全日制普通级中学教科书（试验修订本·必修加选修）物理第二册教案 金华二中 冯沾亮
五 自感现象
【教学目标】
1、知识目标
(1)知道什么是自感现象和自感电动势；
(2)知道自感系数L是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位； (3)知道自感现象利和弊，以及对它们的利用和防止。 2、能力目标
(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)通过自感现象的利弊学习，培养学生客观全面认识问题的能力。 3、德育目标
自感是电磁感应现象的特例，使学生初步形成特殊现象中有它的普遍规律，而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义认识。 【教学重点】
(1)自感现象； (2)自感系数。 【教学难点】
分析自感现象。 【教学方法】
通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验。 【教具准备】
自感现象示教板、CAI课件。 【课时安排】
1课时 【教学过程】
一、导入新课
产生电磁感应现象的条件是磁通量发生变化，引起磁通量变化的原因是多种多样的，有一种叫做自感现象的特殊情形。
问题：如图所示，当K接通、断开瞬间是否有电磁感应现象发生? 总结：L1、L2既是引起电磁感应现象的“原线圈”，又是产生感生电动势的“副线圈”，这种现象就是自感。本节课我们就一起来学习这种现象。
二、新课教学
1、自感现象实验 (1)通电自感现象
【实验1】出示示教板，画出电路图(如图所示)，A1、A2是规格完全一样的灯泡，闭合电键S，调变阻器的电阻，使A1、A2亮度相同，再调节R1使两灯正常发光。
(实验反复几次)
问题：S闭合时，观察到什么现象?
结果：跟变阻器R串联的灯泡A2立刻正常发光，而跟有铁芯的线圈L串联的灯泡A1
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是逐渐亮起来的。.
分析：电路接通时，电流由0开始增加，穿过L的磁通量随着增加，线圈L中产生感应电动势，方向跟原来的电流方向相反，阻碍电流增加，即推迟了电流达正常值的时间，所以通过A1的电流只能逐渐增大，灯泡A1只能逐渐亮起来。
(2)断电自感现象
【实验2】出示示教板，屏幕上打出电路图，如图所示，演示断电自感。
(反复演示几次，引导学生观察现象) 问题：观察到什么现象?
结果：S断开时，A灯突然闪亮一下后才熄灭。 问题：为什么A灯不立刻熄灭? (提醒学生这时出现了新电源，电源在哪里?电动势方向又如何?)
分析：断开电路时，灯泡A要过一会儿才逐渐熄灭，这是由于电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱，穿过线圈的磁通量也就很快地减少，因而在线圈中产生感应电动势。虽然这时电源已经断开，但线圈L和灯泡A组成了闭合电路，在这个电路中有感应电流通过，所以灯泡不会立即熄灭。
总结：①S断开时，L中电流突然减弱，穿过线圈中的磁通量减弱，L中产生感应电动势，方向与原电流方向相同，阻碍电流减小，L相当于一个电源，此时L与A构成回路，故A中还有一段持续电流。②灯A闪亮一下，说明过A电流比原来大。
讨论：这种电路中，A灯一定闪亮吗?
分析：不一定，只有原来iL＞iA才有，当iL≤iA时，只看到灯A熄灭落后于S断开(而这时没有比较，无法区分)。
2、自感电动势
从上述两个实验可以看出，当导体中的电流发生变化时，导体本身就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化的。
(1)自感现象
这种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)自感电动势 ①概念
在自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。 ②公式
自感电动势的大小和其他感应电动势一样，跟穿过线圈的磁通量变化的快慢有关系。线圈的磁场是由电流产生的，对于同一个线圈来说，电流变化得快，穿过线圈的磁通量也就变化得快，线圈中产生的自感电动势就大；反之，电流变化得慢，产生的自感电动势就小。
自感电动势也遵从法拉第电磁感应定律。 对于线圈，Φ＝BS，Φ∝B，B∝I，得出
ΦI∝ tt由法拉第电磁感应定律E＝N
Φ t 2
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E＝L
I t所以，自感电动势的大小与线圈中电流变化的快慢有关。 ③自感电动势方向
由楞次定律得，自感电动势的方向要阻碍原电流的变化。 (3)自感
对于同一个线圈来说，电流变化得快，穿过线圈的磁通量也就变化得快，线圈中产生的自感电动势就大。对于不同的线圈，在电流变化快慢相同的情况下，产生的自感电动势是不同的。
①概念
电学中用自感系数来表示线圈的这种特性，自感系数简称自感或电感。 ②意义
L的大小表明了线圈对电流变化的阻碍作用大小，反映了线圈对电流变化的延时作用的强弱。
在力学中“质量”反映了物体惯性的大小(阻碍速度变化的作用)；在电磁学中，L反映“电磁惯性”的大小，阻碍电流变化的作用，两者对比揭示了物理学中的对称美。
③单位
自感系数的单位是亨利，简称亨，符号是H。如果通过线圈的电流在1s内改变1A时，产生的自感电动势是1V，这个线圈的自感系数就是1H。
亨利这个单位较大，常用的较小单位有毫亨（mH）和微亨（μH）。
－
1mH＝103H
－
1μH＝106H ④决定因素
线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、匝数等因素有关系。线圈的横截面积越大，线圈越长，匝数越密，它的自感系数就越大。另外，有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。
3、自感的应用和防止 (1)应用
自感现象在各种电器设备和无线电设备中有着广泛的应用。自感线圈是交变电流路中的重要元件。在无线电设备中，用它和电容器组成振荡电路，以发射电磁波。日光灯电路中的镇流器，也是利用自感现象制成的。
(2)防止
自感现象也有不利的一面。自感系数很大而电流又很强的电路（如大型电动机的定子绕组）中，在切断电路的瞬间，由于电流在很短时间内发生很大变化，会产生很高的自感
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电动势，使开关的闸刀和固定的夹片之间的空气电离而变成导体，形成电弧。这会烧坏开关，甚至危及工作人员的安全。因此，切断这类电路时必须采取特制的安全开关。常见的安全开关是将开关放在绝缘性能良好的油中，防止电弧的产生，保证安全。
制造精密电阻时，为了消除使用过程中因电流变化引起的自感现象，往往采用双线绕法，如图所示。由于两根平行导线的电流方向相反，它们的电流相互抵消，从而可以使自感现象的影响减弱到可以忽略的程度。
三、小 结
本节课我们学习了一种特殊的电磁感应现象──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。自感现象同样服从楞次定律和法拉第电磁感应定律，但它也有自身的特点，自感电动势的大小与电流变化的快慢有关，方向阻碍原电流的变化。
在实际中自感现象有有利的一面，也有不利的一面。
自感现象也可以用能量守恒定律的观点去理解，当自感电动势阻碍电流增加时，电场能变成磁场能储存在线圈中，而在阻碍电流减少时，磁场能转化成电场能从线圈中释放出来。
四、作 业
阅读本节教材。
【板书设计】 五 自感现象
1、自感现象实验 (1)通电自感现象 ①演示 ②分析
(2)断电自感现象 ①演示 ②分析
2、自感电动势 (1)自感现象
这种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)自感电动势 ①概念
在自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。 ②公式
E＝L
I t自感电动势的大小与线圈中电流变化的快慢有关。 ③自感电动势方向
由楞次定律得，自感电动势的方向要阻碍原电流的变化。 (3)自感 ①概念
电学中用自感系数来表示线圈的这种特性，自感系数简称自感或电感。 ②意义
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L的大小表明了线圈对电流变化的阻碍作用大小，反映了线圈对电流变化的延时作用的强弱。
③单位
自感系数的单位是亨利，简称亨，符号是H。 常用的较小单位有毫亨（mH）和微亨（μH）。
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1mH＝103H
－
1μH＝106H ④决定因素
线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、匝数等因素有关系。 3、自感的应用和防止 (1)应用
交流电路中的重要元件。如在振荡电路、日光灯电路中。 (2)防止
防止电弧的产生，保证安全。
【教材分析】
①自感电动势大小E＝L
I教材不要求学生掌握，但给出公式再结合课本的定性说t明，更容易学生掌握。
②自感现象也可以用能量守恒定律的观点去理解，当自感电动势阻碍电流增加时，电场能变成磁场能储存在线圈中，而在阻碍电流减少时，磁场能转化成电场能从线圈中释放出来。
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