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课题 第五章 电场与磁场 电磁感应 第六节 自感 互感 2课时
教 学 目 标 知识目标 1. 了解自感现象； 2. 了解自感电动势及自感的概念； 3. 知道自感电动势的产生条件及影响自感电动势大小的因素； 4. 了解互感现象。
能力目标 1. 通过对自感的学习，能简述荧光灯的工作原理； 2. 通过对互感的学习，能简述变压器的工作原理； 3. 通过本节的学习，增强分析电路问题的能力。
情感目标 1. 通过本节的学习，体会科学对实践的指导作用； 2. 激发学生在科学方面的学习动机和兴趣，培养学生学习科学的积极态度。
重点 荧光灯、变压器的工作原理
难点 自感现象
教具 多媒体展示系统、自感现象演示实验装置
主要教学过程 学生活动
教 学 过 程 设 计 一、引入课题 用多媒体展示系统展示教材图5-63。 提问：我们的教室中一般有很多荧光灯，如图所示，可能某天其中一只荧光灯不亮了，电工来检查后发现是启辉器的原因，换上一个新的启辉器，荧光灯又正常发光了。此时，你是否有这样的疑问：启辉器是做什么用的？没有启辉器荧光灯为什么不亮呢？ （一般情况下，学生回答不出来。） 引入课题： 要想比较准确地了解这个的问题，我们必须学习今天的课程——第六节 自感 互感。 二、自感 用多媒体展示系统展示教材图5-64。 演示实验： 如图所示的实验装置，灯泡和带铁芯的线圈并联在直流电路中。闭合开关，给灯泡供电，灯泡不亮；当断开开关时，灯泡却在这一瞬间闪了一下，发出明亮的光。 提问：请问同学们当电源给灯泡供电时，灯泡为什么不亮？ （电压过低，不能满足灯泡正常发光的需要。） 提问：当断开开关时，灯泡为什么会亮了一下？ （灯泡两端产生了一个能让它发光的高电压。） 为什么会有这种现象呢？原来，闭合开关后，灯泡和线圈中都有电流流过，只是由于灯泡的额定电压较高，一节电池提供的电压远远不能满足它的要求，因此灯泡不明显发光。当电路断开时，通过线圈的电流突然减弱，穿过线圈的磁通量也迅速减少，因而在线圈中产生了较大的感应电动势。虽然此时电源已经断开，但线圈和灯泡组成了闭合回路，在这个回路中产生的感应电流通过灯泡，使其瞬间发光。 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，叫作自感现象。在自感现象中产生的感应电动势，叫作自感电动势。 自感电动势的大小跟穿过线圈的磁通量变化的快慢有关，线圈的磁场是由电流产生的，因此穿过线圈的磁通量变化的快慢跟电流变化的快慢有关。对同一个线圈来说，电流变化得越快，线圈中产生的感应电动势就越大。对于不同的线圈，在电流变化快慢相同的情况下，产生的自感电动势一般是不同的。电学中用自感系数来表示线圈的这种特性，简称自感或电感。 线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、匝数等因素有关。线圈的横截面积越大，线圈越长，匝数越多，它的自感系数就越大。另外，有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。 自感系数常用L表示，它的SI单位是H（亨）。 用多媒体展示系统展示教材图5-65。 自感线圈是交流电路中的重要元件，在各种电器设备和无线电技术中有广泛的应用，如图所示。 在自感系数很大而电流又很强的电路（如大型电动机的定子绕组）中，在切断电路的瞬间，由于电流在很短的时间内发生很大的变化，会产生很高的自感电动势，在断开处形成电弧，这不仅会烧坏开关，甚至危及工作人员的安全。因此，切断这类电路时必须采用特制的安全开关。 在日常生活中，将正在使用的电器的插头从插座上拔出时，由于自感现象经常会产生电火花，容易发生危险。正确的做法是在使用完电器后，先关掉电器的电源开关，再将插头从插座上拔出。 三、荧光灯的工作原理 用多媒体展示系统展示教材图5-66。 荧光灯的电路如图所示，它主要由灯管、镇流器和启辉器组成。镇流器是一个带铁芯的线圈。 用多媒体展示系统展示教材图5-67。 启辉器的结构如图所示，它是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装有两个电极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的U形动触片。 灯管内充有稀薄的水银蒸气。当水银蒸气导电时，就发生紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的光。由于激发水银蒸气导电所需的电压比220 V的电源电压高得多，因此，荧光灯在开始点燃时需要一个高出电源电压很多的瞬时电压。在荧光灯点燃后正常发光时，灯管的电阻变得很小，只允许通过不大的电流，电流过强就会烧坏灯管，这时又要使加在灯管上的电压大大低于电源电压。这两方面的要求都是利用跟灯管串联的镇流器来达到的。 当开关闭合后，电源电压加在启辉器的两极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使U形触片膨胀伸长，跟静片接触而使电路接通，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过。电路接通后，启辉器中的氖气停止放电，U形触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。在电路突然断开的瞬间，镇流器的两端由于自感现象产生一个瞬时高电压，这个电压和电源电压都加在灯管的两端，使灯管中的水银蒸气导电，于是荧光灯管成为电流的通路开始发光。在荧光灯正常发光时，与灯管串联的镇流器就起着降压限流的作用，保证荧光灯的正常工作。 四、互感 用多媒体展示系统展示上一节中的教材图5-55。 如图所示，当线圈A中的电流发生变化时，穿过线圈B的磁通量就发生变化，在线圈B中就会产生感应电动势。这种由于一个电路中电流的变化，在另一个电路中产生感应电动势的电磁感应现象称为互感。 在互感现象中，两个电路间并没有电的联系，而是通过磁的联系把电能从一个电路输送到另一个电路。电工和无线电技术中使用的各种变压器，都是根据互感的原理制造的。 五、变压器的工作原理 变压器是利用互感原理工作的电磁装置，主要由铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。 用多媒体展示系统展示教材图5-68。 常见的变压器结构如图所示，一个线圈跟电源连接，叫作原线圈（初级线圈）；另一个线圈跟负载连接，叫作副线圈（次级线圈）。两个线圈都是用绝缘导线绕制成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片等磁性材料叠合而成。 如果把变压器的原线圈接在交流电源上，在原线圈中就有交变电流流过。交变电流在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量经过闭合磁路的同时穿过原线圈和副线圈，在原、副线圈中都要产生感应电动势。 在理想情况下，可以认为穿过这两个线圈的交变磁通量相同，这两个线圈的每匝产生的感应电动势相等。因此理想变压器原、副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数比。 设理想变压器原线圈两端的电压是U1，副线圈两端的电压是U2，原线圈的匝数是n1，副线圈的匝数是n2，则 n2＞n1时，U2＞U1，变压器使电压升高，这种变压器叫作升压变压器；n2＜n1时，U2＜U1，变压器使电压降低，这种变压器叫作降压变压器。 用多媒体展示系统展示教材图5-69。 常见的变压器如图所示。 目前我国远距离输电采用的电压有110 kV、220 kV和330 kV，有的线路已经开始采用550 kV的超高压送电。 一般大型发电机组输出的电压等级分别为10.5 kV、 13.8 kV、15.75 kV、18.0 kV。这样的电压不符合远距离输电的要求，所以要用变压器升压。发电厂发电机发出的电，经过升压站升高电压，由高压输电线向外输送，到达用户一方时，先在一次高压变电所将电压降到110 kV，再由二次高压变电所降到10 kV，其中一部分送到需要高电压的工厂，另一部分送到低压变电所降到220 V或380 V送给一般用户。 学生观看 学生思考并回答 板书 板书 学生观察 学生回答 学生回答 板书 板书 板书 板书 学生观看 结合生产 结合生活 板书 学生观看 学生观看 这一部分也可利用动画和视频更加生动地说明 板书 学生观看 板书 板书 学生观看 板书 板书 板书 板书 学生观看 结合生活
小 结 自感 互感 1．自感 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫作自感现象。在自感现象中产生的感应电动势，叫作自感电动势。 自感电动势的大小跟跟电流变化的快慢和线圈的自感系数有关。 线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、匝数等因素有关。 2．荧光灯的工作原理 荧光灯主要是依靠镇流器的自感作用来工作的。 3．互感 由于一个电路中电流的变化，在另一个电路中产生感应电动势的电磁感应现象称为互感。 4．变压器的工作原理 变压器是利用互感原理工作的电磁装置。 回顾本节知识
随 堂 练 习 练习5-6 1．答 自感电动势的大小跟穿过线圈的磁通量变化的快慢和线圈的自感系数有关。 2．答 当开关闭合后，电源电压加在启辉器的两极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使U形触片膨胀伸长，跟静片接触而使电路接通，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过。电路接通后，启辉器中的氖气停止放电，U形触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。在电路突然断开的瞬间，镇流器的两端由于自感现象产生一个瞬时高电压，这个电压和电源电压都加在灯管的两端，使灯管中的水银蒸气导电，于是荧光灯管成为电流的通路开始发光。 3．答 把变压器的原线圈接在交流电源上，在原线圈中就有交变电流流过。交变电流在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量经过闭合磁路的同时穿过原线圈和副线圈。在原、副线圈中都要产生感应电动势。在理想情况下，可以认为穿过这两个线圈的交变磁通量相同，这两个线圈的每匝产生的感应电动势相等。因此理想变压器原、副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数比。 思考并回答
课后 作业 复习巩固本节知识。

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