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2016-09-26
(1)通电自感
①提出猜想
问:互感现象中有一个共同的特点是A线圈中电流的变化引起B线圈中产生电磁感应现象,那么,如果拿掉其中一个线圈,另一个线圈自身还会出现电磁感应现象吗?
引导学生利用所学的知识得出:自身电流变化→线圈自身内部磁场变化→线圈自身内部磁通量变化→电磁感应现象发生。
②设计电路
能否用实验的方法来验证呢?我们该如何设计实验电路让我们能观察到这个线圈的电磁感应现象呢?选择什么测量器材更便于我们观测?
引导学生根据上述的问题得出需要接入一个更直观反映电流变化的器件──小灯泡,根据它的亮度变化来反映电流的变化。
③激发思维
要让电流变化不难,比如将开关闭合(方便且变化明显),你认为通电瞬间可能观察到什么实验现象?小灯泡的亮度如何变化?是瞬间变亮还是逐渐变亮呢?你做出这种预测的依据是什么?
启发学生利用楞次定律去分析,引发思维冲突。
④改进电路
从实验中看到延迟现象了吗?为什么?大家分析一下,谈谈自己的看法。线圈中到底有没有电磁感应现象?当我们相信理论分析应该没问题时,那是不是延迟的时间太短,我们肉眼观察不出来呢?应该怎么办呢?你觉得应该通过什么办法来改进实验?
利用生活中赛跑的实例引导学生用比较法改进为如图4实验电路。
⑤解释现象
利用楞次定律分析,强调线圈此时相当于一个电源,正是线圈的这种阻碍作用,延迟A灯变亮的时间。
⑥得出概念
指出自感也是一种电磁感应现象。
(2)断电自感
①预测现象
问:线圈中电流增大时,会产生自感电动势,那么线圈中电流减小时,又会怎么样呢?我想答案是肯定的,是否也能用实验的方法得到证实呢?要达到电流减小的目的,只需要断开开关,此时从电路结构上看,A、B两灯组成一个回路,当电流减小时,如果线圈会产生自感电动势,根据楞次定律势必将阻碍电流的减小,你能预测一下断电瞬间可能观察到的实验现象吗?两灯是一起瞬间熄灭还是一起延迟熄灭呢?
引导学生利用楞次定律去分析,为再次引发思维冲突做准备。
②改进电路
我们没有观察到预期的实验现象,小灯泡熄灭真的没有出现延迟吗?是不是我们观察的方法有缺陷,如何改进实验电路让我们能观察到更明显的实验现象?
引导学生分析电路结构,综合考虑(构成回路又安全)想到将A灯移到导线回路,与线圈一起并联在电源两端的改进实验电路如图5。
③解释现象
A灯出现了“闪亮”说明什么?既然与开关已经断开,
为什么通过A灯的电流能比原先还要亮呢?到底谁在起作用呢?
线圈相当于一个电源,阻碍电流的减小,起到让A灯延迟熄灭的作用。闪亮恰好说明延迟。哪位同学能解释这一现象的原因?
引导学生利用楞次定律分析,强调线圈此时相当于一个电源,正是线圈中产生的这种阻碍作用,延迟A灯熄灭的时间。
④引出新知
既然与电源已经断绝关系,但我们还是能够看到灯泡出现闪亮,延迟熄灭,那么这个能量从哪里来呢?引导能量很可能储存于磁场中(磁场能),开关断开时,线圈中的电流从有到无,其中的磁场也是从有到无,此时线圈充当电源,阻碍电流减少,把磁场中的能量转化成电能。
(3)自感电动势及自感系数
①规律总结
通过实验和分析,发现线圈中电流发生变化时,线圈会产生自感电动势,那么自感电动势在电路中到底起到了什么作用?
引导学生体会当原电流增加时,自感电动势起到“反抗”作用;当原电流减少时,自感电动势起到“补偿”作用,总结得到自感电动势的作用是阻碍原电流的变化。启发学生“线圈不允许通过它的电流发生突变”,这一点有点像力学中物体的“惯性。并强调“阻碍”不是“阻止”,增加的最终还是得增加,减少的最终还是要减少,自感电动势延缓了电流变化的时间,体现了它“赖皮”的特性。
②理论探究
自感电动势的大小与什么因素有关呢?
引导学生运用法拉第电磁感应定律,对于给定的线圈回路(面积不变),磁通量的变化是由于磁场变化引起的,而磁场变化又是由于电流变化而变化,得到
。
③自主学习
自感系数大小的物理意义、决定因素、单位及科学家亨利的介绍。
标签:高二物理教案
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