教

学

过

程

设

计

师生活动 一、复习提问

师：我们前面学习了几种电磁感应现象，如磁铁向线圈中插入或从线圈中拔出，闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动等。在这些现象中，都产生了感应电动势。同学们还记得产生感应电动势的条件是什么吗？

生：（回答要点）穿过回路的磁通量发生变化。

师：对，不论采用什么方式，只要能使穿过电路的磁通量发生变化，均能产生感应电动势。

（为引出自感打下基础）

那么，产生感应电动势条件的最简单表达式是什么？

生：（回答要点）

师：根据法拉第电磁感应定律，电路中的感应电动势如何计算？

生：

----------------------------

师：很好，那么我们下面来做一个实验。

二、新课引入

1、揭示现象，提出问题

（1）介绍实验器材

　　按图1所示的"千人震"电路图，出示其中各元件，说明：

E是由四节一号干电池串联组成的6V直流电源，L为带闭合铁芯的线圈，拆开铁芯，取出线圈，让学生了解L的结构，在黑板上画出L的示意图（图2），对照示意图强调：线圈有电流通过，线圈周围存在磁场，穿过线圈的磁通量不为零。线圈中的电流如果变化，线圈周围的磁场也随之变化，必将引起线圈的磁通量发生变化。

电键K是由两根导线的裸露铜线构成的。两根导线的端部剥去1-2cm长的绝缘皮，用两只手的拇指和食指捏住裸露铜线，以余下铜线的搭接或分开，作为电键的接通或断开。

（2）进行实验

按图1连接好电路。

　　第一步：随意指定一位学生甲（最好是女同学）上台，甲用两只手分别接触L线圈的两端，询问学生是否有触电的感觉。

生：无触电感觉。

师：36V以下的电压对人体是安全的。

　　第二步：要求同学甲迅速将电键K断开。同学甲会有强烈的触电感觉。从该学生的表情和动作，其余的学生也会注意到这一点。随后，可以再挑两位胆大的男同学来重复甲的实验，也会有强烈的触电感觉。

师：实验说明什么？

生：图1电路中电键K从接通到断开瞬间，A、B之间产生了很高的电压。

师：这就是我们这节课要研究的课题《自感》

（3）提出问题

师：这个高电压从何而来？

2、分析现象，建立概念

（1）研讨：

　　组织学生讨论，引导学生运用已学过的电磁感应现象的规律分析现象，提出自己对实验现象的解释。

（2）研讨小结：（引导学生自己作出）

　　在图1所示的电路中，当电键K搭接后，线圈中存在稳定的电流I，线圈内部铁芯中存在磁场，线圈有磁通量。在电键K断开瞬间，在很短的时间内，穿过线圈的磁通量也迅速的从减小到零，根据法拉第电磁感应定律可知，产生了一个很大的感应电动势，此时线圈相当于一个电压很大的电源，这就是引起实验同学强烈触电感觉的高压的 。

（3）建立概念：

　　师：上述现象属于一种特殊的电磁感应现象，其中穿过线圈磁通量的变化是由于通过线圈自身的电流的变化而引起的。

　　这种由于线圈自身电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫做自感现象。

　　在自感现象中产生的电动势叫做自感电动势。

演示：高压线圈--电警棍

　　如图3所示

（4）演示现象，强化概念

　　按照图4演示电路板，（R、R1均为0-10Ω的滑动变阻器，A1、A2均为3.8V的小灯泡，K为电键。

　　先对电路进行调节：合上电键K，调节变阻器R的电阻，使灯泡A1、A2亮度相同。在调节变阻器R1的电阻使两个灯泡都正常发光，然后断开电键K。

师：接通电键K，你们观察到了什么现象？

生：A2灯立即正常发光，A1灯逐渐亮起来。

师：为什么会出现这种现象呢？

生：（思考、讨论后得出）接通电路瞬间，电路中的电流增大，穿过线圈L的磁通量也随之增加，线圈中必定会产生自感电动势。这个自感电动势是阻碍线圈中电流变化的。所以通过A1的电流只能逐渐增大，A1也只能逐渐亮起来。

师：由此可见，在自感现象中既可能是由于线圈本身的电流增加，也可能是由于线圈本身的电流减小，其关键在于引起穿过电路的磁通量发生了变化。

（5）应用规律，开拓创新

如图5所示，电键K是闭合的。

师：断开K，会有什么现象？说明原因。

生：（回答要点）电路断开通过线圈的电流突然减少穿过线圈

的磁通量很快减少线圈中产生自感电动势，线圈相当于电源，

对灯泡供电灯泡逐渐熄灭

（关于闪亮的问题，可以下一节课再讲）

3、综合因素，讲授规律

　　讲授：

自感现象既然是一种电磁感应现象，它就可以用法拉第电磁感应定律来计算。

另外，磁通量，而又跟产生磁场的电流成正比，所以

L的单位是亨利，简称亨，符号是H，亨利这个单位比较大，常用的还有毫亨（mH）和微亨（μH），

4、联系实际，分析问题

（1）有利应用：日光灯镇流器

师：简述日光灯电路图（如图6所示），说明它主要由

　　灯管、镇流器和启动器组成。

（出示日光灯管实物）日光灯管的两端各有一个灯丝，

　　灯管内充有微量的惰性气体和稀薄的汞蒸气，灯管内壁

上涂有荧光粉。在高压激发下，两个灯丝之间的气体会发出紫外线，打在荧光粉上，会发出我们所看到的乳白色的光。

镇流器是一个自感系数很大的线圈。

（在实物投影仪上展出剥去外壳的启动器）启动器是一个充有氖气的小玻璃泡，里面有两个电极，分别连接U形触片和静触片。

　　日光灯管要想发光，必须有一个比220V高的多的瞬时高压，而正常工作时，需要的电压又比220V低很多，那如何获得顺时高压呢？

　　演示发光过程，说明自感电动势的作用。整个演示由具体到抽象，分四个阶段来进行。

　　第一阶段：

演示一：正常电路

演示二：学生演示事先录制的视频小片段。

（引导学生观察、总结出以下现象）

　　接通日光灯的电源开关后，可以看到启动器发出桔红色的光，随后，启动器熄灭，不再发光（断开），在启动器熄灭的瞬间，日光灯发光。

师：（提出问题）灯管开始发光所需要的瞬间高压怎么产生的？

第二阶段：

在电路板镇流器的位置换成一个定值电阻。

生：观察到启动器不断的亮（通）、灭（断），日光灯并不发光。

（设计意图：对比强烈，引导学生思考镇流器在电路中的作用。）

师：现在通过这个对比实验，回答问题。

生：断电瞬间镇流器上产生很高的自感电动势，这一自感电动势加在灯管两端，满足了灯管发光所需要的瞬时高压。而定值电阻起不到这个作用。

第三阶段：

　　在电路板启动器的位置上，换装一个手动电键。手动电键接通5-10秒钟，此时可以看到灯管两端灯丝发黄光，说明电路中（包扩镇流器）有电流通过。随后断开电键，灯管发光。

师：思考启动器在电路中的作用？

生：启动器在电路中所起的作用就是一个自动开关，（人类创造性的伟大，实现了自动化控制），在它接通（发光）到断开（熄灭）瞬间，镇流器上产生一个很高的瞬间自感电动势，导致日光灯开始发光。

第四阶段：

　　日光灯正常发光后，在镇流器上并联一个定值电阻，当断开镇流器后，日光灯管仍然发光。

师：提问：灯管正常工作时，镇流器所起的作用是什么？

生：日光灯正常发光后，电流回路为：电源镇流器灯管电源。里面通的是交流电，因此线圈中始终产生一个自感电动势，来阻碍电流的变化。这样镇流器就起到了降压限流的作用，保证日光灯正常工作。同时可以为线圈和电阻对交流电的阻碍作用埋下伏笔。

（2）危害防治：双线绕法

师：根据图1实验我们还可以得知，自感现象在有些时候会危及人的安全，这就要求我们来防治它，如何做到呢？如图7所示，谁能解释一下呢？

生：线圈一去一回，电流相等，产生的磁场等大、反向，导致线圈内总磁通量始终等于零。