实验1 (演示P25实验)出示自感演示器,通电自感。
提出问题:闭合S瞬间,会有什么现象呢?引导学生做预测,然后进行实验。(实验前事先闭合开关S,调节变阻器R和R1使两灯正常发光,然后断开开关,准备好实验)。开始做实验,闭合开关S,提示学生注意观察现象
观察到的现象:在闭合开关S瞬间,灯A2立刻正常发光,A1比A2迟一段时间才正常发光。 学思考现象原因。请学生分析现象原因。
总结: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,既阻碍线圈中电流的变化,故通过A1的电流不能立即增大,灯A1的亮度只能慢慢增加,最终与A2相同。 实验2(演示课本P26实验)断电自感
先给学生几分钟时间看课本实验,预测实验现象,是回答课本思考与讨论问题。 3.结论:
小结:线圈中电流发生变化时,自身产生感应电动势,这个感应电动势阻碍原电流的变化。 自感现象:由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。 自感电动势:自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。 4.磁场的能量
问题情景:在图4.6---4中,开关断开后,灯泡的发光还能持续一段时间,有时甚至比开关断开前更亮,这时
灯泡的能量是从哪里来的呢?
教师引导学生分析,电源断开以后,线圈中电流不会立即消失,这时的电流仍然可以做功,说明线圈
储存能量。当开关闭合时,线圈中的电流从无到有,其中的磁场也是从天到有,这可以看作电源把能量输送到磁场,储存在磁场中。这里我们知识一个合理的假设,有关电磁场能量的直接式样验证,要在我们认识了电磁波之后才有可能。 5.自感现象的理解:
线圈中电流的变化不能在瞬间完成,即不能“突变”。也可以说线圈能体现电的惯性 6.自感的应用与防止:
应用:日光灯 防止:变压器、电动机 (三)自感系数
问题情景:我们都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,那么就是说,自感电动势也应正比于穿过线圈的磁通量的变化率,即:E∝△Φ/△t,而磁场的强弱又正比于电流的强弱,即磁通量的变化正比于电流的变化。所以也可以说,自感电动势正比于电流的变化率。即E∝△I/△t写成等式即:E=L△I/△t
2.自感系数,简称自感或电感,用字母L表示。影响因素:形状、长短、匝数、有无铁芯。 3.单位:亨利 符号:H 常用单位:毫亨(mH) 微亨(μH) (四)实例探究
【例1】如图所示,电路甲、乙中,电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,接通S,使电路达到稳定,灯泡D发光。则(AD)
A.在电路甲中,断开S,D将逐渐变暗
B.在电路甲中,断开S,D将先变得更亮,然后渐渐变暗
C.在电路乙中,断开S,D将渐渐变暗
D.在电路乙中,断开S,D将变得更亮,然后渐渐变暗
【例2】如图所示,自感线圈的自感系数很大,电阻为零。电键K原来
是合上的,在K断开后,分析:
(1)若R1>R2,灯泡的亮度怎样变化? (2)若R1<R2,灯泡的亮度怎样变化? 巩固练习
1.下列关于自感现象的说法中,正确的是(ACD)
A.自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 B.线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反 C.线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关 D.加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大 2.关于线圈的自感系数,下面说法正确的是(D) A.线圈的自感系数越大,自感电动势一定越大 B.线圈中电流等于零时,自感系数也等于零 C.线圈中电流变化越快,自感系数越大
D.线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定
4.如图所示,L为一个自感系数大的自感线圈,开关闭合后,小灯能正常发光,那么闭合开关和断开开关的瞬间,能观察到的现象分别是(A)
A.小灯逐渐变亮,小灯立即熄灭 B.小灯立即亮,小灯立即熄灭
C.小灯逐渐变亮,小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭 D.小灯立即亮,小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭 六、课堂小结
1、自感现象是电磁感应现象中特殊情形,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。 七、布置作业: 课后习题
4.7 涡流
教学目标
(一)知识与技能
1.知道涡流是如何产生的。
2.知道涡流对我们有不利和有利的两方面,以及如何利用和防止。 3.知道电磁阻尼和电磁驱动。 (二)过程与方法
培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。 (三)情感、态度与价值观
培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。 教学重点、难点 教学重点
1.涡流的概念及其应用。
2.电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。 ★教学难点
电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。 教学方法
通过演示实验,引导学生观察现象、分析实验 教学手段
电机、变压器铁芯、演示涡流生热装置(可拆变压器)、电磁阻尼演示装置(示教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁),电磁驱动演示装置(U形磁铁、能绕轴转动的铝框)。 教学活动
(一)引入新课
出示电动机、变压器铁芯,引导学生仔细观察其铁芯有什么特点? 它们的铁芯都不是整块金属,而是由许多薄片叠合而成的。
为什么要这样做呢?用一个整块的金属做铁心不是更省事儿?学习了涡流的知识,同学们就会知道其中的奥秘。
(二)进行新课 1、涡流
[演示1]涡流生热实验。
在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2mm的铁板,铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。在原线圈接交流电。几分钟后,让学生摸摸铁芯和铁板,比较它们的温度,报告给全班同学。
为什么铁芯和铁板会发热呢?原来在铁芯和铁板中有涡流产生。安排学生阅读教材,了解什么叫涡流?
当线圈中的电流发生变化时,这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡,所以叫做涡流。
课件演示,涡流的产生过程,增强学生的感性认识。
因为铁板中的涡流很强,会产生大量的热。而铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片之内,回路的电阻很大,涡流大为减弱,涡流产生的热量也减少。 2、电磁阻尼
阅读教材30页上的“思考与讨论”,分组讨论,然后发表自己的见解。 导体在磁场中运动时,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力的方向总是阻
碍导体的运动,这种现象称为电磁阻尼。
[演示2]电磁阻尼。
按照教材“做一做”中叙述的内容,演示电表指针在偏转过程中受到的电磁阻尼现象。
[演示3]如图所示,弹簧下端悬挂一根磁铁,将磁铁托起到某高度后释放,磁铁能振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一固定线圈,磁铁会很快停下来。上述现象说明了什么?
当磁铁穿过固定的闭合线圈时,在闭合线圈中会产生感应电流,感应电流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开,也就是磁铁振动时除了空气阻力外,还有线圈的磁场力作为阻力,安培阻力较相对较大,因而磁铁会很快停下来。 3、电磁驱动
[演示4]电磁驱动。
演示教材31页的演示实验。引导学生观察并解释实验现象。
磁场相对于导体运动时,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来,这种现象称为电磁驱动。
交流感应电动机就是应用电磁驱动的原理工作的。简要介绍交流感应电动机的工作过程。 (四)实例探究
【例1】如图所示是高频焊接原理示意图.线圈中通以高频变化的电流时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,感应电流通过焊缝产生大量热量,将金属融化,把工件焊接在一起,而工件其他部分发热很少,以下说法正确的是(AD)
A.电流变化的频率越高,焊缝处的温度升高的越快 B.电流变化的频率越低,焊缝处的温度升高的越快 C.工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小 D.工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大
巩固练习
1.如图所示,一块长方形光滑铝板水平放在桌面上,铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁,一质量分布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动,则(B)
A.铝环的滚动速度将越来越小 B.铝环将保持匀速滚动
C.铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极
D.铝环的运动速率会改变,但运动方向将不会发生改变
2.如图所示,闭合金属环从曲面上h高处滚下,又沿曲面的另一侧上升,设环的初速为零,摩擦不计,曲面处在图示磁场中,则(BD)
A.若是匀强磁场,环滚上的高度小于h B.若是匀强磁场,环滚上的高度等于h C.若是非匀强磁场,环滚上的高度等于h D.若是非匀强磁场,环滚上的高度小于h
3.如图所示,在光滑水平面上固定一条形磁铁,有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动,如果发现小球做减速运动,则小球的材料可能是(CD)
A.铁 B.木 C.铜 D.铝
4.如图所示,圆形金属环竖直固定穿套在光滑水平导轨上,条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动,其轴线在圆环圆心,与环面垂直,则磁铁在穿过环过程中,做___减速___运动.(选填“加速”、“匀速”或“减速”)
5.如图所示,在O点正下方有一个具有理想边界的磁场,铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B.不考虑空气阻力,则下列说法正确的是(B)
A.A、B两点在同一水平线 B.A点高于B点
C.A点低于B点 D.铜环将做等幅摆动
作业
1、认真阅读教材。
2、思考并完成“问题与练习”中的习题。
3、收集“涡流的利用和防止”方面的资料,课后交流。