2020高中物理 第四章 第六节 互感和自感导学案 新人教版选修3-2

2020高中物理 第四章 第六节 互感和自感导学案 新人教版选修3-2

第六节 互感和自感导学案 ‎ 学习目标：‎ ‎（一）知识与技能：①通过实验，能描述互感形成的过程。‎ ‎②通过实验和理论分析，能概括出自感和自感电动势的作用。‎ ‎③通过推导，能整理出自感电动势的表达式，并能说出自感系数意义及其决定因素。‎ ‎（二）过程与方法：通过两个自感实验的观察和分析，培养学生的观察能力和分析推理能力。‎ ‎（三）情感、态度与价值观：通过对互感和自感的分析，感悟特殊现象中有普遍规律，普遍规律中包含特殊现象的辩证唯物主义观点。‎ 知识链接：‎ ‎1感应电流的产生条件有哪些？‎ ‎2感应电流的方向遵从什么规律？‎ ‎3感应电动势的大小遵从什么规律？‎ 预习案：‎ ‎1．如图，M和N是绕在一个环形铁心上的两个线圈，当电键S闭合瞬间，通过电流表的电流方向与图示电流方向 （填“相同”或“相反”）‎ ‎2．如图22，两个圆形闭合线圈，当内线圈中电流强度I迅速减弱时，外线圈的感应电流方向为 。‎ ‎3．M和N是绕在一个环形铁心上的两个线圈，绕法和线路如图2，现将开关S从a处断开，然后合向b处，在此过程中，通过电阻R2的电流方向是 [ ]‎ A．先由c流向d，后又由c流向d　　B．先由c流向d，后由d流向c C．先由d流向c，后又由d流向c　　D．先由d流向c，后由c流向d 总结：以上三道题有哪些共同点？什么是互感？什么是互感电动势？‎ ‎4．自感电动势同样遵从电磁感应定律，即它的大小正比于穿过线圈的 ，‎ E∝。实验表明，磁场的强弱正比于电流的强弱，也就是说，自感电动势正比于电流的变化率，即E∝，写成等式，为E＝L。式中L是比例系数与线圈的 、 、 ，以及 有关，叫做自感系数，简称电感。电感单位是 ，符号是 ，常用单位还有 ，‎ 探究案：‎ 探究一：互感和互感电动势 思考：1、如图，在同一铁芯上有两个线圈L1和L2，L1分别接干电池和交流电源，判断小灯泡能否发光？为什么？‎ ‎2、描述互感形成的过程 ‎3、对于接交变电流的线圈，它自身能否产生感应电动势？‎ 探究二：自感及自感电动势 实验1：通电自感 电路图（如图所示），A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调节变阻器R，使A1、A2亮度相同，再调节R1，使两灯正常发光，然后断开开关S。重新闭合S，观察到什么现 思考：①为什么A1比A2亮得晚一些？‎ ‎②画出A1、A2的电流随时间变化的图像 实验2：断电自感 电路图（如图所示）接通电路，待灯泡A正常发光。然后断开电路，观察到什么现象？‎ 思考：为什么A灯不立刻熄灭？‎ 总结上述两个实验得出什么结论？‎ 提示：‎ ‎1，线圈自身的电流变化时，能否产生感应电动势？‎ ‎2，自感电动势在电路中有什么作用？‎ ‎3，自感电动势的方向有何特点？‎ 探究三：自感电动势的大小 思考：1，自感电动势的大小遵从什么规律？‎ ‎2，推导自感电动势大小的表达式 ‎3，自感系数由哪些因素决定？单位？‎ 典型例题 S L A B 例题1：如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻忽略不计。当电键S闭合，等到灯泡亮度稳定后，下列说法正确的是（ ）‎ A、电键S断开时，A立即熄灭，而B会亮一下后才熄灭；‎ B、电键S断开时，B立即熄灭，而A会亮一下后才熄灭；‎ C、电键S闭合时，A、B同时亮，然后A熄灭；‎ D、电键S闭合时，A、B同时亮，然后B逐渐变暗，直到不亮，A更亮。‎ 图‎4-6-4‎ 例题2、如图‎4-6-4‎所示的电路中，两个电流表G1和G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“－”接线柱流入时，指针向右摆，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向左摆，当电路接通并达到稳定时再断开的瞬间，下列哪个说法正确（ ）‎ A．G1指针向左摆，G2指针向右摆 B．G1指针向右摆，G2指针向左摆 C．G1、G2的指针都向左摆 D．G1、G2的指针都向右摆 ‎【变式训练】图中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为内阻不计、零点在表盘中央的电流计，当开关S处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右方，那么，当开关S断开时，将出现下面哪种现象（ ）‎ A、G1和G2的指针都立即回到零点 B、G1的指针立即回到零点，而G2的指针缓慢地回到零点 C、G1的指针缓慢地回到零点，而G2的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点 D、G1的指针立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G2的指针缓慢地回到零点 自我小结：‎ 针对训练：‎ ‎1．下列关于自感现象的说法中，正确的是 （ ）‎ A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反 C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关 D．加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大 ‎2．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是 （ ）‎ A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大 B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零 C．线圈中电流变化越快，自感系数越大 D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定 ‎3、下列单位哪些是正确的：（ ）‎ A、1亨 = 1欧·秒； B、1亨 = 1伏安/秒；‎ C、1伏 = 1韦/秒； D、1伏 = 1亨·安/秒。‎ ‎4、在制作精密电阻时，为了清除使用过程中由于电流的变化而引起的自感现象，采用图所示的双线绕法，其理由是（ ）‎ A、电路中电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消 B、电路中电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消 C、电路中电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消 D、电路中电流变化时，电流的改变量互相抵消 ‎5.图3所示的电路L为自感线圈，R是一个灯泡，E是电源，在K闭合瞬间，通过电灯的电流方向是______________，在K切断瞬间，通过电灯的电流方向是______________.‎ ‎6．图4所示是演示自感现象的实验电路图， L是电感线圈， A1、A2是规格相同的灯泡，R的阻值与L的电阻值相同．当开关由断开到合上时，观察到自感现象是____，最后达到同样亮．‎ ‎7．线圈中的电流如果均匀增大，则这个线圈的：（ ）‎ ‎(A)自感电动势将均匀增大 (B)磁通量将均匀增大 ‎(C)自感系数均匀增大 (D)自感系数和自感电动势都不变 ‎8、如图所示，两个电阻的阻值都是R，多匝线圈的电阻和电源内阻均可忽略不计。电键S原来断开，此时电路中的电流为I0=ε/2R。现将S闭合，于是线圈产生自感电动势，此自感电动势的作用是：‎ A、使电路的电流减小，最后由I0将小到0；‎ 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，最后等于2I0。‎ ‎9、如图所示的电路中，L是一带铁芯的线圈，R为电阻。两条支路的直流电阻相等。那么在接通和断开电键的瞬间，两电流表的读数I1、I2的大小关系是：‎ A、接通时I1I2； B、接通时I1I2，断开时I1i2.在t1‎ 时刻，开关S断开，那么流过灯泡的电流i随时间t变化的图象是图中的(　　 )‎ 参考答案 预习案1、相反 2、顺时针 3、A 总结：‎ 共同点：一个线圈中电流变化时，在另一线圈中激发出感应电动势。‎ 一个线圈中电流变化时，它产生的变化磁场在另一线圈中激发出感应电动势的现象互感。‎ 互感现象中产生的电动势叫互感电动势。‎ ‎4、正比于磁通量变化率 ；大小、形状、圈数，有无铁芯；单位：亨利 ， 符号H 、 毫亨（mH），微亨（μH）‎ 探究一：互感和互感电动势 思考：1 L1分别接干电池不发光接交流电源发光，L1接干电池时，电流恒定，恒定电流产生恒定磁场，在L2中不会激发出电动势；L1接交流电源时，变化的电流，产生变化的磁场，在L2中就会激发出电动势 ‎2、一个线圈中电流变化时，它产生的变化磁场在另一线圈中激发出感应电动势。3、能 探究二：自感及自感电动势 实验1：通电自感 A2立刻发光，A1逐渐亮起来 ，最终一样亮 思考：①闭合开关后，通过线圈的电流增大时，它产生变化的磁场，激发出了自感电动势，阻碍了电流的增大。‎ 实验2：断电自感 S断开时，A 灯不是立即熄灭，而是过一会儿才熄灭。‎ 思考：开关断开时，流过灯泡的电流迅速消失，而流过线圈的电流减小时，在自身激发出自感电动势，阻碍了电流的减小，电流经过灯泡流回线圈 总结上述两个实验得出什么结论？‎ 提示：‎ ‎1，线圈自身的电流变化时，能产生感应电动势，‎ ‎2，自感电动势在电路中阻碍电流的变化。‎ ‎3，电流增加时自感电动势阻碍电流增加，当电流减小时自感电动势阻碍电流减小。‎ 探究三：自感电动势的大小 思考：1，自感电动势的大小遵从法拉第电磁感应定律 例1、AD 例2、A 针对训练 1、ACD 2、D 3、ACD ‎4、C 5、从右向左，从左向右 6、A2立刻变亮，A1缓慢变亮 7、BD 8、D 9、B 10、D ‎