中,线圈本身也不是电源,但在磁铁插入或拔出线圈的过程中,由于线圈中的磁通量发生了变化,故线圈中产生了感应电动势,从而使电路中产生了感应电流。
② 问:这个实验中,线圈也发生了电磁感应。那么是什么原因引起线圈发生电磁感应呢?
③ 引导学生进一步分析:
问1:开关接通时,线圈中有没有电流?
(有电流。)
问2:有电流通过线圈时,线圈会不会产生磁场?根据是什么?
(线圈会产生磁场。根据电流的磁效应。)
问3:既然线圈产生了磁场,那么就有磁感线穿过线圈,线穿过线圈的磁胎量就不等于0。开关断开后,线圈中还有磁通量吗?
(没有磁通量了。)
问4:所以,在开关断开这一过程中,穿过线圈的磁通量变了吗?如何变化?
(变了。从有到无。)
问5:穿过线圈的磁通量发生了变化,会发生什么现象?
(会发生电磁感应现象,线圈会产生感应电动势。)
⑵ 讨论小结:开关接通后,线圈中存在稳定的电流,线圈内部铁芯存在很强的磁场,穿过线圈的磁通量很大;在开关断开瞬间,线圈中的电流迅速减小到0,穿过线圈的磁通量也迅速减小到0,使线圈产生感应电动势,这时线圈就相当于一个电源。由于开关断开很快,故穿过线圈的磁通量变化很快,就产生了较大的感应电动势,使灯泡两端的电压增大了。
⑶ 建立概念:上述现象属于一种特殊的电磁感应现象,发生电磁感应的原因是由于通过导体本身的电流发生变化而引起磁通量变化。这种电磁感应现象称为自感。
自感现象:由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。
自感电动势:在自感现象中产生的感应电动势。
3、演示实验,强化概念
【演示实验3】演示通电自感现象。实验电路见投影。
开关接通时,可以看到,灯泡2立即正常发光,而灯泡1是逐渐亮起来的。
问:为什么会出现这种现象呢?
(开关接通时,线圈中的电流从无到有,使得穿过线圈的磁通量从无到有,线圈中产生了自感电动势,使灯1逐渐亮起来。)
问:为什么自感电动势不是使灯泡1突然变得很亮,而是使它慢慢变亮呢?
4、综合因素,讲解规律
教师说明:在自感现象中,自感电动势的产生是由于导体本身的电流发生了变化而引起的,而自感电动势却总是阻碍导体中原来电流的变化的。
特点:自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化的。
具体而言:① 如果导体中原来的电流是增大的,自感电动势就要阻碍原来电流的增大。
I原↑,则ε自(I自)与I原相反
(引导学生阅读教材P97第2段对通电自感的解释。)
② 如果导体中原来的电流是减小的,自感电动势就要阻碍原来电流的减小。
I原↓,则ε自(I自)与I原相同
5、分析实验,深化理解
①实验1称为断电自感现象,实验2称为通电自感现象。那么,在实验1中电路接通的瞬间,线圈是否发生自感?在实验2中,把开关断开时,线圈是否发生自感现象呢?
(都发生自感。只不过是我们观察不到。)
②实验2中,如果以很快的频率反复打开、闭合开关,会出现什么现象呢?
(灯1 不亮,灯2闪亮。)
③实验1中开关断开了,电源已不再给灯泡提供电能了,灯还闪亮一下。这些能量是哪里来的呢?是凭空产生了能量吗?
(线圈提供的。线圈中有电流时,线圈产生磁场,磁场也具有能量。当开关断开后,磁场能通过电磁感应转化为电能,由线圈提供给灯泡。这说明电磁感应中也遵循能量守恒。)
(二)、自感系数
问:感应电动势的大小跟什么因素有关?
(感应电动势的大小跟磁通量的变化快慢有关。)
自感电动势的大小跟其它感应电动势的大小一样,跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关。而在自