自感

自感

一、素质教育目标

(一)知识教学点

1．了解自感现象及自感现象产生的原因

2．知道自感现象中的一个重要概念——自感系数，了解它的单位及影响其大小的因素。

3．了解在日常生活和生产技术中有关自感现象的应用情况

(二)能力训练点

1．通过分析实验电路，培养学生运用已学的物理知识，对实验结果进行预测的能力，同时提高学生分析物理问题的能力

2．利用直观地演示实验，培养学生敏锐的观察能力和推理能力。

(三)德育渗透点

1．简单介绍美国物理学家亨利由学徒到美国科学院第一任院长的有关事迹，教育学生学习他善于自学，勇于钻研的精神，合理安排课外时间，形成良好的学习习惯，以便提高自身的自学能力。

2．进行物理学方法的教育 实验——理论——再实验

二、重点、难点、疑点及解决办法

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1．重点

自感现象及自感系数

2．难点

(1)自感现象产生的原因分析

(2)断电自感的演示实验中灯光的闪亮现象解释

3．疑点

自感现象应用实例——日光灯的工作原理

4．解决办法

(1)通过分析实验电路和直观地演示实验，引导学生运用已学的电磁感应知识进行分析、归纳，再利用电路中的并联规律及图象分析电流随时间变化的情况，从而帮助学生突破本课重点，克服难点。

(2)先让学生自学，然后利用日光灯的电路图，直观介绍其各组成部分及功效，尤其是启动器和镇流器，最后再进行实验操作，以便于学生释疑。

三、课时安排

1 课时

四、教具准备

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通电自感演示装置、断电自感演示装置、幻灯片、日光灯的线路板

五、学生活动设计

1．启发引导学生利用前面学过的电路知识及电磁感应知识，分析通电自感和断电自感的电路图，预测将会产生的实验现象，然后再通过观察实验现象验证自身的思维，并归纳总结自感现象这一规律产生的原因。

2．了解日光灯的组成，通过认真阅读课本和观察操作过程，掌握起动器和镇流器的作用，了解自感现象在日光灯中的运用情况。

六、教学步骤

(一)明确目标

略

(二)整体感知

略

(三)重点、难点的学习与目标完成过程

1．引入新课

产生电磁感应现象的条件是什么？

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请学生回答，穿过回路中的磁通量发生变化才能产生电磁感应现象。

在前面的学习中，电磁感应现象中的磁通量变化是怎样发生的？

请学生回答，在导体切割磁感线运动的过程中，磁场没有变化，但回路的面积发生变化，从而导致磁通量变化。在条形磁铁插入或拔出线圈的过程中，是外加磁场变化而导致线圈的磁通量变化。在利用原副线圈的实验中，是通过改变原线圈中电流的大小，从而导致副线圈中的外加磁场发生变化，引起磁通量变化。

除上述这三种情形外，还有没有其他情形引起回路磁通量发生变化，从而产生电磁感应现象呢？

2．新课教学

由电流的磁效应可知，线圈通电后周围就有磁场产生，电流变化，则磁场也变化，那么对于这个线圈自身来说，穿过它的磁通量在此过程中也发生了变化，是否此时也会出现电磁感应现象呢？我们通过实验来解决这个问题。

如图所示电路图

说明：当S闭合瞬间，线圈L中的电流从无到有发生变化，线圈自身的磁场也从无到有发生变化，结果，线圈L自身的磁通量发生变化，如果灯1和灯2规格相同，且都能正常发光，那么，闭合S瞬间，

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会有什么现象呢？引导学生先作预测，然后进行演示实验。首先，闭合开关S，调节变阻器R和R1使两灯正常发光，然后，断开开关S。最后，又重新闭合开关S(重复上述操作)。

请学生观察现象：在闭合天关S的瞬间，灯2立刻正常发光。

而灯1却是逐渐从暗到明，要比灯2迟一段时间才正常发光。

引导学生分析，产生上述现象的原因，就是由于线圈L自身的磁通量增加，而产生了感应电动势，这个感应电动势总是阻碍磁通量的变化，即阻碍线圈中电流的变化，故通过灯1的电流不能立即增大，灯1的亮度也只能慢慢增加。实验中所发生的这种电磁感应现象，我们称为自感。

(1)自感现象

①由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。

②在自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势，它的作用总是阻碍导体中原来电流的变化。

虽然，自感现象是电磁感应现象中比较特殊的一种情形，那么，刚才从实验中找出的这些结论是否正确呢？我们可以再通过一个实验来验证。

如图所示电路图

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当闭合天关S时，灯正常发光，此时若断开开关S，将会出现什么情况呢？

引导学生预测，根据刚才的自感现象的理论，可知断开开关S的瞬间，通过线圈L的电流从有到无发生变化从而产生电磁感应现象，在这过程中；线圈L产生了自感电动势，虽然这时电源已断，但线圈L相当于一个新电源，又与灯构成闭合回路，结果，灯将延迟熄灭。

演示该实验，证实学生的预测——灯确实没有随开关S的断开而马上熄灭，而且还看到灯闪亮了一下(重做实验请学生观察)。肯定学生的预测，给予鼓励，然后提出问题——为什么灯会闪亮一下呢？

断电前通过A灯的电流是由电源提供的，根据电路中并联规律可知，线圈L的电阻由于很小，故电路中的电流强度大部分流过线圈L，有IL＞IA，断电后，灯A的电流马上消失，但线圈L，由于自感作用，将阻碍自身电流的减小，结果线圈中的电流IL反向流过灯A，然后逐渐减弱，所以有灯闪亮一下再熄灭的现象出现。

利用数学中的函数图线，使学生进一步理解上述分析过程。

断电前后灯泡中的电流随时间变化的关系如图

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我们知道，感应电动势的大小与回路中磁通量变化的快慢有关，而自感现象中的自感电动势是感应电动势的一种，那么，它的大小又与什么有关呢？

(2)决定自感电动势大小的因素——电流变化的快慢和自感系数

说明：显然自感电动势的大小也是与回路中磁通量变化的快慢有关，线圈的磁场是由电流产生的，故穿过线圈磁通量变化的快慢与电流变化的快慢有关系。从实验中，可以发现，对同一个线圈来说，电流变化越快，产生的自感电动势越大。但对于不同的线圈，在电流变化快慢相同的情况下，产生的自感电动势又有大小之分，为了表示线圈中的这一特性，引进一个物理量——自感系数来描述。

(3)自感系数，简称自感或电感，用字母L表示

那么，自感系数的大小与什么有关呢？通过大量的研究可知线圈越粗、越长、匝数越密，且有铁芯时，它的自感系数就越大，则有

①自感大小与线圈的形状、长短、匝数、 有无铁芯等因素有关

②单位a．亨利，符号是H

b．规定 如果通过线圈的电流在1秒内改变1安时产生的自感电动势是1伏，这个线圈的自感系数就是1亨

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c．常用单位1mH＝10-3H 1μH=10-6H

简单介绍自感系数单位亨利的由来

为了纪念美国物理学家亨利而命名的。亨利出生贫穷，10岁辍学当学徒，但他靠自己的勤奋自学和刻苦钻研，最后成了美国国家科学院的第一任院长。自感现象就是他在实验中发现的，因此，以他的名字来命名自感系数的单位。教育学生学习他的精神，同时强调培养自学能力的重要性。

那么，研究自感现象又有什么实际意义呢？

(4)自感现象的应用

在生活和生产技术中，自感现象被广泛地应用在很多电器设备和无线电装置中。例如，日光灯。当然自感现象也有不利的一面，请学生看书阅读P99，自感现象的应用。了解日光灯的工作原理，尤其是起动器和镇流器的构造和作用；了解自感现象的危害及防止措施；同时通过阅读教材培养和提高自身的自学能力。

最后，为帮助学生理解日光灯的工作原理，利用日光灯线路板进行直观地演示，引导学生注意观察日光灯在预热、起动、正常工作三个不同阶段的电流流通情况。

3．课堂小结

①自感现象是电磁感应现象中的特殊情形，它的产生原因是由于通过导体自身的电流发生变化。

②自感电动势的大小与电流变化快慢和自感系数有关，它总是阻碍导体中电流的变化。

③自感现象在生活和生产技术中应用广泛，但也有其不利的一面。

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4．巩固练习

①让学生归纳出日光灯的工作过程

引导学生回答，通电——启动器氖气放电——U形触片受热膨胀——接通镇流器——氖气停止放电——U形触片冷却收缩——镇流器断电自感——瞬时高电压——灯管中水银蒸气放电——日光灯发光正常工作。

②试解释双线绕法

引导学生回答，通过两根平行导线中电流方向相反，可以使各自引起的磁场互相抵消，从而减弱自感的影响。

(四)总结、扩展

自感电动势的方向可用楞次定律进行确定。

2．自感现象从能量守恒观点来考察，可以看出自感线圈在阻碍电流增长的过程中，本身储藏了磁场能，而在阻碍电流减小的过程中，又把储存的磁场能释放出来，这与电容器的充、放电过程相类似。

3．导体回路的自感现象可与力学中的惯性现象作类比，两者都是阻碍体系本身运动状态的变化，而自感，则可与物体的质量相比拟。

七、布置作业

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略

八、板书设计

第三节 自感

1．自感现象

①定义

②自感电动势的作用

总是阻碍导体中原来电流的变化

2．自感电动势的大小

与电流变化快慢及自感系数有关

3．自感系数

①简称自感或电感，用L表示

②大小 与线圈的形状，长短，匝数及有无铁蕊有关

③单位 a．亨利符号为H

b．1亨利的规定

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c．常用单位 mH和μH

4．自感现象的应用

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