优秀教案系列
第4节互感和自感
教学分析
教学分析
教学目标
1.物理观念:知道互感现象和自感现象都属于电磁感应现象。
2.科学思维:了解自感现象在生产生活中的应用并知道怎样预防其带来的不利影响。
3.科学探究:知道自感电动势大小受到哪些因素影响。
4.科学态度与责任:认识互感和自感是电磁感应的两种现象,感悟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观点。
评价目标
1.让学生分析课本中的自感互感现象,并以小组为单位,列举课本上没有的、生活中互感自感现象的应用,由学生互评的方式检测学生对教学目标1和教学目标2的达成情况。
2.通过提问课堂知识查看和练习题的完成情况,根据学生对练习题分析和计算的正确性,检测学生对教学目标3的达成情况。
3.要求学生独立总结本节课的收获,确保其能够从原理上掌握自感互感的分析思路以及两种现象的普遍规律性。根据学生的总结发言情况并辅助举手调查的方式检测学生对教学目标4的达成情况。
教学重难点
重点:
1.通过实验,观察并理解“通电自感”和“断电自感”。
2.通过实验观察和理论分析,体会物理规律的探究过程。
难点:“断电自感”灯泡闪亮的原因。
教学方法
复习回顾,教师讲授启发,小组讨论,相互评价。
课时安排
1课时
教学准备
手机、扩音器、多媒体课件。
教学
教学设计
一、情境导入
同学们,通过前3节的学习,我们已经初步掌握了“磁生电”的基本概念和基本原理,我们能用法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小,也能用楞次定律判断感应电流的方向,同时也了解了一些生活中的电磁感应现象。
今天这节课,我们继续深入研究生活中两个常见的电磁感应现象:互感和自感。
我们先一起来看一个实验:
两个线圈A、B之间并没有导线相连,线圈A与手机的音频输出端连接,线圈B与扩音器的输入端连接。把线圈A插入线圈B时就能在扩音器上听见由手机输出的声音,这是为什么?
二、新课讲授
(一)互感现象
图2.4-32
【演示实验1】【教师】这是两个大小不同的线圈A和B,两个线圈A、B之间并没有导线相连,小线圈可以套入大线圈。现在让小线圈A与手机的音频输出端连接,大线圈B与扩音器的输入端连接,如图2.4-32所示。实验时,先打开手机的音乐,再把A线圈插入B线圈,请同学们观察实验现象。
【学生】能听到音乐。
【教师】同学们都听到了音乐,声音来自扩音器。
两组线圈之间没有导线直接连接,却能在扩音器上听到手机播放的音乐。请同学们思考以下两个问题:①什么是音频信号?②为什么能在扩音器上听见由手机输出的音乐?
【学生】①手机输出的音频信号,是一种电流信号,它的大小和频率都在变化,可以认为是一种变化的电流。
②所以当音频信号流经A线圈时,A线圈中就产生了变化的磁场,变化的磁场使B线圈的磁通量发生变化,从而在B线圈中产生感应电流,这个电流让扩音器发出音乐。
【教师】最后再补充一个问题:感应电流的频率,与原电流的频率有什么关系呢?
【学生】二者频率相同,才能输出不变的音乐。
【教师】通过这个实验,我们发现:A线圈中变化的电流,会使得B线圈产生感应电流。那么反过来,B线圈中变化的电流,是否也会使A线圈中产生感应电流呢?同学们先猜想,再说明理由。
【学生】根据感应电流产生的条件,应该会产生。
【教师】答案是肯定的,实际上,在这个过程中,A、B两组线圈将会互相感应。在物理学中,把这个现象叫作互感,即当一个线圈中的电流变化时,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,这种感应电动势叫作互感电动势。
通过上面这个实验,我们发现互感现象会在两个线圈之间传递电流信号,那么在实际生活中还有哪些类似的现象呢?
【学生】可能会想到上节课学习的内容:电磁炉、探雷器、变压器。
无线充电变压器收音机的磁性天线
图2.4-33
【教师】确实如此,这些都用到了互感现象。互感现象不仅可以发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,像变压器;还可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。这个现象广泛应用于生活当中。
但在有的电力工程和电子电路中,互感现象有时会影响电路的正常工作,所以有时要设法减小电路间的互感。
互感的防止电路板线圈的双线绕法
图2.4-34
在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接,但是当一个线圈中的电流变化时,另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢?
图2.4-35
【学生】两个线圈之间并没有导线相连,但当一个线圈中的电流变化时,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。
【例题1