高中物理：互感和自感导学案

高中物理：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

的电流方向是 [ ]

处断开,然后合向b处,在此过程中,通过电阻R

2

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 ∝

t

∆∆Φ

。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 ∝t I ΔΔ,写成等式,为E ＝L t

I

ΔΔ。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L 1和L 2,L 1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）,A 1、A 2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S,调节变阻器R ,使A 1、A 2亮度相同,再调节R 1,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

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（）

S L

A B

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。

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

图4-6-4

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