1/63自感現(xiàn)象與渦流（第1課時）教學目標1.了解自感現(xiàn)象，理解自感電動勢對電路中電流的影響。2.了解自感系數(shù)的意義和決定因素。教學重難點教學重點自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及特點。教學難點運用自感知識解決實際問題。教學準備多媒體設備教學過程新課引入我們知道，當電流通過線圈時，會在線圈內(nèi)外激發(fā)出磁場。如果線圈中的電流發(fā)生變化，會使穿過自身線圈的磁通量發(fā)生變化，則該線圈是否也能產(chǎn)生電磁感應？講授新課一、自感現(xiàn)象1.通電自感教師演示1：在如圖所示的電路中，先閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻R0，使小燈泡1和小燈泡2的亮度相同，然后斷開開關(guān)S。再次閉合開關(guān)，觀察小燈泡1和小燈泡2的發(fā)光情況有什么不同，為什么不同。學生觀察：小燈泡1立刻亮起來，小燈泡2逐漸亮起來。閉合開關(guān)的瞬間，電流由零開始迅速增大，小燈泡2所在支路穿過線圈的磁通量隨之增大，線圈L中會產(chǎn)生感應電動勢。根據(jù)楞次定律，感應電動勢會阻礙線圈中電流的增加，使小燈泡2遲一會兒才與小燈泡1同樣亮。教師活動：當電路剛閉合瞬間，自感線圈相當于一個阻值無窮大的電阻，其所在的支路相當于斷路。教師活動：這種由線圈自身的電流變化所產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象。2.斷電自感教師演示2：按圖示連接電路。先閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻R0，使小燈泡1和小燈泡2的亮度相同，然后斷開開關(guān)，注意觀察小燈泡1和小燈泡2的發(fā)光情況有什么不同，為什么。學生觀察：小燈泡2立刻熄滅，小燈泡1過一會兒后才熄滅?，F(xiàn)象分析：當開關(guān)斷開的瞬間，通過線圈的電流突然減小，穿過線圈的磁通量隨之減小，線圈中的感應電動勢阻礙電流的減小，小燈泡1和線圈組成的回路中仍有電流通過，所以，小燈泡1并不立即熄滅。教師提問：如果燈泡閃亮一下，說明了什么問題？學生回答：說明小燈泡兩端的電壓比沒斷開開關(guān)時的電壓要大。教師提問：也就是當自感電動勢大于原來電路中的電源電動勢時，小燈泡會閃亮一下再熄滅。教師總結(jié)：當電路中的電流穩(wěn)定后，自感線圈相當于一段理想導線或純電阻。當電路剛斷開瞬間，自感線圈相當于一個電源，對能夠與它組成閉合回路的用電器供電，并且剛斷開電路的瞬間通過自感線圈的電流大小和方向與電路穩(wěn)定時通過自感線圈的電流大小和方向相同。自感現(xiàn)象中，燈泡亮度變化情況歸納如下：與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖通電時電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮電流I1突然變大，然后逐漸減小達到穩(wěn)定，燈泡突然變亮然后逐漸變暗，最后亮度不變斷電時電流逐漸減小，燈泡逐漸變暗，電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2，①若I2≤I1，燈泡逐漸變暗；②若I2＞I1，燈泡閃亮一下后逐漸變暗，兩種情況燈泡電流方向均改變二、自感電動勢教師總結(jié)：上面兩個實驗中，感應電動勢的產(chǎn)生都是由線圈本身電流的變化引起的，這種由線圈自身電流變化所產(chǎn)生的感應電動勢稱為自感電動勢。教師講解：在自感現(xiàn)象中，自感電動勢的產(chǎn)生是由于線圈本身的電流發(fā)生了變化而引起的，而自感電動勢卻總是阻礙導體中原來電流的變化的。特點：自感電動勢總是阻礙導體中原來電流的變化的。具體而言：（1）如果導體中原來的電流是增大的，自感電動勢就要阻礙原來電流的增大，自感電動勢方向與原電流方向相反。（2）如果導體中原來的電流是減小的，自感電動勢就要阻礙原來電流的減小，自感電動勢方向與原電流方向相同。教師演示3：前面的實驗中，將與燈泡并聯(lián)的線圈取掉，再演示上述實驗，觀察現(xiàn)象。學生觀察：燈泡不再閃亮。教師提問：說明燈泡閃亮再熄滅與線圈有關(guān)，而線圈本身并不是電源，它又是如何提供高電壓的呢？感應電動勢的大小跟什么線圈的哪些因素有關(guān)呢？學生閱讀教材，回答問題。學生回答：自感電動勢的大小跟其它感應電動勢的大小一樣，跟穿過線圈的磁通量的變化快慢有關(guān)。而在自感現(xiàn)象中，穿過線圈的磁通量是由電流引起的，故自感電動勢的大小跟導體中電流變化的快慢有關(guān)。教師歸納：理論分析表明：E＝Leq\f(ΔI,Δt)上式中L是比例系數(shù)，叫做自感系數(shù)，簡稱自感或電感。自感表示線圈產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)大小的物理量。L的大小跟線圈的形狀、長短、匝數(shù)、有無鐵芯有關(guān)。電感的單位是亨利，簡稱亨，符號是H。常用的單位還有毫亨（mH），微亨（μH），不同的線圈，電感大小不同。自感L的大小表示線圈對電流變化阻礙作用的大小，它反映了線圈對電流變化延時作用的強弱。教師提問：那么，自感現(xiàn)象有哪些應用呢？學生回答：無線電設備中，與電容器組成振蕩電路發(fā)射或接收電磁波；電焊也利用了自感現(xiàn)象。典題剖析例1.(多選)如圖所示，燈A、B完全相同，帶鐵芯的線圈L的電阻可忽略，則()A．S閉合的瞬間，燈A、B同時發(fā)光，接著燈A變暗，燈B更亮，最后燈A熄滅B．S閉合瞬間，燈A不亮，燈B立即亮C．S閉合瞬間，燈A、B都不立即亮D．穩(wěn)定后再斷開S的瞬間，燈B立即熄滅，燈A閃亮一下再熄滅解析：S接通的瞬間，L所在支路中電流從無到有發(fā)生變化，因此，L中產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流增加。由于有鐵芯，自感系數(shù)較大，對電流的阻礙作用也就很強，所以S接通的瞬間L中的電流非常小，即干路中的電流幾乎全部流過燈A，所以燈A、B會同時亮；又由于L中電流逐漸穩(wěn)定，感應電動勢逐漸消失，燈A逐漸變暗，線圈的電阻可忽略，對燈A起到“短路”作用，因此燈A最后熄滅。這個過程電路的總電阻比剛接通時小，由恒定電流知識可知，燈B會更亮。穩(wěn)定后S斷開瞬間，由于線圈的電流較大，L與燈A組成回路，燈A要閃亮一下再熄滅，燈B立即熄滅。答案：AD變式：上例中，若線圈L的電阻為RL且RL>RA(RA為燈A的電阻)，穩(wěn)定后斷開S的瞬間，兩個燈的亮暗變化情況是怎樣的？答案：B燈立即熄滅，A燈(不會閃亮)逐漸熄滅。例2.如圖所示的電路中，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，電感L的電阻不計，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值。在t＝0時刻閉合開關(guān)S，經(jīng)過一段時間后，在t＝t1時刻斷開開關(guān)S。如選項圖所示，表示A、B兩點間電壓UAB隨時間t變化的圖像中，正確的是()ABCD解析：開關(guān)S閉合的瞬間，由于L的阻礙作用，由R與L組成的支路相當于斷路，后來由于L的阻礙作用不斷減小，相當于外電路并聯(lián)部分的電阻不斷減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，整個電路中的總電流增大，由U內(nèi)＝Ir得內(nèi)電壓增大，由UAB