2020-2021学年4 互感和自感学案设计

这是一份2020-2021学年4 互感和自感学案设计，共5页。学案主要包含了情景导入，学习目标，探究思考，成果展示，精讲点评，例题精讲，课堂训练等内容，欢迎下载使用。

【情景导入】
无轨电车在行驶的过程中，由于车身颠簸，有可能使车顶上的电弓瞬间脱离电网线，这时可以看到电火花闪现。这是什么原因呢？
【学习目标】
1.了解互感现象及互感电动势，知道互感现象的应用．
2．能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象．
3．了解自感电动势的表达式E＝Leq \f(ΔI,Δt)，知道自感系数的决定因素．
4．了解自感现象中的能量转化.
【教材阅读知识提纲与填空】
一、互感现象
1．互感：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 ，这种现象叫 .
2．互感电动势： 中产生的电动势．
3．互感的应用：利用互感现象可以把 由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器就是利用 制成的．
4．互感的危害：互感现象可以发生在任何两个 的电路之间．在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路正常工作．
二、自感现象 自感系数
1．自感现象：当一个线圈中的 变化时，它产生的变化的磁场在 激发出感应电动势的现象．
2．自感电动势：由于 而产生的感应电动势．
3．通电自感和断电自感
4.自感电动势的大小：E＝Leq \f(ΔI,Δt)，其中L是自感系数，简称 或电感，单位： ，符号是H.
5．自感系数大小的决定因素：自感系数与线圈的 、 、 ，以及是否有 等因素有关．
三、磁场的能量
1．自感现象中的磁场能量
线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给 ，储存在 中．
2．电的“惯性”
(1)线圈刚刚接通电源时，自感电动势阻碍线圈中电流的 .
(2)电源断开时，自感电动势阻碍线圈中电流的 .
【探究思考】
探究点 一、对互感现象的理解
问题1、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，另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？
探究点 二、对通电自感和断电自感的理解
问题2、（1）如图所示，先闭合S，调节R2使A1、A2的亮度相同，再调节R1，使A1、A2都正常发光，然后断开S.再次闭合S.观察两只灯泡在电路接通的瞬间发光情况有什么不同？
（2）如图所示，L为自感系数较大的线圈，其直流电阻比灯泡的电阻小，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关。观察到什么现象？为什么有这样的现象？
【成果展示】
【精讲点评】
对互感现象的理解
1．互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。
2．互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路。变压器就是利用互感现象制成的。
二、 对自感现象的理解与应用
1．对自感电动势的理解：当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同(即：增反减同)．自感电动势的作用：阻碍电流的变化，而不是阻止，电流仍在变化，只是使电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用．
2．对自感系数的理解
(1)自感系数的大小由线圈本身特性及有无铁芯决定，线圈越长、单位长度的匝数越多，自感系数越大．
(2)线圈的自感系数与E、ΔI、Δt无关．
3、自感现象主要有两种情况：通电自感与断电自感。在分析过程中，要注意以下几点：
(1)断电自感时线圈可等效为“电源”，该“电源”与其他电路元件形成回路。要特别注意对其他元件中电流方向的分析，在自感现象发生前后电流方向可能不同。
(2)通电自感时，线圈中感应电流的方向与电源提供的电流方向相反，但流过线圈的电流方向仍与电源提供的电流方向相同。断电自感时，线圈中感应电流的方向与断电前线圈中的电流方向相同。
(3)对断电自感现象中灯泡是否“闪亮”问题的判断，关键是对电流大小的分析，若线圈L的直流电阻小于与其并联的灯泡A的电阻，其原电流大于通过灯泡A的原电流，断电后通过灯泡的电流比原来大，则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭。
(4)自感现象中灯泡亮度变化的问题
分析通断电灯泡亮度变化问题，关键要搞清楚电路的连接情况，根据电路特点进行具体分析：
断电自感的分析
通电自感的分析
【例题精讲】
(多选)在如图所示的甲、乙电路中，电阻R和灯泡电阻的阻值相等，自感线圈L的电阻值可认为是0，在接通开关S时，则( AD )
A．在电路甲中，A将渐渐变亮
B．在电路甲中，A将先变亮，然后渐渐变暗
C．在电路乙中，A将渐渐变亮
D．在电路乙中，A将先由亮渐渐变暗，然后熄灭
(多选)如图所示，灯A、B完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则( AD )
A．S闭合的瞬间，灯A、B同时发光，接着灯A变暗，灯B更亮，最后灯A熄灭
B．S闭合瞬间，灯A不亮，灯B立即亮
C．S闭合瞬间，灯A、B都不立即亮
D．稳定后再断开S的瞬间，灯B立即熄灭，灯A闪亮一下再熄灭
[变式] 在[例2]中，若线圈L的电阻为RL且RL>RA(RA为灯A的电阻)，稳定后断开S的瞬间，两个灯的亮暗变化情况是怎样的？
【课堂训练】
[训练1]如图所示，闭合电路中一定长度的螺线管可自由伸缩，通电时灯泡有一定亮度，若将一软铁棒从螺线管一端迅速插入螺线管内，则在插入过程中( D )
A．灯泡变亮，螺线管缩短B．灯泡变暗，螺线管缩短
C．灯泡变亮，螺线管伸长D．灯泡变暗，螺线管伸长
[训练2]如图所示，两个电阻均为R，电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽略不计，S原来断开，电路中电流I0＝eq \f(E,2R)，现将S闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的作用是( D )
A．使电路的电流减小，最后由I0减小到零
B．有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I0
C．有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变
D．有阻碍电流增大的作用，但电流还是增大，最后变为2I0
[训练3]如图所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，现将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图像是( D )
[训练4](多选)目前无线电力传输已经比较成熟，一种非接触式电源供应系统如图甲所示。这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力，两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图乙所示。利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电。下列说法正确的是( BD )
A．若A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势
B．只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势
C．A中电流越大，B中感应电动势越大
D．A中电流变化越快，B中感应电动势越大
通电自感
断电自感
电路
现象
接通电源的瞬间，灯泡A1
断开开关的瞬间，灯泡 一下后逐渐变暗或灯泡A逐渐变暗，直至熄灭
自感电动势的作用
阻碍电流的
阻碍电流的
实验电路
实验要求
电路稳定时L1、L2亮度相同
IL>IL1
L1猛然亮一下再逐渐熄灭
L2立刻熄灭
R0为纯电阻，不产生自感现象，L2立即熄灭．L为自感系数较大的线圈，断开S后，L中产生自感电动势，与L1组成闭合回路，线圈中的电流在原来电流值基础上逐渐减小
IL＝IL1
L1由原来亮度逐渐熄灭
ILL1先立即变暗一些再逐渐熄灭
实验电路
实验要求
电路稳定时L1、L2亮度相同
S闭合的瞬间
L1先亮
由于L1支路为纯电阻电路，不产生自感现象
L2逐渐变亮，最后与L1一样亮
由于L的自感作用阻碍L2支路电流增大，出现“延迟”现象