资源简介

4.9 线圈中的磁场能
一、教学目标
理解线圈中的磁场能的概念。
二、教学重点、难点分析
重点：
电能与磁场能的相互转换。
磁场能的计算。
难点：
同重点1。
三、教具
演示实验：电源、线圈、开关、电流表、电阻箱及导线若干。
电化教学设备。
四、教学方法
演示法、讨论分析法，多媒体课件。
五、教学过程
Ⅰ.导入
复习旧课，自感现象与自感电动势。
讨论“研究自感现象演示实验”时的现象，引入磁场能的概念。
磁场和电场一样具有能量，这在自感的实验中已经得到证明。在电感线圈与白炽灯兵力的电路中，切断电源的瞬间，白炽灯并不立刻熄灭，而是发出短暂的强光，将线圈中所存储的磁场能转换成白炽灯的热能和光能释放出来。
II.新课——磁场能量
1、演示实验：如图1。
问题一：先不将线圈接入电路中，观察开关S闭合时电流表指针的偏转情况。
问题二：如图1连接，观察在开关S闭合的瞬间及之后到电路状态稳定后的电流表指针偏转情况。
可以观察到：不将线圈接入电路时，在开关S闭合的瞬间，电流表指针即可达到一定偏转角度，即在开关S闭合后的瞬间电路即达到稳定状态；将线圈接入电路后，在开关S闭合及之后的一段时间里，电流表指针缓慢的偏转，直至达到一个稳定的偏转角度，电流达到一个稳定值，即在开关S闭合之后，电路需要一段时间来达到一个稳定状态。
分析：在开关S闭合的瞬间，线圈内的磁通发生变化，产生感应电动势，电路中的电流i不能立刻由0变到稳定值I。由于自感电流总要阻碍原电流的变化，可以判定，线圈的A端为自感电动势的正极，自感电动势的极性与电源电动势刚好相反。这样，电源电动势E不仅要供给电路中因产生热量所消耗的能量，还要反抗自感电动势做功，并把它转化为磁场能，储存在线圈的磁场中。电流达到稳定值之后，磁通也达到稳定值，自感现象也随之结束。电源不再反抗自感电动势做功，线圈中的磁场能量达到稳定值。
提示：此一部分教学，可以与力学中的惯性现象进行类比教学,以达到加深印象的目的。
2、线圈中磁场能的计算
理论和实验证明，线圈中的磁场能量为
（式4-11）
式中 L——线圈的电感，单位是亨[利]，符号为H；
I——通过线圈的电流，单位是安[培]，符号为A；
WL——线圈中的磁场能量，单位是焦[耳]，符号为J。
上式表明，当线圈通有电流时，线圈就要储存磁场能，其大小与电流的平方成正比。通过线圈的电流越大，线圈储存的能量越多，说明通电线圈从外界吸收能量。线圈储存的能量（或从外界吸收的能量）和线圈电感成正比。在通有相同电流的线圈中，电感越大的线圈，储存的能量越多。因此，线圈的电感L反映他储存磁场能量的能力。
III.例题讲解，巩固练习
略。（见教材§4-9例题1，例题2）
IV.小结
（1）线圈中磁场能量的产生是由于电源电动势反抗自感电动势做功的结果，遵循能量转化与守恒定律。
（2）线圈中磁场能量大小的确定，可根据（式4-11）来求解。
V. 作业
略。

展开更多......

收起↑