.灯A突然闪亮一下再突然熄灭
3. 如图所示为用伏安法测定自感系数很大的线圈L的直流电阻的电路图，电压表与线圈并联，用来测自感线圈的直流电压。测定完毕后将电路拆除时应（ ）
A.先断开S1
B.先断开S2
C.先拆除电流表
D.先拆除电阻R
4. 如图所示的电路（a）、（b）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A发光。（ ）
A.在电路（a）中，断开S，A将渐渐变暗
B.在电路（a）中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
C.在电路（b）中，断开S，A将渐渐变暗
D.在电路（b）中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗

课后作业
1.完成教材25页问题与练习1-3题。
2.查阅相关资料，研究日光灯的发光原理。