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1、2.4互感和自感一、新课导入演示实验1：没有和电源直接相连的灯泡能发光吗？教师：老师手上有一个连有闭合线圈的灯泡，在不接电源的情况下，能让灯 泡发光吗？学生:能。教师：启动电磁炉，将连有闭合线圈的灯泡靠近电磁炉。现象：灯泡一闪一闪。学生：哇。教师：效果不理想啊，因为电磁炉有保护机制，没有正常工作。拿出锅放上 电磁炉。现象：灯泡持续发光。教师：电磁炉内部是通有交流电的线圈，它使得接有灯泡的闭合线圈产生了 电流，此时好像电路和电路之间互相有了某种感觉。二、新课教学（-）互感现象L互感的定义教师：如图是法拉第发现电磁感应现象的实验装置。在这个实验中两个线圈 之间并没有导线相连，就好比刚才电磁炉中的线
2、圈和连有灯泡的线圈，当一个线 圈中的电流变化时（比如断开或者闭合开关时），它所产生的变化的磁场会在另 一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫作互感现象，这种感应电动势叫作互感 电动势。2 .互感的应用演示实验2：教师：老师手上有一个手机，平时我们听音乐时，可能会用到耳机，当手机 播放音频时，音频信号是以电流信号，通过音频线接到耳机播放出来的，现在老 师把音频线接到一个线圈A上，打开音乐，那线圈A里就会有变化的电流。这 里还有另一个线圈B,线圈B通过音频线与扩音器连接。当线圈B靠近线圈A 时，理论上也会发生刚才我们认识的互感现象，让我们一起见证“奇迹”，这就 是互感现象。互感现象在生活生产中有着广
3、泛的应用：变压器。他的结构中有两个线圈套在同一个铁芯上，其中一个线 圈通入变化的电流时，在另一个线圈中就会产生感应电动势，从而形成 感应电流。无线充电。无需电路直接相连，就能达到充电的效果。3 .互感的危害与防止互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电路间的互感。在数 据线上我们经常看到一个圆柱形的结构，这叫磁环，在电子电路中起到抗干扰的 作用。（二）自感现象教师：如果线圈M中的电流发生变化，除了会与线圈N里发生互感现象, 那在他自身的回路中磁通量也发生了变化，是不是也产生感应电动势呢？学生：能教师：接下来我们来体验一下。演示实验3：学生“千人震”实验教师：请问四节干电池会让你有触电
4、的感觉吗？学生：不会。教师：请几名学生上台体验一下（4人）。按电路图连接，这是线圈，（介绍实物电路结构），闭合开关，有没有电击感 觉？学生：没有。教师：断开开关呢？学生：有。现象：在断开开关时，学生体会到了明显电击的感觉。教师：开关已经断开，是谁提供了电流？学生：线圈。教师引导：当我们闭合开关后，线圈和人体中都会有向左的电流。由于人体 电阻相对较大，电流相对较小。当开关断开的瞬间，通过线圈的电流减小，使得 穿过线圈的磁通量迅速减小。根据楞次定律，“增反减同”，线圈中产生的感应电 动势以及感应电流的方向应该与原电流方向相同，从而就阻碍线圈中的电流减小。 而此时开关已经断开，这个电流只能通过人体形
5、成回路，并且此时的电流比之前 通过人体的还大，所以会有电击的感觉。1 .自感现象的定义教师：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发 出感应电动势。这种现象称为自感现象，由于自感而产生的感应电动势叫作自感 电动势。以上自感现象是在断开开关时发生，我们把这种自感现象称为断电自感。教师：根据刚才的分析，我们发现开关闭合时和开关断开瞬间，流过人体的 电流方向是相反的，但是刚才被电击的同学显然感受不到电流方向的变化，那么 我们能用什么方法来进一步验证呢？学生实验4：验证断电自感时电流的方向教师：大家桌上有如图所示的一些电学器材，其中包括两个发光二极管，我 们知道二极管在电流导通方面
6、有什么特性？学生：具有单向导通性。教师：老师在给大家准备时，故意让两个并联的二极管导通方向相反。（理 论分析亮灯情况）学生描述现象：闭合开关，红灯亮，断开开关瞬间，绿灯闪了一下。教师：刚才大家做的实验只能看出电流的方向，接下来我们进一步来观察一 下电流大小的变化。我们用电流传感器替换二极管的位置。同时将磁传感器放在 线圈附近。现象：得到I-t图像和B-t图像。学生阐述I-t图像现象（引导）：流过电流传感器的电流先是正向的，断开开 关时电流瞬间消失了吗？学生：没有。教师：是的，只不过这时的感应电流对于传感器来讲变成反向电流，然后逐 渐较小。教师：反向的电流以及电动势是谁产生的？学生：线圈产生的。
7、教师：逐渐减小而不是瞬间消失，说明自感电动势只是阻碍了线圈原来电流 减小，而不是阻止。学生阐述Bt图像现象（引导）：线圈周围的磁场逐渐减弱。教师：现在大家应该知道，当开关断开时，已经没有和干电池相连，使绿灯 闪了一下得感应电流的能量是哪里来的？学生：断开开关后，是因为线圈中储存的磁场能被释放出来，使得绿灯闪了 一下。教师：断开开关时电流会变化，从而会有自感现象，那么闭合开关也是一个 电流变化的过程，是否也有自感现象呢？演示实验5：演示通电自感现象教师：如图所示小灯泡4与电感线圈串联，当闭合开关时，小灯泡会立刻 发光吗？学生：能？不能？教师：（介绍实物电路结构）现象：灯泡4发光，有点延时。教师：
8、是否有自感现象？学生：有。教师：你们这样很容易被带节奏哦，“没有对比就不知道差距”，我们可以设 置对照组。标置对照组：图中4和4是两个完全相同的小灯泡。闭合开关之后，先调 节H使两个小灯泡一样亮。然后断开开关S,当再闭合S时可以看到两个灯泡点 亮的情况是不一样的？现象：A2立刻就正常发光了，但A/却是逐渐变亮，延迟了一会儿才正常发 光的。这是为什么呢？教师（引导）：在闭合开关的瞬间通过线圈的电流增大，使得穿过线圈的磁 通量增大。由楞次定律此时在线圈中会产生的自感电动势与原来电流方向相反, 也就是阻碍线圈中的电流的增大。所以与线圈串联的小灯泡不会立刻亮起来，而 是随着电流的增大逐渐亮起来。我们把
9、这种自感现象称为通电自感。教师：为了避免是灯泡本身原因导致发光有先后，我们进一步将两个电流传 感器分别与两个小灯泡替换，通过数字实验室来得到闭合开关前后流过传感器的 电流变化情况。通过将磁传感器放在线圈附近。现象：得到I-t图像和B-t图像。阐述14图像现象（引导）：没有线圈的支路，电流瞬间增大；有线圈的支路， 由于有自感现象，电流逐渐增大。所以我们刚才观察到小灯泡逐渐发光。教师：当闭合开关后，这个小灯泡并不会马上发光，那这部分电能哪里去了 呢？阐述Bt图像现象（引导）：我们观察到线圈周围的磁场逐渐增强，说明电能中的一部分以磁场能的形式 储存在了线圈中。实验归纳：这两个实验可以说明，当线圈回路
10、本身的电流发生变化时，回路 中会产生感应电流，总是阻碍原电流的变化，即仍然遵循增反减同的规律。2 .自感的应用与防止应用日光灯的镇流器，就是利用这个原理来产生启动时所需要的高电压的。危害生活生产中很多电路中都有大型线圈，在切断电路的瞬间会产生很高的自感 电动势，使开关附近的空气被电离击穿形成电弧。电弧会把开关烧坏，甚至引起 火灾。防止油浸开关：把开关放在绝缘性良好的油中防止空气被击穿。（三）自感系数自感电动际也是感应电动势，我们知道感应电动势的大小与磁通量的变化率 成正比，而线圈的磁通量变化是由于电流变化引起的，所以磁通量的变化率正比 于电流的变化率，即A /oc 一At At因此自感电动势正比于电流的变化率，即写成等式，就是/E = L 式子中比例系数L称为自感系数，单位是亨利用”表示。自感系数的大小 取决于线圈的大小，形状，匝数，是否带有铁芯等因素。自感系数体现了线圈 对电流变化的阻碍作用。