21-22版:4.6 互感和自感(创新设计)
- 格式:docx
- 大小:392.25 KB
- 文档页数:10
创新互感与自感实验探究的教案设计让我们来了解一下“创新互感与自感实验探究”的背景和意义。
随着信息技术的不断普及和发展,现代人们面临着各种各样的创新活动。
在这一过程中,我们通常会感受到外界的影响,同时也会自己做出种种创新举措。
因此,研究探究创新互感与自感的关系,不仅可以进一步了解创新过程,还可以帮助我们更好地理解创新的意义和价值。
下面,我们来设计一节以创新互感与自感实验为主题的教学课程。
课程目标:1.了解创新互感和自感的概念和实际应用。
2. 学习创新实验的基本方法和技巧。
3. 培养学生的探究精神和创新能力。
教学过程:1.导入可以通过一些引人注目的话题引起学生的兴趣。
例如:“今天我们要来进行一项创新实验探究,看看你们有没有超常的创新力,想知道节目的详情吗?2. 介绍相关概念介绍创新互感和自感的概念,让学生更加了解创新的内涵和意义。
3. 学习实验方法向学生介绍创新实验的基本方法和技巧,例如:组织学生到团队中合作、搜集信息、开放思路、归纳总结等。
4. 激励创新思维提出实验的题目,例如:在5分钟内,用一张A4纸创造出一种既有趣又实用的东西。
5. 开始实验学生按照教师的要求组成小组,各自动手尝试解决问题。
教师可以鼓励学生使用创新思维,因人而异地发挥自己的创造力。
6. 展示学生完成实验后,可以展示他们的作品,并向其它小组分享其想法和过程。
7. 总结对学生的表现进行总结,介绍创新互感和自感实验的实际应用,并鼓励学生将创新思维运用到生活中。
创新互感与自感实验探究可以让学生更好地了解创新的内涵和意义,并培养他们的探究精神和创新能力。
教师应该灵活运用各种方法,激发学生的兴趣和创意,让学生在探究中得到实实在在的启发。
《互感和自感》教学设计方案(第一课时)一、教学目标1. 理解互感与自感的观点。
2. 掌握互感与自感的基本定律。
3. 能够应用互感与自感定律解决实际问题。
二、教学重难点1. 教学重点:理解互感与自感的观点,掌握互感与自感的基本定律。
2. 教学难点:应用互感与自感定律解决实际问题,理解非线性电路的原理。
三、教学准备1. 准备教学用具:黑板、白板、演示电源、灯泡、线圈、电线等物理实验器械。
2. 制作PPT,包含图片、动画和相关问题。
3. 准备一些实际生活中的互感和自感案例,以便在教室上讨论。
4. 提前与学生沟通,了解他们对互感和自感的理解水平,以便更好地组织教室教学。
四、教学过程:本节课的教学目标是让学生掌握互感和自感的观点,理解互感和自感的影响因素,掌握互感和自感的应用。
为了实现这些目标,我将采用以下教学步骤:1. 引入:起首,我会通过一些简单的实验来引入互感和自感的观点。
这些实验将帮助学生直观地理解这两个观点。
2. 讲解互感和自感的基本观点:在引入实验后,我将详细诠释互感和自感的基本观点。
通过诠释磁场和电场的变化如何导致电流的产生,帮助学生理解互感和自感的原因。
3. 分析影响互感和自感的因素:在此阶段,我将讨论影响互感和自感的主要因素,包括线圈的形状、匝数、电流的变化速度等。
通过这些讨论,帮助学生理解为什么不同的设备会产生不同的互感或自感。
4. 案例分析:接下来,我将通过一些实际案例来诠释互感和自感的应用。
这些案例将帮助学生了解互感和自感如何在实际设备中发挥作用。
5. 实验操作:为了帮助学生更直观地理解互感和自感,我将组织学生进行一些简单的实验。
这些实验将帮助学生亲手操作,了解互感和自感是如何在实际设备中产生的。
6. 小组讨论:在实验结束后,我将组织学生进行小组讨论,讨论互感和自感在实际中的应用以及如何避免其可能带来的问题。
通过小组讨论,帮助学生更好地理解和应用互感和自感的观点。
7. 总结与反馈:最后,我将对这节课的内容进行总结,并鼓励学生提出问题和反馈。
互感和自感公开课教案教学设计课件资料一、教学目标1. 知识与技能:让学生了解互感和自感的概念,理解它们在电路中的应用。
2. 过程与方法:通过实验和案例分析,培养学生分析问题和解决问题的能力。
3. 情感态度与价值观:激发学生对电磁感应现象的兴趣,培养学生的创新意识和团队合作精神。
二、教学内容1. 互感现象:介绍互感的概念,解释互感现象的产生原因,展示互感在电路中的应用。
2. 自感现象:介绍自感的概念,解释自感现象的产生原因,展示自感在电路中的应用。
3. 互感和自感的区别与联系:分析互感和自感的异同,引导学生理解它们在电路中的相互作用。
4. 实验演示:安排实验,让学生观察和体验互感和自感现象,加深对概念的理解。
5. 案例分析:分析实际电路中的应用实例,让学生学会运用互感和自感知识解决实际问题。
三、教学过程1. 导入新课:通过展示电磁感应现象的图片,引发学生的好奇心,激发学习兴趣。
2. 讲解互感现象:简要介绍互感的概念,解释互感现象的产生原因,展示互感在电路中的应用。
3. 讲解自感现象:简要介绍自感的概念,解释自感现象的产生原因,展示自感在电路中的应用。
4. 互感和自感的区别与联系:分析互感和自感的异同,引导学生理解它们在电路中的相互作用。
5. 实验演示:安排实验,让学生观察和体验互感和自感现象,加深对概念的理解。
6. 案例分析:分析实际电路中的应用实例,让学生学会运用互感和自感知识解决实际问题。
7. 课堂小结:回顾本节课的主要内容,强调互感和自感在电路中的应用。
四、教学评价1. 课堂表现:观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况,了解学生的学习状态。
2. 实验报告:评估学生在实验过程中的观察、分析和总结能力。
3. 课后作业:检查学生对互感和自感知识的理解和应用能力。
五、教学资源1. 课件:制作精美的课件,展示互感和自感的相关图片、图表和动画。
2. 实验器材:准备互感和自感实验所需的器材,如线圈、电流表、电压表等。
4.6 课时作业基础达标1.下列关于自感现象的说法中,不正确的是( )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【解析】线圈中自感电动势的方向总是阻碍引起自感电动势的原电流的变化,可能与原电流方向相同,也可能与原电流方向相反,故B选项错误,其他选项正确.【答案】B2.如图所示,L是一个带有铁芯的线圈,灯正常发光,当S断开时,消灭的状况是( )A.灯马上熄灭B.灯渐渐熄灭C.灯比原来更亮一些,再渐渐熄灭D.灯比原来更亮一些,再突然熄灭【解析】当电流发生变化时,产生自感电动势,只有当处于闭合回路中才会产生感应电流,灯才会渐渐熄灭.当S断开时,虽然有自感电动势,但不存在闭合回路,故灯马上熄灭,正确选项为A.【答案】A3.如图所示灯L A、L B完全相同,带铁芯的线圈L的电阻可忽视.则( )A.S闭合的瞬间,L A、L B同时发光,接着L A变暗,L B更亮,最终L A熄灭B.S闭合瞬间,L A不亮,L B马上亮C.S闭合瞬间,L A、L B都不马上亮D.稳定后再断开S的瞬间,L B熄灭,L A比L B(原先亮度)更亮【解析】S接通的瞬间,L支路中电流从无到有发生变化,因此,L中产生的自感电动势阻碍电流增加.由于有铁芯,自感系数较大,对电流的阻碍作用也就很强,所以S接通的瞬间L中的电流格外小,即干路中的电流几乎全部流过L A,所以L A、L B会同时亮.又由于L中电流很快稳定,感应电动势很快消逝,线圈的电阻可忽视,对L A起到“短路”作用,因此,L A便熄灭.这里电路的总电阻比刚接通时小,由恒定电流学问可知,L B会比以前更亮.故选A.【答案】A4.如图所示电路,L是自感系数较大的线圈,在滑动变阻器的滑动片P从A端快速滑向B端的过程中,经过AB中点C时通过线圈的电流为I1;P从B端快速滑向A端的过程中,经过C点时通过线圈的电流为I2;P固定在C点不动,达到稳定时通过线圈的电流为I0,则( )A.I1=I2=I0B.I1>I0>I2C.I1=I2>I0D.I1<I0<I2【解析】当滑动片从A端快速滑向B端时,总电阻减小,总电流变大,L产生自感电动势阻碍增大,故I1比P稳定在C点的电流I0小;当P从B端快速滑向A端时,总电流减小,L自感电动势阻碍其减小,自感电流方向与原电流方向相同,故I2大于P稳定在C点时的电流I0.【答案】D5.在日光灯电路中接有启动器、镇流器和日光灯管,下列说法中正确的是( )A.日光灯点燃后,镇流器、启动器都不起作用B.镇流器在点燃灯管时产生瞬时高压,点燃后起降压限流作用C.日光灯点亮后,启动器不再起作用,可以将启动器去掉D.日光灯点亮后,使镇流器短路,日光灯仍能正常发光,并能降低对电能的消耗【解析】日光灯工作时都要经过预热、启动和正常工作三个不同的阶段,它们的工作电流通路如图所示.在启动阶段镇流器与启动器协作产生瞬时高压.工作后,电流由镇流器经灯管,不再流过启动器,故日光灯启动后启动器不再工作,而镇流器还要起降压限流作用,不能去掉,故选B、C.【答案】BC6.如图所示电路中,L为电阻很小的线圈,G1和G2为零点在表盘中心的相同的电流表.当开关S闭合时,电流表G1指针偏向右方,那么当开关S断开时,将消灭的现象是( )A.G1和G2指针都马上回到零点B.G1指针马上回到零点,而G2指针缓慢地回到零点C.G1指针缓慢回到零点,而G2指针先马上偏向左方,然后缓慢地回到零点D.G1指针先马上偏向左方,然后缓慢地回到零点,而G2指针缓慢地回到零点【解析】电流表指针的偏转方向与电流的流向有关.依据题意,电流自右向左时,指针向右偏.那么,电流自左向右时,指针应向左偏.当开关S断开瞬间,G1中电流马上消逝,而L由于自感作用,电流不能马上消逝,电流沿L、G2、G1的方向在由它们组成的闭合回路中连续维持一段时间,即G2中的电流按原方向自右向左渐渐减为零,而G1中的电流和原方向相反,变为自左向右,和G2中的电流同时减为零;也就是G1指针先马上偏向左方,然后缓慢地回到零点,而G2指针缓慢地回到零点,故D项正确.【答案】D7.某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路.检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象.虽经多次重复,仍未见老师演示时消灭的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出缘由.你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的缘由是( )A.电源的内阻较大B.小灯泡电阻偏大C.线圈电阻偏大D.线圈的自感系数较大【解析】画出电路图,如图所示.断开时,灯泡有不显著的延时熄灭现象,而不消灭闪亮现象,说明当开关处于闭合状态时流经灯泡的电流I A大于流经线圈L的电流I L,当断开开关时,线圈和灯泡组成临时回路,流经灯泡的电流在原来I L的基础上渐渐减小,所以不会消灭闪亮现象,当线圈L的电阻比灯泡的电阻大时,再断开开关,不会消灭闪亮现象,故选项C正确.【答案】C8.某线圈通有如图所示的电流,则线圈中自感电动势转变方向的时刻有( )A.第1s末B.第2s末C.第3s末D.第4s末【解析】在自感现象中当原电流减小时,自感电动势与原电流的方向相同,当原电流增加时,自感电动势与原电流方向相反.在0~1 s内原电流正方向减小,所以自感电动势的方向是正方向,在1~2 s内原电流负方向增加,所以自感电动势与其方向相反,即沿正方向;同理分析2~3 s、3~4 s内可得正确选项为B、D.【答案】BD9.有一个被称为“千人震”的趣味物理小试验,试验是用一节电动势为1.5 V的新干电池、几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器,几位做这个试验的同学手拉手成一串,另一位同学将电池、镇流器(自感系数很大的线圈)、开关用导线将他们首、尾两位同学两个空着的手相连.如图所示,在开关通或断时就会使连成一串的同学都有触电的感觉.请你说明该试验的原理,并说明人有触电感觉时是开关接通还是开关断开的瞬间?为什么?【解析】该小试验的电路连接如图所示.合上开关,电路接通,人感受不到微弱的干电池直流电流.断开开关,由于镇流器中的电流不能突变,所以原来镇流器中很大的电流从人体中流过,人就能感受到这一自感电动势所产生的强大瞬时电流,有触电的感觉.【答案】镇流器的自感现象断开瞬间只有在电路刚断开时才能产生很高的自感电动势使人产生触电的感觉力量提升1.在制作精密电阻时,为了消退使用过程中由于电流变化而引起的自感现象,实行了双线绕法,如图所示,其道理是( )A.当电路中的电流变化时,两股导线中产生的自感电动势相互抵消B.当电路中的电流变化时,两股导线中产生的感应电流相互抵消C.当电路中的电流变化时,两股导线中产生的磁通量相互抵消D.以上说法均不对【解析】由于接受了双线绕法,两根平行导线中的电流反向,它们的磁场相互抵消.不论导线中的电流如何变化,线圈中的磁通量始终为零,所以,消退了自感现象的影响.【答案】C2.如右图所示的电路,线圈L的直流电阻不计,则( )A.S闭合瞬间,A板带正电,B板带负电B.S保持闭合,A板带正电,B板带负电C.S断开瞬间,A板带正电,B板带负电D.由于线圈电阻不计,电容器被短路,上述三种状况下两板都不带电【解析】S闭合瞬间,由于L的阻碍作用,将使电容器充电,A板带正电、B板带负电.稳定后,L相当于导线,而使容器短路,从而电容器带电荷量变为零.S断开瞬间,L中的电流会渐渐变小,从而使电容器再次被充电,B板带正电、A板带负电,稳定后,电容器再通过L放电,最终带电荷量又变为零.故选A项.【答案】A3.如图所示,是测定自感系数很大的线圈L的直流电阻的电路,L两端并联一只电压表,用来测定自感线圈的直流电压,在测试完毕后,将电路拆卸时应( )A.先断开S1B.先断开S2C.先拆除电流表D.先拆除电阻R【解析】由于线圈的自感系数很大,当断开电路时,电流的变化率也会很大,会产生很大的自感电动势,能够把电压表烧毁,故应断开S2,故B选项正确.【答案】B4.如图甲所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,电感L的电阻不计,电阻R的阻值大于灯泡D 的阻值.在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后,在t=t1时刻断开S.乙图表示A、B两点间电压U AB随时间t变化的图象中,正确的是( )【解析】闭合开关瞬间,L中产生自感电动势,L和R的支路的电流渐渐增大,由闭合电路的欧姆定律可知,路端电压渐渐减小,最终达到稳定值U AB,且U AB>0,t1时刻断开开关,L中产生自感电动势并与灯泡组成闭合电路,电流由B经灯泡到A,且渐渐减小,即U AB<0,且渐渐减小到零,故选项B正确.【答案】B5.如图所示,图甲为某同学争辩自感现象的试验电路图,用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流.电路中电灯的电阻R1=6.0 Ω,定值电阻R=2.0 Ω,A、B间的电压U=6.0 V.开关S原来闭合,电路处于稳定状态,在t1=1.0×10-3s时刻断开开关S,该时刻前后电流传感器显示的电流I随时间t变化的图线如图乙所示.(1)求出线圈L的电阻R L;。
4.6互感和自感学案(含答案)6互感和自感互感和自感学科素养与目标要求物理观念1.了解互感和自感现象.2.了解自感电动势的表达式ELIt,知道自感系数的决定因素.3.了解自感现象中的能量转化.科学探究通过观察通电自感和断电自感时灯泡亮度的变化,认识自感现象.科学思维体会互感和自感现象产生的机理,能运用电磁感应规律分析解释.一.互感现象1.互感和互感电动势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感应电动势,这种现象叫互感,这种感应电动势叫做互感电动势.2.应用利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈,如变压器就是利用互感现象制成的.3.危害互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间.在电力工程和电子电路中,互感现象有时会影响电路的正常工作.二.自感现象当一个线圈中的电流变化时,它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势,同样也在它本身激发出感应电动势,这种现象称为自感.由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势.三.自感电动势与自感系数1.自感电动势ELIt,其中It是电流的变化率;L是自感系数,简称自感或电感.单位亨利,符号H.2.自感系数与线圈的大小.形状.圈数,以及是否有铁芯等因素有关.四.自感现象中磁场的能量1.线圈中电流从无到有时,磁场从无到有,电源把能量输送给磁场,储存在磁场中.2.线圈中电流减小时,磁场中的能量释放出来转化为电能.1.判断下列说法的正误.1两个线圈相距较近时,可以产生互感现象,相距较远时,不产生互感现象.2自感现象中,感应电流一定与原电流方向相反.3线圈的自感系数与电流大小无关,与电流的变化率有关.4线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势.2.如图1所示,电路中电源内阻不能忽略,L的自感系数很大,其直流电阻忽略不计,A.B为两个完全相同的灯泡,当S闭合时,A灯________变亮,B灯________变亮.当S断开时,A灯________熄灭,B灯________熄灭.选填“立即”或“缓慢”图1答案缓慢立即缓慢缓慢一.互感现象1.当一个线圈中的电流变化时,它产生的磁场就发生变化,变化的磁场在周围空间产生感生电场,在感生电场的作用下,另一个线圈中的自由电荷定向运动,于是产生感应电动势.2.一个线圈中电流变化越快电流的变化率越大,另一个线圈中产生的感应电动势越大.例1多选xx惠州市第一次调研目前无线电力传输已经比较成熟,如图2所示为一种非接触式电源供应系统.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.下列说法正确的是图2A.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中感应电动势越大答案BD解析根据感应电流产生的条件,若A线圈中输入恒定的电流,则A产生恒定的磁场,B中的磁通量不发生变化,B线圈中不会产生感应电动势,故A错误;若A线圈中输入变化的电流,根据法拉第电磁感应定律Ent可得,B线圈中会产生感应电动势,故B正确;A线圈中电流变化越快,A线圈中电流产生的磁场变化越快,B线圈中感应电动势越大,故C错误,D正确.二.通电自感现象1.认识通电时的自感现象如图3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.图3现象灯泡A2立即发光,灯泡A1逐渐亮起来.原因电路接通时,电流由零开始增加,穿过线圈L的磁通量逐渐增加,为了阻碍磁通量的增加,感应电流产生的磁通量与原来电流产生的磁通量方向相反,则线圈中感应电动势的方向与原来的电流方向相反,阻碍了L中电流的增加,即推迟了电流达到稳定值的时间.2.对通电自感的理解1通电瞬间自感线圈处相当于断路.2当线圈中的电流增大时,自感电动势的方向与原电流的方向相反,阻碍电流的增大,使电流从零逐渐增大到稳定值,但不能阻止电流的增大.3电流稳定时自感线圈相当于导体若直流电阻为零,相当于导线.例2如图4所示,电路中电源的内阻不能忽略,电阻R 的阻值和线圈L的自感系数都很大,A.B为两个完全相同的灯泡,当S闭合时,下列说法正确的是线圈L的直流电阻较小图4A.A比B先亮,然后A灭B.B比A先亮,然后B逐渐变暗C.A.B一起亮,然后A灭D.A.B一起亮,然后B灭答案B解析S闭合时,由于与A灯串联的线圈L的自感系数很大,故在线圈上产生很大的自感电动势,阻碍电流的增大,所以B比A先亮,稳定后,流过B灯支路的电流变小,所以B灯逐渐变暗,故B正确.三.断电自感现象1.认识断电时的自感现象如图5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.图5现象灯泡A闪亮一下再熄灭解释在开关断开后灯泡闪亮一下的原因是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比开关断开前流过灯泡的电流大.要想使灯泡闪亮一下再熄灭,就必须使自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡的电阻.而当线圈电阻大于或等于灯泡的电阻时,灯泡就会缓慢变暗直至熄灭.2.对断电自感的理解1当线圈中的电流减小时,自感电动势的方向与原电流方向相同;2断电自感中,由于自感电动势的作用,线圈中电流从原值逐渐减小.若断开开关瞬间通过灯泡的电流大于断开开关前的电流,灯泡会闪亮一下;若断开开关瞬间通过灯泡的电流小于或等于断开开关前的电流,灯泡不会闪亮一下,而是逐渐变暗直至熄灭.3自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化,但不能阻止线圈中电流的变化.例3如图6所示,开关S处于闭合状态,小灯泡A和B均正常发光,小灯泡A的电阻大于线圈L 的电阻,现断开开关S,以下说法正确的是图6A.小灯泡A越来越暗,直到熄灭B.小灯泡B越来越暗,直到熄灭C.线圈L中的电流会立即消失D.线圈L中的电流过一会再消失,且方向向右答案D解析S 断开瞬间,B立即熄灭.由于小灯泡A的电阻大于线圈L的电阻,所以S断开前线圈的电流大于小灯泡A中的电流.S断开瞬间,线圈中的电流由原电流逐渐减小,导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小,即线圈L中的电流过一会再消失,且方向向右,因L和A组成新的回路,电流由原线圈中的电流逐渐减小,所以A先亮一下,然后慢慢熄灭,故D正确.学科素养通过例2和例3,进一步加深对通电自感现象和断电自感现象的理解,知道通电.断电瞬间,自感线圈中的电动势阻碍原电流的变化,但阻止不了原电流的变化,且原电流不能发生突变.运用电磁感应知识解释自感现象,这很好地体现了“科学思维”的学科素养.四.自感现象中的图象问题例4如图7所示的电路中,开关S 闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2A,流过灯泡的电流是1A,现将开关S突然断开,开关S断开前后,能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是图7答案D解析开关S断开前,通过灯泡D的电流是稳定的,其值为1A.开关S断开瞬间,自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的自感电动势,使线圈中的电流从原来的2A逐渐减小,方向不变,且与灯泡D构成回路,通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同,也应该是从2A逐渐减小到零,但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反,D对.提示要注意断电前后,无线圈的支路电流方向是否变化.1.对自感电动势的理解关于线圈中自感电动势的大小,下列说法中正确的是A.电感一定时,电流变化越大,自感电动势越大B.电感一定时,电流变化越快,自感电动势越大C.通过线圈的电流为零的瞬间,自感电动势为零D.通过线圈的电流为最大值的瞬间,自感电动势最大答案B 解析电感一定时,电流变化越快,It越大,由ELIt知,自感电动势越大,A错,B对;线圈中电流为零时,电流的变化率不一定为零,自感电动势不一定为零,故C错;当通过线圈的电流最大时,若电流的变化率为零,自感电动势为零,故D错.2.对互感现象的理解多选如图8所示,是一种延时装置的原理图,当S1闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通;当S1断开时,由于电磁感应作用,D将延迟一段时间才被释放.则图8A.由于A线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用B.由于B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用C.如果断开B线圈的开关S2,无延时作用D.如果断开B线圈的开关S2,延时将变化答案BC解析线圈A 中的磁场随开关S1的闭合而产生,随S1的断开而消失.当S1闭合时,线圈A中的磁场穿过线圈B,当S2闭合,S1断开时,线圈A在线圈B中的磁场变弱,线圈B中有感应电流,能够继续吸引D 而起到延时的作用,所以B正确,A错误;若S2断开,线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用,所以C正确,D错误.3.对自感现象的理解多选如图9所示电路,自感线圈L的自感系数足够大,其直流电阻忽略不计,LA.LB是两个相同的灯泡,则图9A.S闭合瞬间,LA不亮,LB很亮B.S闭合瞬间,LA.LB同时亮,然后LA逐渐变暗到熄灭,LB变得更亮C.S断开瞬间,LA闪亮一下才熄灭,LB立即熄灭D.S断开瞬间,LA.LB立即熄灭答案BC4.自感现象的图象问题在如图10所示的电路中,L是一个自感系数很大.直流电阻不计的线圈,D1.D2和D3是三个完全相同的灯泡,E是内阻不计的电源.在t0时刻,闭合开关S,电路稳定后在t1时刻断开开关S.规定以电路稳定时流过D1.D2的电流方向为正方向,分别用I1.I2表示流过D1和D2的电流,则下列图象中能定性描述电流I随时间t变化关系的是图10答案C解析当闭合开关时,因为线圈与D1串联,所以流过D1的电流I1会慢慢增大,流过D2的电流I2为稳定值,且电路稳定时I2I1.当开关断开时,因为线圈阻碍电流I1的减小,所以通过D1的电流不会立即消失,会从原来的大小慢慢减小,由于L.D1.D2和D3构成回路,通过D1的电流也流过D2,所以I2变成反向立即增大,之后逐渐减小,故C正确,A.B.D错误.。
互感和自感教师:同学们,前面我们学习了电磁感应现象的基本规律,今天这节课我们来探讨两种非常重要的电磁感应现象,互感和自感。
板书课题:互感和自感新课教学:一、互感互感现象的引入:线圈听音乐,让学生通过声音感知“互感”教师:这是一个MP3,这是一个音箱,两者通过导线相连,MP3中随音乐变化的电流将通过导线传送到了音箱,下面我们一起来欣赏(播放10秒钟音乐)演示:拆开对接的导线,音乐停了。
(问:还有声音吗)教师:如果不用导线直接相连,还有其它方法来传送吗?下面我们一起来尝试一下。
介绍装置:这是一个底座,这是一个线圈,现在我把MP3与线圈构成一个闭合回路,线圈中就有了随声音变化的电流,为了方便,我把MP3挂在这个支架上。
这是一个塑料圆筒(放在线圈上听不到声音),我这里有一根导线,与音箱构成一个闭合回路,现在我把导线绕成线圈,请大家注意听(随着圈数的增加声音变大)。
为了区别,我们把这个线圈称为A线圈,把这个线圈称为B线圈。
教师:这两个线圈之间根本没有用导线相连,但是能量从一个线圈传递到了另一个线圈,它们是怎么传递的呢?(停顿片刻)(课件动态演示)由于A线圈中的电流发生变化,所产生的磁场也是变化的,就会引起B线圈中的磁通量变化,从而在B线圈中产生了感应电动势,这样,与B线圈相连的音箱中就有了音乐声。
分析现象,建立概念:像这种当一个线圈中的电流发生变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象,我们就称之为互感现象。
(投影互感概念)板书:一、互感现象在互感过程中产生的感应电动势叫互感电动势。
教师:利用互感现象,可以传递能量,比如说:变压器,它就是把电能从一个线圈传送到另一个线圈。
再比如说收音机里的磁性天线,也是利用互感把广播电台的信号从一个线圈传递到另一个线圈。
(展示图片)(6min)二、自感教师:当一个线圈中电流变化时,它产生的变化的磁场会在另一个线圈中激发出感应电动势,那么在线圈本身会不会激发出感应电动势呢?带着这个问题,接下来我们来做一个非常有趣的实验。
可编辑修改精选全文完整版《互感与自感》的教学设计教学思路教学过程流程内容目的一、新课导入(一)新课引入线圈中为什么会产生如此高的电压?激发学生的学习兴趣,提升学生环保意识,同时设下悬疑为自感、互感埋下伏笔。
得还需要什么器材?怎么做?有没有办法让其亮度变化?实验结果:3.分享学习成果,展示图片:让学生主动参与本实验的设计和操作。
列举变压器、磁性天线等生活实例让学生感觉到互感现象在生活中随处可见,通过互感实现了能量和信息的传递缅怀伟大的科学家,展现他们的人格魅力,对法拉第、亨利等淡泊名利,无私奉献社会的高贵精神涌现敬佩情怀。
点燃学生激情,将实验推向高潮,同时过渡到自感现象,起到承上启下的作用。
1.通电自感实验演示:实验使原理的分析让理《互感和自感》学情分析本节教学内容包括互感现象、自感现象和磁场的能量三个部分,是在学生学习了产生感应电流的条件、楞次定律和法拉第电磁感应定律后才学习的,是电磁感应现象具体运用的两个实例。
因此,对互感、自感现象的研究,既是对电磁感应规律的巩固和深化,也为以后学习交流电、电磁波奠定了知识基础。
同时,互感、自感现象知识与人们日常生活、生产技术有着密切的关系,因此,学习该部分知识有着重要的现实意义。
学生已经学习了分析电路结构,知道了判断产生电磁感应的条件、判断感应电流的方向,以及感应电动势的大小的计算等电磁感应的规律,已经学会对互感现象的分析,但头脑中没有互感这个概念,也没有意识到当线圈通过变化的电流时,线圈本身也会产生电磁感应现象。
学习中对自感现象的解释以及分析相关的自感现象的特点是学生遇到的最大挑战。
学生已经具备一定的探究、合作学习的能力,已经掌握了一定的科学方法和实验技能。
本校具备完善的实验设施与条件,有优越的多媒体和网络。
《互感与自感》效果分析新课引入激发兴趣,并且对本节课有一个整体的收获,悄然无声中进行了学习目标的渗透.学生经过小组探究,通过展示和评价,提升了研究、探索、交流的能力。
自感和互感实验课教学设计(推荐5篇)第一篇:自感和互感实验课教学设计自感和互感实验课教学设计2013214238 张巧一、教学目标(一)知识与技能1、知道互感现象和自感现象。
2、知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量,知道它的单位及其大小的影响因素。
3、知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。
4、能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因及磁场的能量转化问题(二)过程与方法1、通过对两个自感实验的观察和讨论,培养学生的观察能力和分析推理能力。
2、通过实验,激发学生学习物理的兴趣。
(三)情感态度与价值观自感现象是一种特殊的电磁感应想先,让学生通过实验和学习,了解物理与生活之间紧密的联系,更加热爱物理,热爱生活。
二、教学重点1.自感现象。
2.自感系数。
三、教学难点分析自感现象的产生。
四、教学方法通过演示实验,引导学生,分析实验、观察现象。
五、教学媒体多媒体演示课件等。
六、教学过程:(一)引入新课问题1、在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么?2、引起回路磁通量变化的原因有哪些?(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,在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢?(2)当电路自身的电流发生变化时,会不会产生感应电动势呢?本节课我们学习这方面的知识。
(二)进行新课1、互感现象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,在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢?请同学们用学过的知识加以分析说明。
(当一个线圈中的电流变化时,它产生的磁场就发生变化,变化的磁场在周围空间产生感生电场,在感生电场的作用下,另一个线圈中的自由电荷定向运动,于是产生感应电动势。
当一个线圈中电流变化,在另一个线圈中产生感应电动势的现象,称为互感。
互感现象产生的感应电动势,称为互感电动势。
利用互感现象,可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈。
因此,互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。
第6节互感和自感一、互感现象阅读教材第22页,了解互感现象的应用及危害。
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感应电动势,这种现象叫互感。
2.应用:利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈,如变压器就是利用互感现象制成的。
3.危害:互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间、电力工程和电子电路中,有时会影响电路的正常工作。
【思维拓展】如图1是法拉第实验线圈。
在实验中,两个线圈并没有用导线连接。
图1(1)当其中一个线圈中有电流时,另一个线圈中是否会产生感应电流?(2)当一个线圈中的电流变化时,在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢?提示(1)不一定。
当线圈中的电流为恒定电流时,在其周围空间产生的磁场不变,则在另一个线圈中就不会产生感应电流。
只有当线圈中的电流变化时,在其周围空间产生变化的磁场,此时会在另一个线圈中产生感应电流。
(2)当一个线圈中的电流变化时,穿过两个线圈的磁通量都会变化,在另一个线圈中就会产生感应电动势。
二、自感现象阅读教材第22~24页,理解自感现象、自感电动势及自感系数的决定因素。
1.定义:当一个线圈中的电流发生变化时,它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势,同样也在它本身激发出感应电动势的现象叫自感。
图22.自感电动势对电流的作用:电流增加时,自感电动势阻碍电流的增加;电流减小时,自感电动势阻碍电流的减小。
实验1:演示通电自感现象实验电路如图2所示,开关S接通时,可以看到灯泡2立即发光,而灯泡1是逐渐亮起来的。
图3实验2:演示断电自感现象。
实验电路如图3所示,线圈L的电阻比灯泡的电阻小,接通电路,灯泡正常发光后,迅速断开开关S,可以看到灯泡闪亮一下再逐渐熄灭。
3.自感系数(1)自感电动势的大小:E=L ΔIΔt,式中L是比例系数,叫做自感系数,简称自感或电感。
(2)决定因素:线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等。
(3)单位:亨利,简称亨,符号是H。
常用单位还有毫亨(mH)、微亨(μH)。
1 H=103mH=106 μH。
【思考判断】(1)自感现象中,感应电流方向一定和原电流方向相反。
(×)(2)线圈中产生的自感电动势较大时,其自感系数一定较大。
(×)(3)对于同一线圈,当电流变化较快时,线圈中的自感电动势较大。
(√)(4)一个线圈中的电流均匀增大,自感电动势也均匀增大。
(×)三、磁场的能量阅读教材第24页,了解磁场中的能量与自感现象的关系。
1.自感现象中的磁场能量(1)线圈中电流从无到有时:磁场从无到有,电源的能量输送给磁场,储存在磁场中。
(2)线圈中电流减小时:磁场中的能量释放出来转化为电能。
2.电的“惯性”:自感电动势有阻碍线圈中电流变化的“惯性”。
突破1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。
3.在电力工程和电子电路中,互感现象有时会影响电路的正常工作,这时要求设法减小电路间的互感。
【例1】(多选)如图4所示是一种延时装置的原理图,当S1闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通,当S1断开时,由于电磁感应作用,D将延迟一段时间才被释放。
则()图4A.由于A线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用B.由于B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用C.如果断开B线圈的开关S2,无延时作用D.如果断开B线圈的开关S2,延时将变化解析线圈A中的磁场随开关S1的闭合而产生,随S1的断开而消失。
当S1闭合时,线圈A中的磁场穿过线圈B,当S2闭合,S1断开时,线圈A在线圈B中的磁场变弱,线圈B中有感应电流,B中电流的磁场继续吸引D而起到延时的作用,所以选项B正确,A错误;若S2断开,线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用,所以选项C正确,D错误。
答案BC【针对训练1】在同一铁芯上绕着两个线圈,单刀双掷开关原来接在点“1”,现把它从“1”扳向“2”,如图5所示,试判断在此过程中,在电阻R上的电流方向是()图5A.先由P→Q,再由Q→PB.先由Q→P,再由P→QC.始终由Q→PD.始终由P→Q解析S从“1”扳开瞬间,B中磁通量减少,由楞次定律得感应电流Q→P;接触“2”的瞬间,B中磁通量增加,感应电流Q→P,故选项C正确。
答案C突破2 对自感现象的理解1.自感现象的特点(1)自感现象是由于通过导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。
(2)自感电动势的作用:总是阻碍导体中原电流的变化,即总是起着推迟电流变化的作用。
(3)自感电动势的方向:自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化,当原来电流增大时,自感电动势与原来电流方向相反;当原来电流减小时,自感电动势与原来电流方向相同,同样遵循“增反减同”的规律。
2.通电自感与断电自感比较【例2】 (多选)如图6所示的电路中,A 、B 为两个完全相同的灯泡,L 是自感系数很大的线圈,其电阻与R 相等,下列说法正确的是( )图6A .在断开S 2的情况下,若突然闭合S 1时,A 、B 灯均逐渐亮起来B .在断开S 2的情况下,若突然闭合S 1时,A 灯立即发光,B 灯逐渐亮起来C.闭合S1、S2待电路稳定后,若突然断开S1,则A、B灯均不会立即熄灭D.闭合S1、S2待电路稳定后,若突然断开S1,则A灯不会立即熄灭,而B灯立即熄灭解析在断开S2的情况下,若突然闭合S1时,由于线圈的自感现象,出现自感电动势阻碍电流的增大,则A灯立即亮,B灯逐渐亮,A错误,B正确;当同时闭合S1、S2,待电路稳定后突然将S1断开,B灯立即熄灭,因自感现象,L与A组成回路,A灯不会立即熄灭,而是逐渐熄灭,故选项C错误,D正确。
答案BD自感线圈对电流的变化有阻碍作用,具体表现为(1)通电瞬间自感线圈处相当于断路。
(2)断电时,自感线圈相当于电源,其电流由原值逐渐减小,不会发生突变(必须有闭合回路)。
(3)电流稳定时自感线圈相当于导体,若其直流电阻忽略不计,则相当于导线。
【例3】如图7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,现将开关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变化关系的图象是()图7解析开关S断开前,通过灯泡D的电流是稳定的,其值为1 A。
开关S断开瞬间,自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势,使线圈中的电流从原来的2 A逐渐减小,方向不变,且同灯泡D构成回路,通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同,也应该是从2 A逐渐减小到零,但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反,选项D正确。
答案D【针对训练2】如图8所示,L1和L2是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数相当大的线圈,其电阻与R相同,由于存在自感现象,在开关S接通和断开时,L1、L2先后亮暗的顺序是()图8A.接通时,L1先达最亮;断开时,L1后暗B.接通时,L2先达最亮;断开时,L2后暗C.接通时,L1先达最亮;断开时,L1先暗D.接通时,L2先达最亮;断开时,L2先暗解析开关S接通时,由于线圈L的自感作用阻碍电流的增大,所以大部分电流从L1中流过,L1先达最亮;开关断开时,线圈中产生的自感电动势阻碍电流减小,自感电流方向与原电流的方向相同,且只能在L与L1的闭合回路中流过,L1中有自感电流,所以L1后暗,故选项A正确。
答案A1.(自感电动势的理解)关于线圈中自感电动势大小的说法正确的是()A.电感一定时,电流变化越大,自感电动势越大B.电感一定时,电流变化越快,自感电动势越大C.通过线圈的电流为零的瞬间,自感电动势为零D.通过线圈的电流为最大值的瞬间,自感电动势最大解析电感一定时,电流变化越快,ΔIΔt越大,由E=LΔIΔt知,自感电动势越大,选项A错误,B正确;线圈中电流为零时,电流的变化率不一定为零,自感电动势不一定为零,选项C错误;当通过线圈的电流最大时,电流的变化率为零,自感电动势为零,选项D错误。
答案B2.(两种自感现象)如图9甲和乙是教材中演示自感现象的两个电路图,L1和L2为电感线圈。
实验时,断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同。
下列说法正确的是()图9A.图甲中,A1与L1的电阻值相同B.图甲中,闭合S1,电路稳定后,A1中电流大于L1中电流C.图乙中,变阻器R与L2的电阻值相同D.图乙中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等解析图甲中,开关S1断开瞬间,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗,说明电路闭合稳定时I L1>I A1,故R L1<R A1,选项A、B错误;图乙中,电路稳定后A2与A3的亮度相同,说明两支路电流相等,故R=R L2,选项C正确;闭合S2瞬间,L2对电流的变化起阻碍作用,L2所在支路的电流小于滑动变阻器所在支路的电流,选项D 错误。
答案C3.(两种自感现象)(多选)如图10所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略不计,下列说法正确的是()图10A.合上开关S接通电路时,A2先亮A1后亮,最后一样亮B.合上开关S接通电路时,A1和A2始终一样亮C.断开开关S切断电路时,A2立即熄灭,A1过一会熄灭D.断开开关S切断电路时,A1和A2都要过一会才熄灭解析S闭合接通电路时,A2支路中的电流立即达到最大,A2先亮;由于线圈的自感作用,A1支路电流增加的慢,A1后亮。
A1中的电流稳定后,线圈的阻碍作用消失,A1与A2并联,亮度一样,选项A正确,B错误;S断开时,L和A1、A2组成串联的闭合回路,A1和A2亮度一样,由于L中产生自感电动势阻碍L中原电流的减小,使A1和A2过一会才熄灭,故选项C错误,D正确。
答案AD4.(自感的图象分析) (多选)如图11是用电流传感器(相当于电流表,其内阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路,图中两个电阻的阻值均为R,L是一个自感系数足够大的自感线圈,其直流电阻值也为R。
下图是某同学画出的在t0时刻开关S 切换前后,通过传感器的电流随时间变化的图象。
关于这些图象,下列说法正确的是()图11A.图甲是开关S由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况B.图乙是开关S由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况C.图丙是开关S由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况D.图丁是开关S由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况解析开关S由断开变为闭合,电源与传感器2组成的回路立即有电流,而线圈这一支路,由于线圈阻碍电流的增加,通过线圈的电流要慢慢增加,所以干路电流(通过传感器1的电流)也要慢慢增加,故A错误,B正确;开关S由闭合变为断开,通过传感器1的电流立即消失,而电感这一支路,由于电感阻碍电流的减小,该电流又通过传感器2,只是电流的方向与开关断开前相反,且通过传感器2的电流逐渐减小,故C正确,D错误。