教學(xué)目標(biāo):
知識(shí)目標(biāo):
1:知道什么是自感現(xiàn)象及自感電動(dòng)勢(shì)。
2:知道自感系數(shù)及其單位和決定因素。
3:知道自感現(xiàn)象在電路中的作用。
能力目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生的分析歸納推理能力,實(shí)驗(yàn)?zāi)芰陀^察能力。
教學(xué)重點(diǎn):自感現(xiàn)象。
教學(xué)難點(diǎn):自感現(xiàn)象在電路中的作用。
關(guān)鍵:做好演示實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生分析推理。
教學(xué)方法:實(shí)驗(yàn)探究法。
教具:自感現(xiàn)象演示儀。
任務(wù)分析:
教學(xué)過(guò)程:引入:千人震實(shí)驗(yàn)(一節(jié)干電池,一個(gè)日光燈鎮(zhèn)流器,幾根導(dǎo)線,其中包括兩根長(zhǎng)導(dǎo)線。)如圖示:
問(wèn):(對(duì)做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生)感受如何?
答:在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間,遭電擊。
問(wèn):使這些同學(xué)遭電擊的原因是干電池嗎?
答:不是,應(yīng)該是鎮(zhèn)流器,因?yàn)楦呻姵氐牟豢赡墚a(chǎn)生電擊的效果。
問(wèn):鎮(zhèn)流器又是什么東西?怎么這么神奇?
拆開(kāi)后問(wèn),是什么?
答:是一個(gè)線圈。
下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究線圈在電路中還具有哪些特異功能?
演示書本實(shí)驗(yàn)79頁(yè)3-6-2。
問(wèn):觀察到什么現(xiàn)象?
答:閉合開(kāi)關(guān):與變阻器串聯(lián)的燈立刻正常發(fā)光,與線圈串聯(lián)的燈是逐漸亮起來(lái)的,最后兩燈一樣亮。
演示書本實(shí)驗(yàn)79頁(yè)3-6-3
問(wèn):觀察到什么現(xiàn)象?
答:斷開(kāi)開(kāi)關(guān):燈泡要過(guò)一會(huì)兒才逐漸熄滅。
問(wèn):為什么會(huì)發(fā)生上述現(xiàn)象呢?(此處應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自己分析)
答:閉合開(kāi)關(guān):燈逐漸亮起來(lái)——電流逐漸變大——線圈阻礙電流的增大。
斷開(kāi)開(kāi)關(guān):燈泡逐漸熄滅——電流逐漸變小——線圈阻礙電流的減小。
問(wèn):通過(guò)以上分析可知線圈在電路中起什么作用?
答:線圈阻礙電流的變化。
問(wèn):那么線圈為什么會(huì)阻礙電流的變化?(此處應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自己分析)
答:電流的變化——通過(guò)線圈的磁通量的變化——電磁感應(yīng)現(xiàn)象——線圈產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)——線圈產(chǎn)生了感應(yīng)電流——由楞次定律知感應(yīng)電流的方向與原來(lái)電流的方向相反。
問(wèn):這種電磁感應(yīng)現(xiàn)象與前面所研究的電磁感應(yīng)現(xiàn)象有何不同?
答:這種電磁感應(yīng)現(xiàn)象是由線圈本身的電流發(fā)生改變而應(yīng)起的。
我們把這種電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì),產(chǎn)生的電流叫自感電流。
問(wèn):那么自感電動(dòng)勢(shì)的大小由什么因素決定的呢?(此處應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自己分析)
答:自感電動(dòng)勢(shì)的大小決定于磁通量的變化率——磁通量的變化率又決定于磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率——磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率又決定于引起該磁場(chǎng)的電流的變化率——自感電動(dòng)勢(shì)的大小正比于原電流的變化率。
問(wèn):比例常數(shù)L有誰(shuí)決定?
答:由線圈決定,對(duì)同一線圈來(lái)說(shuō)是不變的,對(duì)不同的線圈來(lái)說(shuō)一般是不同的。
問(wèn):對(duì)不同的線圈來(lái)說(shuō),當(dāng)電流變化相同的情況下,L越大,自感電動(dòng)勢(shì)怎么變?L越小,自感電動(dòng)勢(shì)又怎么變?
答:L越大,自感電動(dòng)勢(shì)越大?L越小,自感電動(dòng)勢(shì)越。
講解:因而L 就稱為自感系數(shù),簡(jiǎn)稱自感或電感。
問(wèn):那么其大小與哪些因素有關(guān)呢?請(qǐng)同學(xué)們猜想一下。
答:與線圈的形狀,匝數(shù),長(zhǎng)短,有無(wú)鐵芯等有關(guān)。
問(wèn):能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證?
答:利用上面的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。對(duì)書本實(shí)驗(yàn)79頁(yè)3-6-2和3-6-3,對(duì)3-6-3實(shí)驗(yàn)加一個(gè)限流電阻,可換用一匝數(shù)更少的線圈,或者去掉鐵芯,或者串聯(lián)一個(gè)線圈等等。開(kāi)關(guān)閉合后調(diào)節(jié)限流電阻使得燈都正常發(fā)光,然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān),這樣在電流變化相同的情況下,分別看一看阻礙作用是否更不明顯。
演示學(xué)生自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。
問(wèn):可以看到什么現(xiàn)象?
答:匝數(shù)越少,線圈越短,沒(méi)有鐵芯,自感現(xiàn)象越不明顯。
問(wèn):說(shuō)明什么問(wèn)題?
答:匝數(shù)越少,線圈越短,沒(méi)有鐵芯,自感系數(shù)越小。
說(shuō)明:通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,線圈的橫截面積越小,自感系數(shù)也越小。
自感系數(shù)的單位是亨利,簡(jiǎn)稱亨,符號(hào)是H。
問(wèn):自感系數(shù)有何物理意義?
答:如果通過(guò)線圈的電流在一秒內(nèi)改變一安培時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)是一伏特,這個(gè)線圈的自感系數(shù)就是一亨利。
自感現(xiàn)象的應(yīng)用廣泛,如鎮(zhèn)流器等。
自感現(xiàn)象的不利方面,在自感系數(shù)很大而電流又很強(qiáng)的電路中,在切斷的瞬間對(duì)工作人員又無(wú)危險(xiǎn)?(有)
制造電阻時(shí)也會(huì)導(dǎo)致誤差,制造精密電阻時(shí)往往采用雙線繞法。
小結(jié):1:特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象——自感現(xiàn)象。
2:自感現(xiàn)象對(duì)電路的作用——阻礙電流的變化。
3:影響自感系數(shù)的因素——形狀,匝數(shù),長(zhǎng)短,有無(wú)鐵芯。
例題:如圖所示的電路,L為自感線圈,R是一個(gè)燈泡,E為電源,當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合瞬間,通過(guò)電燈的電流方向是___。當(dāng)開(kāi)關(guān)S切斷瞬間,通過(guò)電燈的電流方向是___.
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