“自感”教学设计

“自感”教学设计 浙江余姚市第四中学　马利明 根据新课程标准，讲述自感现象有以下两种方案：一种是先演示再分析，最后介绍应用。这样讲思路清晰易于被学生接受。另一种方案是先分析实验电路，提出问题，再利用学过的电磁感应知识引导学生作出预测，然后再进行实验验证。这种方法适于基础好的学生，既能提高分析问题的能力，又能使学生理解自感发生的物理原因。但不管使用哪种方案都要使学生理解：①导体本身电流变化，引起磁通量变化，这是产生自感现象的原因；②自感电动势的作用是阻碍电流变化。 借鉴传统讲授方案的优点，结合新课改理念，体现“自主、合作、探究”思想，本节课作如下处理。 一、复习引入，实验开路 1．问题 从几种不同形式的电磁感应现象中，你认为要产生电感应现象的最重要的条件是什么？ 穿过回路的磁通量发生变化，即只要即可。 2．演示镇流器“触电” 如图1让学生用手捏住导线裸露部分搭接电池组两极体会有什么感觉？并作分析（有触电感觉，说明AB间有高压，这高压从何而来？值得深思）。 分析　“电键”搭接以后，线圈中存在稳定的很强的电流I，故线圈内部铁芯中存在很强的磁场穿过线圈的磁通量很大；而当断开瞬间，在很短的Δt时间内，线圈中电流迅速减小到零，则穿过线圈的磁通量也迅速减小到零，由于Δt很小，故对线圈来说值很大，即线圈上产生了很高的感应电动势。这就是引起有触电感觉的高压来源。 3．建立概念 上述现象属于一种特殊的电磁感应现象。是指穿过电路的Φ的变化是由于通过导体本身的电流发生变化引起的。这种由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。 二、进入正题，探索原因 通过刚才实验，同学们已有了自感现象感性认识，我们试着用其他的方法来再现自感现象。 首先，如图2甲，提出一个实验构思，请大家评判是否合理？如果不合理，请你提出改进方案。 说明　R为限流电阻，且已调节好，使通电后A1、A2正常发光且亮度相同。 思考　S闭合瞬时会出现什么现象？（A1立即变亮，A2逐渐变亮） 实验　验证了同学们的猜测是正确的。 思考　为什么会出现这种现象？ 由楞次定律，在通电瞬间，线圈中电流增大时，穿过线圈的磁通量增加，线圈中产生感应电动势（自感电动势），它阻碍了线圈中电流的增大，推迟了电流达到正常值的时间，因此出现A2逐渐变亮的。这种阻碍有别于阻止，A2的电流最终达到正常值。 创新　S接通会产生自感现象，自感电动势阻碍电流增大。如果不断通断开关，会出现什么现象？ A2一直较暗或不亮，A1亮暗情况正常。 提问　原因是什么？ 通电自感实验，说明自感电动势对电流增大的阻碍作用。我们知道电流的变化包括增大和减小。电流增大有自感现象，电流减小时是否有自感现象？我们改装电路成为断电自感演示电路（图3） 演示　S闭合后打开 现象　灯泡闪亮一下逐渐熄灭 解释　开关断开时，线圈中产生自感现象，线圈和灯泡组成闭合回路中有电流流过（线圈改为可拆变压器400匝） 结论　不管是导体本身电流的增大也好或才是减小也好，产生自感现象关键在于线圈中的磁通量发生变化。在线圈中电流减小时自感电动势对其也有阻碍作用。由此可知：自感电动势的作用便是阻碍线圈中电流的变化。 问题　自感现象中产生的自感电动势与哪些因素有关？ 通过反复实验和分析得出：流过导体本身的电流变化越快，穿过线圈的磁通量变化就越快，自感电动势也就越大，反之则越小。 即 大量实验还发现，不同线圈在电流变化快慢相同的情况下，产生的自感电动势不同，这种特性在电学中用一个叫做自感系数的物理量来表示，符号为L，它是用来反映线圈对电流阻碍作用大小的物理量。 再演示所用可拆变压器的一组线圈做两个实验： 1．有铁芯 2．去掉铁芯 事实说明：在同等条件下，有铁心，匝数多时L大，产生的E大。自感系数的大小还跟其他的因素有关，为同学们提出了课外探究课题。 三、课件小结，引发思考 课堂小结（略） 展示：多媒体课件 研究和探索问题： 1．有否比双线绕法更好的方案来解决精密电阻的自感问题。 2．探究自感系数与线圈匝数之间的关系。 3．探索日光灯工作原理。