《电工基础》教案磁与电磁感应.docx

第四章 磁与电磁感应4.1 磁感应强度和磁通一、教学目标1、了解磁场、磁感线的概念。2、了解载流体与线圈产生的磁场。3、了解磁感应强度、磁通的概念。二、教学重点、难点分析重点：磁感应强度是描述磁场性质的物理量，建立磁感强度的根本概念。难点：建立磁感强度的根本概念。三、教具条形磁铁；蹄形磁铁；针形磁铁；通电直导线；通电线圈；通电螺线管。电化教学设备。四、教学方法讲授法，演示法，多媒体课件。五、教学过程.导入复习电场，为用类比法建立磁感应强度概念作预备。提问：电场的根本特性是什么？对其中的电荷有电场力的作用。空间有点电场 Q 建立的电场，如在其中的 A 点放一个检验电荷 q1，受电场力 F1，如改放电荷 q2，受电场力 F2，则为恒量，反映场的性质，叫电场强度。II. 课FF1 与 2qq12有何关系，说明什么？比值一、磁体与磁感线复习稳固旧学问，扩大学习学问提问一：同学们在初中的学习中都了解到了哪些关于磁体、磁场的学问啊？ 答：略。1归纳明确根本概念：某些物体具有吸引铁、镍、钴等物质的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体。常见的磁体有条形磁铁、马蹄形磁铁和针形磁铁。磁铁两端的磁性最强，磁性最强的地方叫磁极。分别是南极，用S 表示；北极，用 N 表示。1、磁场提问二：两个磁体相互接近时，它们之间的作用遵循什么规律？ 答：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。观看： 同名磁极,异名磁极的相互作用.进一步加深感性生疏. 提问三：磁体之间的相互作用是怎样发生的？答：磁体之间的相互作用是同过磁场发生的。提问四：只有磁铁可以产生磁场吗？答：电流也可以产生磁场。明确概念：磁极之间的作用力是通过磁极四周的磁场传递的。在磁力作用的空间，有一种特别的物质叫磁场。学生争论：电荷之间的相互作用是通过电场；磁体之间的相互作用是通过磁场。电场和磁场一样都是一种物质。2、磁感线设问：电场分布可以用电力线来描述，那么磁场如何描述呢？ 观看: 如图 1 条形磁铁四周小磁针静止时 N极所指的方向是不同的.说明: 磁场中各点有不同的磁场方向.设问: 磁场中各点的磁场方向如何判定呢? 将一个小磁针放在磁场中某一点,小磁针静止时,北极 N 所指的方向,就是该点的磁场方向.设问: 如何形象地描写磁场中各点的磁场方向?图 1正像电场中可以利用电力线来形象地描写各点的电场方向一样,在磁场中可以利用磁感线来形象地描写各点的磁场方向.磁感线: 是在磁场中画出一些有方向的曲线,在这些曲线上,每点的曲线方向,亦即2该点的切线方向都有跟该点的磁场方向一样. 磁感线的特性：（1） 磁场的强弱可用磁感线的疏密表示，磁感线密的地方磁场强；疏的地方磁场弱。（2） 在磁铁外部，磁感线从 N 极到 S 极；在磁铁内部，磁感线从 S 极到N 极。磁感线是闭合曲线。（3） 磁感线不相交。二、电流的磁效应图 2 条形磁铁磁场分布通电导体的四周存在磁场，这种现象叫电流的磁效应。 磁场方向打算于电流方向，可以用右手螺旋定则来推断。1、通电长直导线的磁场方向右手螺旋法则： 右手握住导线并把拇指伸开，用拇指指向电流方向，那么四指围绕的方向就是磁场方向磁感线方向，如图 3 所示。图 3 通电长直导线的磁场方向2、通电螺线管的磁场方向右手螺旋法则：右手握住螺线管并把拇指伸开，弯曲的四指指向电流方向，拇指所指方向就是磁场北极N 的方向，如图 4 所示。三、磁感应强度和磁通图 4 通电螺线管的磁场方向观看试验： 如图 5 所示（1） 试验说明通电直导线垂直放置在确定的磁场中受到的磁场力 F 跟通过3的电流强度 I 和导线长度 L 成正比，或者说跟 I·L 的乘积成正比。这就是说无论怎样转变电流强度 I 和导线长度 L，乘积 IL 增大多少倍，则 F 也增大多少倍。比值 F/IL 是恒量。图 5 通电导线在磁场中受力（2） 假设转变在磁场中的位置，垂直磁场放置的通电导线 F/IL 比值又会是的恒量。说明：F/IL 反映了磁场的特性。正如电场特性用电场强度来描述一样，磁场特性用一个的物理量磁感应强度来描述。1、磁感应强度（1） 定义：在磁场中垂直于此磁场方向的通电导线，所受到的磁场力 F 跟电流强度 I 和导线长度 L 的乘积 IL 的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度， 用 B 表示。（2） 计算公式：BF磁感应强度定义式IL式 4-1（3） 矢量：B 的方向与磁场方向一样，即与小磁针 N 极受力方向一样。（4） 单位：特斯拉T。匀强磁场：假设磁场中各点的磁感应强度 B 的大小和方向完全一样，那么这种磁场叫做匀强磁场。其磁感线平行且等距。2、磁通在后面的电学学习中，我们要争论穿过某一个面的磁场状况。我们知道，磁场的强弱即磁感应强度可以用磁感线的疏密来表示。假设一个面积为 S 的面垂直一个磁感应强度为 B 的匀强磁场放置，则穿过这个面的磁感线的条数就是确定的。我们把 B 与 S 的乘积叫做穿过这个面的磁通量。（1） 定义：磁感应强度 B 和其垂直的某一截面积 S 的乘积，叫做穿过该面4积的磁通量，用 表示。（2） 计算公式：F = BS 磁通定义式式 4-2（3） 单位：韦伯Wb1Wb=1T·m2留意：由式 4-2 可得 B = F ，这说明在匀强磁场中，磁感应强度就是与磁场S垂直的单位面积上的磁通。所以，磁感应强度又叫做磁通密度简称磁密。III. 例题讲解，稳固练习略。见教材§4-1 例题 1，例题 2IV. 小结（1） 磁感应强度既反映了磁场的强弱又反映了磁场的方向，它和磁通量都是描述磁场性质的物理量，应留意定义中所规定的条件，对其单位也应加强记忆。（2） 磁通量的计算很简洁，只要知道匀强磁场的磁感应强度 B 和所争论面的面积 S，在面与磁场方向垂直的条件下 =B·S不垂直可将面积做垂直磁场方向上的投影。磁通量是表示穿过争论面的磁感线条数的多少。在今后的应用中往往依据穿过面的净磁感线条数的多少定性推断穿过该面的磁通量的大小。V. 作业略。4.2 磁场强度一、教学目标1、了解磁导律、磁场强度的概念。2、了解集中常见载流导体的磁场强度。二、教学重点、难点分析重点：1、磁场强度概念的建立。2、几种常见载流导体的磁场强度计算。难点：1、磁场强度概念的建立。5三、教具电化教学设备。四、教学方法讲授法，多媒体课件。五、教学过程.导入复习 4.1 节磁感应强度与磁通量的内容。提问：通电导体四周存在磁场，磁场的方向如何推断？ 答：右手螺旋法则。作课堂练习提问：磁感应强度的概念是什么？如何计算？方向如何推断？答：1定义：在磁场中垂直于此磁场方向的通电导线，所受到的磁场力F 跟电流强度 I 和导线长度 L 的乘积 IL 的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度，用 B 表示。（2） 计算公式：B = F磁感应强度定义式IL式 4-1（3） 矢量：B 的方向与磁场方向一样，即与小磁针 N 极受力方向一样。推断方法同磁场方向推断方法。II. 课一、磁导率1含义：物质导磁性能的强弱用磁导率m 表示。 m 的单位是亨利每米， 符号为 H/m。2意义：在一样条件下，m 值越大，磁感应强度 B 越大，磁场越强；m 值越小，磁感应强度 B 越小，磁场越弱。（3） 相对磁导率真空中的磁导率是一个常数， m0 = 4p ´10-7 H / m ，为了便于对各种物质的导磁性能进展比较，以真空中的磁导率m 为基准，将其它物质的磁导率m 和m 0比较，其比值叫相对磁导率，用m r 表示，即：mmr = m0（4） 分类：依据相对磁导率m 的大小，可将物质分为三类：r分类mr作用举例顺磁物质m 略大于 1r空气、氧、锡、铝、对磁场影响不大。铅等反磁物质m 1r在磁场中放置反磁物质，磁感应器强度 B 减小。氢、铜、石墨、银、锌等铁磁物质m1r在磁场中放置铁磁物质，可铁、钢、铸铁、镍、使磁感应器强度 B 增加几钴等千甚至几万倍。表 1二磁场强度1、定义：磁场中某点的磁场强度等于该点磁感应强度与介质磁导率 m 的比值，用字母 H 表示。2、计算公式： H = Bm3、矢量：方向与该点磁感应强度的方向一样。三、几种常见载流导体的磁场强度1、载流长直导线A. 计算大小：在载流长直导线产生的磁场中，有一点 P，它与导线的距离为 r，如图4-9 所示见教材。试验证明该点磁场强度的大小与导线中的电流成正比，与 r 成反比，即H =I2p r式 4-4B. 方向推断：右手螺旋法则。2、载流螺线管A. 计算大小：假设螺线管的匝数为N，长度为 L，通电电流为 I，如图 4-10所示见教材。理论和试验证明，其内部磁场强度为：HNI L式 4-5B. 方向推断：右手螺旋法则。III. 例题讲解，稳固练习略。见教材§4-2 例题 1，例题 2留意：在本章学习中，接触的概念、定义、单位较多，在进展计算时留意公式的正确使用，单位代入要使用国际标准单位。IV. 小结（1） 依据物质磁导率的不同，可以将物质分为顺磁物质、反磁物质、铁磁物质三类。复习表 1。（2） 磁场强度的概念、数值计算、方向推断。（3） 载流长直导线、载流螺线管所产生磁场强度的计算与方向推断。V. 作业略。4.3 磁路的欧姆定律一、教学目标1、了解磁路及磁路的欧姆定律。二、教学重点、难点分析无。本节内容了解即可。 三、教具电化教学设备。四、教学方法讲授法，多媒体课件。五、教学过程.复习提问（1） 依据物质磁导率的不同，可以将物质分为顺磁物质、反磁物质、铁磁物质三类。分类m作用举例r空气、氧、锡、铝、顺磁物质m 略大于 1 对磁场影响不大。r在磁场中放置反磁物质，磁铅等氢、铜、石墨、银、反磁物质m 1r感应器强度 B 减小。在磁场中放置铁磁物质，可锌等铁、钢、铸铁、镍、铁磁物质m r 1使磁感应器强度B 增加几千钴等甚至几万倍。（2） 磁场强度的概念、数值计算、方向推断。II. 课一、磁路磁通所经过的路径叫做磁路。为了使磁通集中在肯定的路径上来获得较强的磁场，常常把铁磁材料制成肯定外形的铁心，构成各种电气设备所需的雌鹿，如图 1 所示为几种常见磁路形式。利用铁磁材料可以尽可能地将磁通集中在磁路中，与电路相比，漏磁现象比漏电现象严峻的多。全部在磁路内部闭合的磁通叫做主磁通。局部经过磁路，部图 1 磁路分经过磁路四周物质的闭合磁通叫做漏磁通。为了计算简便，在漏磁不严峻的状况下可将其无视，只计算主磁通即可。二、磁路的欧姆定律假设磁路的平均长度为 L，横截面积为 S，通电线圈的匝数为 N，磁路的平9均长度为 L，线圈中的电流为 I，螺线管内的磁场可看作匀强磁场时，磁路内部磁通为F = mHS = m NI S = NILLmS10一般将上式写成欧姆定律得形式，即磁路欧姆定律FF =mR式 4-6mm式中F 磁通势，单位是安培，符号为 A；1R 磁阻，单位是，符号为 H-1；m亨利磁通，单位是韦伯，符号为 Wb。其中，Fm= NI ，它与电路中的电动势相像，Rm=L，它与电阻定律 R = r LmSS相像。III. 小结磁路电路磁通势 Fm= NI电动势 E磁通 电流 I磁阻 R=mLmS电阻 R = rLS磁导率 电阻率 磁路欧姆定律F =FmRmE电路欧姆定律 I = R表 1 磁路与电路的比较IV. 作业略。4.4 电磁感应现象& 4.5 电磁感应定律一、教学目标1、启发学生观看试验现象，从中分析归纳通过磁场产生电流的条件，理解电磁感应现象本质。2、启发学生观看试验现象从中分析感应电流的方向与磁场方向和导线运动方向有关；把握右手定则。二、教学重点、难点分析重点：感应电流产生条件的提出。难点：正确理解感应电流的产生条件。三、教具演示试验：导线，矩形线圈，蹄形磁铁，条形磁铁，演示用电流表等。电化教学设备。四、教学方法讲授法，多媒体课件。五、教学过程.导入演示试验：奥斯特试验提问引导：1这个试验说明白什么？2这个试验架起了一座连通电和磁的桥梁，此后人们对电能生磁已深信不疑，但沿相反方向能否走通呢？即磁能否生电呢？引入课：我们这节课就来争论这个问题电磁感应现象II. 课一、电磁感应现象1、引言：在磁可否生电这个问题上，英国物理学家法拉第坚信，电与磁决不孤立，有着亲热的联系。为此，他做了很多试验，把导线放在各种磁场中想得到电流需要肯定的条件，他以坚韧不拔的意志历时 10 年，最终找到了这个条件， 从而开拓了物理学又一崭天地。2、产生感应电流的条件图 4-14 电磁感应试验演示试验：教材图 414 试验导体在磁场中运动观看提问：A、争论对象：由导体 AB，电流表构成的闭合回路，磁场供给：蹄形磁铁。B、AB 做切割磁感线运动，可见电流表指针偏转，结 论：像这样利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象，用电磁感应的方法产生的电流，叫感应电流。现象分析：如图 4-14 导体不切割磁力线时，电路中没有电流；而切割磁力线时闭合电路中有电流。回忆磁通量定义 BS 师生争论对闭合回路而言，所处磁场 B 未变，仅由于 AB 的运动使回路在磁场中局部面积变了，使穿过回路的磁通变化，故回路中产生了感应电流。结 论：闭合回路中的一局部道理在磁场中作切割磁感线运动时，回路中有感应电流。3、电磁感应电流的方向12A. 右手定则重做试验：如图 4-14 所示。 转变导体的运动方向；现象：电流计指针的偏转方向不同。表明：感应电流的方向与导体切割磁力线运动方向的有关。 转变磁场方向现象：电流计指针的偏转方向不同。表 明：感应电流的方向与磁场方向有关。总 结：感应电流的方向跟导体运动的方向和磁感线的方向都有关系。它们三者之间满足 右手定则：伸开右手，使大拇指和四指在同一平面内并且拇指与其余四指垂直，让磁力线从掌心穿入， 拇指指向导体运动方向，四指所指的方向是感应电流的方向。说明：1右手定则的适用范围2在感应电流方向、磁场方向、导体运动方向中任意两个的方向可以推断第图 4-4-1 右手定则B. 楞次定律三个的方向用右手定则判定导体与磁场发生相对运动时产生的感应电流方向较为便利。如何来判定闭合电路的磁通量发生变化时，产生的感应电流方向呢？楞次定律指出：感应电流的方向，总是使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化，它是推断感应电流方向的普遍规律。演示试验：如图 4-15 来验证楞次定律。将条形磁铁插入线圈，闭合电路磁通量增加，观看感应电流方向；13图 4-15 电磁感应试验将条形磁铁拔出线圈，闭合电路磁通量减小，观看感应电流方向；学生争论，教师总结分析，验证楞次定律。总结：应用楞次定律的步骤，明确原有磁场的方向以及穿过闭合电路的磁通是增加还是削减；依据楞次定律确定感应电流的磁场方向；用右手螺旋定则来确定感应电流的方向。二、电磁感应定律1、感应电动势假设闭合回路中有持续的电流，那么该回路中必定有电动势。感应电动势：在电磁感应现象中，由电磁感应产生的电动势叫做感应电动势。 留意：电磁感应现象发生时，在闭合回路作中切割磁力线运动的那局部导体就是一个电源。明确一下争论感应电动势的重要性：首先，感应电流的大小是随着电阻的变化而变化的，而感应电动势的大小与电阻无关。其次，电动势是电源本身的特性，与外电路状态无关。不管电路是否闭合， 只要有电磁感应现象发生，就会产生感应电动势，而感应电流只有当回路闭合时才有，开路时则不能产生。总结：由以上分析可知，感应电动势比感应电流更能反映电磁现象的本质。2、电磁感应定律法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。重复演示试验 4-15，学生观看并答复：提问：将磁铁快速插入与渐渐插入螺线管时，观看电流计指针偏转角度有何不同？反映电流大小有何不同？电动势大小如何？答复：快速插入时，指针偏转大，反映电流大，感应电动势大；渐渐插入时， 指针偏转小，感应电流小，感应电动势小。提问：快速插入与渐渐插入，穿过螺线管磁通量变化是否一样？ 答复：磁通量比变化 D j 一样。15提问：换用强磁铁，快速插入，观看到指针的偏转如何？说明什么？ 答复：指针偏转更大，反映电流更大，电动势更大。提问：以上现象说明感应电动势的大小由什么因素打算？答复：由磁通量变化量Dj 的大小和变化的时间Dt 打算，既有磁通量的变化率打算。教师总结分析：（1） 磁通量变化越快，感应电动势越大，在同一电路中，感应电流越大； 反之，越小。（2） 磁通量变化快慢的意义：a. 在磁通量变化Dj 一样时，所用的时间Dt 越少，即变化越快；反之，则变化越慢。b. 在变化时间一样时，变化量越大，说明磁通变化越大；反之，则变化越慢。c.磁通量变化Dj 的快慢，可用单位时间 Dt 内的磁通量的变化，即磁通量的变化率来表示。可见，感应电动势的大小由磁通量的变化率来打算。（1） 对于单匝线圈e = - DFDt式 4-7（2） 对于 N 个线圈，且穿过每匝线圈的磁通一样e = -N DFDt式 4-8e 感应电动势，单位是伏特，符号为 V。式中负号反映楞次定律的内容，即感应电流的磁通总是阻碍产生感应电流的磁通的变化，它并不表示算出的感应电动势得值肯定小于零。III. 例题讲解，稳固练习略。见教材§4-5 例题 1 IV.小结（1） 感应电动势的方向应用右手定则、楞次定律判定。右手定则、楞次定律内容。（2） 感应电动势大小的计算则由电磁感应定律来解决。法拉第电磁感应定律。（3） 可以把感应电动势看作电源电动势，有关闭合电路相关量的计算在这里都适用。V. 作业略。4.6 电感器一、教学目标1、了解电感线圈、电感的概念。2、了解电感线圈的参数。二、教学重点、难点分析重点：1、空心电感线圈、铁心电感线圈各自的特性-I。2、电感线圈的参数。难点：同重点。三、教具电化教学设备。四、教学方法讲授法，多媒体课件。五、教学过程.导入复习原来学习的第三章电容器的相关学问，以便作出比照总结。电容器的概念、参数、种类及特点。16图 1 常用电感元件实物图及电路符号承受教师提问、学生答复，争论总结的形式II. 课在电子技术和电力工程中，常常遇到由导线绕制而成的线圈，如收音机中的高频扼流圈，日光灯电路中的镇流器等等，这些线圈统称为电感线圈，也叫电感器。电感元件在电子电路中主要与电容组成 LC 谐振回路，其作用是调谐、选频、振荡、阻流及带通带阻滤波等。如图 1 所示，为常用电感元件实物图及相应的电路符号。不管何种电感元件， 其电路符号一般都由两局部组成，即代表线圈的局部与代表磁芯和铁芯的局部。线圈局部分为有抽头和无抽头两种。线圈中没有磁芯或铁芯时即为空心线圈，则不画代表磁芯或铁芯的符号。一、电感器的常用分类最常用到的电感器分类方法是：依据线圈内有无铁芯，分为空心和铁芯电感线圈。1、空心电感线圈 A定义：绕在非铁磁材料做成的骨架上的线圈，叫做空心电感线圈。B-I 特性：磁链 ：一个 N 匝的电感线圈通有电流 I，在每匝线圈上产生的磁通为F ， 则线圈的磁链为Y = NF磁通F 与磁链Y 都是电流 I 的函数，都随电流的变化而变化。理论和试验都可以证明，磁链Y 与电流 I 成正比，即17Y = LI 或 L = YI式中I线圈中的电流，单位是安培，符合为 A；式 4-9线圈中的磁链，单位是韦伯，符号为 Wb；L线圈的自感系数，简称自感或电感，单位是亨利，符号为 H。实际中常用到的符号还有，毫亨mH和微亨H。1mH = 10 -3 H1m H = 10-6 H小结：空心线圈的四周只要不存在铁磁材料，其电感是一个常量，该常量与电流的大小无关，只由线圈本身的性质打算，即只打算于线圈截面积的大小，几何外形与匝数的多少。这种电感称为线性电感。2、铁芯电感线圈A. 定义：在空心电感线圈内放置铁磁材料制成的铁芯，叫做铁芯电感线圈。B. -I 特性：通过铁芯线圈的电流与磁链不是正比关系，比值Y 不是常数。I对于一个确定的电感线圈，磁场强度 H 与所通过的电流 I 成正比，即 H 与 I 一一对应；磁感应强度 B 与线圈的磁链 成正比，即 B 与 一一对应。可见， 与 I 的曲线和 B 与 H 的曲线外形一样，如图 4-20 所示。图见教材§4-6由图可见，电流为 I1 时对应的磁链 1，其电感为FL=1 = tana,1I1122电流为 I 时对应的磁链 ，其电感为F明显，L1L2。L=2 = tana.2I22电感的大小随电流的变化而变化，这种电感叫非线性电感。提示：有时为了增大电感，常常在线圈中放置铁芯或磁芯，使单位电流所产生的磁链剧增，从而到达增大电感的目的。二、电感线圈的参数电感元件是一个储能元件磁场能，它有两个重要参数，一个是电感，一个是额定电流。1、电感电感量 L 也称自感系数，是用来表示电感元件自感应力量的物理量。当通过一个线圈的磁通发生变化时，线圈中便会产生电势，这就是电磁感应现象。电势大小正比于磁通变化的速率和线圈匝数。自感电动势的方向总是组织电流变化的，如同线圈具有惯性，这种电磁惯性的大小就用电感量 L 来表示。L 的根本单位是 H亨利，实际用的较多的单位为毫亨mH和微亨H。1mH = 10 -3 H1m H = 10-6 H2、额定电流通常是指允许长时间通过电感元件的直流电流值。选用电感元件时，其额定电流值一般要稍大于电流中流过的最大电流。留意：实际的电感线圈常用导线绕制而成，因此除具有电感外还具有电阻。由于电感线圈的电阻很小，常可无视不计，它就成为一种只有电感而没有电阻的抱负线圈，即纯电感线圈，简称电感。III. 例题讲解，稳固练习略。见§教材 4-6 例题 1 IV.小结（1） 电感具有反映产生磁场，储存磁场能量的特征。（2） 电感线圈可以分为空心和铁芯电感线圈两大类。空心电感线圈为线性线圈，其 -I 关系呈一次线性关系，如图 4-18 所示；铁芯电感线圈为非线性线圈，其 -I 关系呈非线性曲线，如图 4-20 所示。（3） 电感线圈的两个最重要的参数是电感自感系数与额定电流。V. 作业略。4.7 自感与互感一、教学目标1、 了解自感现象和互感现象及应用。2、 了解互感电动势。3、 了解自感和互感在生产、生活中的应用与危害。二、教学重点、难点分析重点：互感现象的产生及应用。难点：同重点。三、教具自感现象演示试验：白炽灯、电源、电感线圈、滑键变阻器、开关及导线假设干。电化教学设备。四、教学方法演示法、讲授法，多媒体课件。五、教学过程.复习提问1、通过教材课后习题，复习磁场及其根本概念。2、复习电磁感应定律及感应电动势的公式。II. 课一、自感现象与自感电动势1、演示试验 1：用图 1 电路作演示试验。和12AA 是规格一样的两个白炽灯。合上开关 K，1和2调整滑键变阻器 R1，使 AA 亮度一样，再调整 R2，12使 A 和 A 正常发光，然后翻开 K，再合上开关 K 的瞬间，问同学们看到了什么？试验要反复几次。2可以观看到：A1 比 A 亮得多。演示试验 2：用图 2 电路作演示试验。合上开关 K，调整R 使 A 正常发光。翻开K 的瞬间，问同学们看到了什么？试验要反复几次可以观看到：A 在熄灭前闪亮了一下。启发讲解：当通过螺线管中电流变化时，螺线管中也能产生电磁感应现象，但这种电磁感应现象与我们前面学过的电磁感应现象有所不同。这种电磁感应现象的产生是由于通过导体自身的电流变化引起的磁通量的变化，这种现象就成为自感现象。小结：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20势总是阻碍导体中原来电流的变化。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，自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。提示：前面所提到的“阻碍”的含义为，当通过螺线管中原来的电流 I 增大时， 螺线管中产生的自感电动势阻碍 I 变大；当通过螺线管中原来的电流 I 减小时， 螺线管中产生的自感电动势阻碍 I 减小。2、自感电动势推理得出影响自感电动势的因素提出问题：自感电动势是感应电动势，它是由自身电流变化产生的，它和电流变化有什么关系呢？在自感电动势的参考方向和电感、元件电流为关联参考方向下，自感电动势公式可由法拉第电磁感应定律推导而得21e= -L DiL Dt式 4-9式中Di 线圈中电流的变化量，单位是安培，符号为 A；Dt 线圈中电流变化了Di 所用的时间，单位是秒，符号为 s； L线圈的自感系数，单位是亨利，符号为 H；e自感电动势，单位是伏特，符号为 V。L公式中的符号说明自感电动势总是企图阻挡电流的变化。讲解【例题 1】。3、自感现象的实际意义a. 说明自感现象广泛存在。但凡有导线、线圈的设备中，只要有电流变化都有自感现象存在，因此要充分考虑自感和利用自感。b. 利用自感现象实例讲解：日光灯。日光灯电路中利用镇流器的自感现象，获得点燃灯管所需要的高压，并且使日光灯正常工作。c. 自感现象的危害在具有很大自感线圈而电流又很强的电路中，当电路断开的瞬间，由于电路中的电流变化很快，在电路中会产生很大的自感电动势，可能击毁线圈的绝缘保护，或者使开关的闸刀和固定夹片之间的空气电离成导体，产生电弧而烧毁开关， 甚至危害工作人员的安全。可见，在实际中要设法避开有害的自感现象的发生。*二、互感现象和互感电动势举例：变压器是利用互感现象制成的一种电器设备，在电力系统和电子线路中广泛应用。收录机常用的稳压电源，就是变压器的一种。1、互感现象由于一个线圈流过电流所产生的磁通，穿过另一个线圈的现象，叫磁合。由于此线圈电流变化引起另一个线圈产生感应电动势的现象，称为互感现象。产生的感应电动势叫互感电动势。演示试验：如图 4-24 两个线圈之间的互感见§教材 4-7。线圈 A 和滑键变阻器 RP、开关 S 串联起来以后接到电源 E 上。线圈 B 的两端分别和灵敏电流计的两个接线柱连接。观看当开关 S 闭合或断开的瞬间，电流计的变化状况。可以观看到：当开关S 闭合或断开的瞬间，电流计的指针发生偏转，并且指针偏转的方向相反，说明电流方向相反。当开关闭合后，快速转变变阻器的阻值， 电流计的指针也会左右偏转，而且组织变化越快，电流计指针偏转的角度越大。启发讲解：试验说明线圈 A 中的电流发生变化时，电流产生的磁场也要发生变化，通过线圈的磁通也要随之变化，其中必定要有一局部磁通通过线圈B，这局部磁通叫做互感磁通。互感磁通同样随着线圈A 中电流的变化而变化，因此， 线圈 B 中要产生感应电动势。同样，假设线圈 B 中的电流发生变化时，也会使线圈 A 中产生感应电动势。这种现象叫做互感现象，所产生的电动势叫做互感电动势，用eM来表示。2、互感电动势在互感电动势和电流的参考方向全都的状况下，理论和试验证明线圈 B 互感电动势为e= -M DiM Dt式 4-10式中Di 线圈中电流的变化量，单位是安培，符号为 A；Dt 线圈中电流变化了Di 所用的时间，单位是秒，符号为 s； M线圈的互感系数，单位是亨利，符号为 H；eM 互感电动势，单位是伏特，符号为 V。互感系数由这两个线圈的几何外形、尺寸、匝数、它们之间的相对位置以及磁介质的磁导率打算，与线圈中的电流大小无关。3、互感现象的实际意义A互感现象的应用应用互感可以很便利的把能量或信号由一个线圈传递到另一个线圈。我们使用的各种各样的变压器，如电力变压器、中周变压器、钳形电流表等都是依据互感原理工作的。B互感现象的危害例如：有线 常常会由于两路 间的互感而引起串音；无线电设备中， 假设线圈位置安放不当，线圈间相互干扰，影响设备正常工作。在此类状况下就需要避开互感的干扰。III. 例题讲解，稳固练习略。见教材§4-7 例题 1 IV.小结1、自感现象与自感电动势a. 自感现象是电磁感应现象。自感电动势的大小和方向仍可以用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定。b. 自感电动势的大小，不是跟电流强度 I成正比，也不是跟电流的变化I成正比，而是跟电流的变化率成正比。*2、互感现象与互感电动势a. 互感现象是电磁感应现象。互感电动势的大小和方向仍可以用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定。b. 互感电动势的大小，不是跟电流强度 I成正比，也不是跟电流的变化I成正比，而是跟电流的变化率成正比。V. 作业略。4.8 互感线圈的同名端及试验判定一、教学目标2、了解互感线圈的同名端。3、了解互感线圈同名端的试验判定方法。二、教学重点、难点分析重点：互感线圈同名端的概念及判定方法。难点：同重点。三、教具同名试验判定演示试验：电源、电感线圈、开关及导线假设干。电化教学设备。四、教学方法演示法、讲授法，多媒体课件。五、教学过程.复习提问3、自感与互感的产生。4、自感与互感的应用。II. 课一、互感线圈的同名端在电子电路中，当两个或两个以上的线圈彼此耦合时，常常需要知道互感电动势的极性。例如：电力变压器用规定的字母表示出原、副线圈间的极性关系； 收音机的本机振荡电路，假设互感线圈的极性接错的话，电路将不能起振。互感线圈的极性1（1） 在图 1 中，线圈 L1 通有电流 i， 并且电流随时间增加时，电流 i 所产生的自感磁通和互感磁通也随时间增加。由于磁通的变化，线圈 L 中要产生自感电动图 1 互感线圈的极性2421势，线圈 L 中要产生互感电动势。以磁通 作为参考方向，应用右手螺旋定则， 则在图 1 中，线圈 L 上的自感电动势 A 点为正极性点，B 点为负极性点；线圈L2 上的自感电动势C 点为正极性点，D 点为负极性点。由此可见，A 与 C、B 与D 的极性一样。2（2） 当电流i 减小时，L1、L 中的感应电动势方向都反了过来，但端点A 与C、B 与 D 极性仍旧一样。（3） 经过分析可知，无论电流从哪一端流入线圈，大小变化如何，A 与 C、B 与 D 端的极性都保持全都。同名端：互感线圈由电流变化所产生的自感与互感电动势极性始终保持全都的端点，叫做同名端。表示法：电路中常用小圆点或小星号标出互感线圈的极性，称为 “同名端”。如图 2 所示。意义：它反映了互感线圈的极性，也反映了线圈的绕向。二、互感线圈同名端的试验判定图 2 互感线圈的同名端在前面局部分析中可知，线圈绕向时，我们可以应用右手螺旋定则判定互感线圈的同名端。但在实际工作中，线圈的绕向往往无法确定，此时我们可以应用试验的方法来判别两个线圈的同名端。1如图3 所示，线圈L 与电阻R、开关 S 串联起来以后，接到直流电源 E 上。把线圈 L2 的两端与直流电压表也可用直流电流表连接。快速闭合开关 S，电流从线圈 L1 的 A 端流入，并且电流随时间的增大而增大，即 Di > 0 。Dt图 3 互感线圈同名端的试验判定法假设此时电压表的指针正向偏转，则线圈 L1 的 A 端与线圈 L2 的 C 端时同名端； 反之，则 A 与 C 则为异名端。25III. 小结1、 互感线圈同名端：互感线圈由电流变化所产生的自感与互感电动势极性始终保持全都的端点，叫做同名端。表示法：电路中常用小圆点或小星号标出互感线圈的极性，称为 “同名端”。如图 2 所示。意义：它反映了互感线圈的极性，也反映了线圈的绕向。2、互感线圈同名端的判别方法(1) 假设线圈的绕向，可用右手螺旋定则、楞次定律直接判定。(2) 假设不知道线圈的具体绕向，可用试验法来判定。IV. 作业略。4.9 线圈中的磁场能一、教学目标1、理解线圈中的磁场能的概念。二、教学重点、难点分析重点：1、电能与磁场能的相互转换。2、磁场能的计算。难点：同重点 1。三、教具演示试验：电源、线圈、开关、电流表、电阻箱及导线假设干。电化教