【精品】高二物理 （人教大纲版）第二册 第十六章 电磁感应 五、自感现象(备课资料)VIP免费

●备课资料1.亨利亨利(HenryJoseph)1797年12月17日生于美国纽约州奥尔贝尼市。1822年毕业于奥尔贝尼学院，1826年被聘为奥尔贝尼学院物理学教授.1867年任美国科学院第一任院长.1829年,亨利改进电磁铁,他用绝缘导线密绕在铁芯上,制成了能提起近一吨重物的强电磁铁；同年,亨利在用实验证明不同长度的导线对电磁铁的提举力的影响时,发现了电流的自感现象；断开通有电流的长导线可以产生明亮的火花；1832年,他在发表的论文中宣布发现了自感现象；1835年1月,亨利向美国哲学会介绍了他的研究结果,他用14个实验定性地确定了各种形状导体的电感的相对大小.他还发现了变压器工作的基本定律.1830年8月,亨利在实验中已经观察到了电磁感应现象,这比法拉第发现电磁感应现象早一年.但是当时亨利正在集中精力制作更大的电磁铁,没有及时发表这一实验成果,失去了发明权,亨利的电磁铁为电报机的发明做出了贡献,实用电报的发明者莫尔斯和惠斯通都采用亨利发明的继电器.2.“自感现象”实验中异常现象研究在做高中电磁学演示实验“自感现象”时，一般可用学生电源的直流档位供电代替电池供电.当用学生电源作为供电电源时，在电路中就有两个电键：一个是实验电路的通、断电电键，另一个是学生电源的电源电键.因此在用图1所示的电路进行实验时却发现了一个令人困惑的现象：如用实验电路中的电键S做通、断电来观察自感现象时，实验现象非常明显，但当把实验电路电键S闭合，而用学生电源的电键来做这个实验时，却观察不到明显的实验现象.是什么原因造成这个异常的呢？为了进一步观察图1所示电路在两个不同电键通断电时所出现的现象的不同，笔者对如图1电路进行了改进，如图2所示（图2中二极管为发光二极管），并进行了实验.实验中观察到的现象如下：当将实验电路中的电键S通、断电时，在通电情况下，其中只有一只二极管导通，而当S断电时，这只二极管熄灭，但另一只二极管却瞬间导通而闪亮了一下.但当把S闭合而用学生电源的电键通、断电时，接通后的情况是只有一只二极管导通，但断开电键时，这只二极管熄灭，而未观察到另一只二极管闪亮.因此进一步肯定，对图1所示的电路来说，用实验电路中的电键S和用学生电源电键分别来做实验时，其结果是不同的.图1图2那么为什么会出现上述异常现象呢？根据对学生电源内部结构的分析，笔者认为，在图1实验电路中接用学生电源时，其电路可视为如图3的连接.在S闭合，S′由通电变为断电时，初级线圈中电流的改变而引起磁通量的变化，此变化又导致次级线圈中磁通量的变化而引起实验电路中电流的改变，这时的电路可做如下简化如图4所示（全波整流电路可视为通路）.图3图4从图4中可看出，当电源电键断开时，次级线圈L′中将产生一个自感电动势以阻止线圈中原来电流的减少，因此图4所示电路中的电流不是马上变为零，而是要经过一段时间t后才变为零，电流在衰减过程中的最大值为电源电键刚断开时的电流值.同样L所在支路中的电流的大小也发生了变化.因此L中也会产生相应的感应电动势，它也要阻止它所在支路中电流的变化，使电流从某一最大值逐渐减小为零.从电路结构也可以看出L和灯A之间并不形成因电键S断开时的那种单独回路，因此A中也就不会出现一个反向的且变化很大的电流，同样L中的自感现象也就不会以A灯的闪亮方式显示出来.在通常情况下，做此实验时多用学生电源供电，所以为了避免上述现象的出现和增强实验效果，在实验中不要用电源电键来做观察自感现象时的通、断电的电键.这也要求我们教师在做实验时，不能想当然，应该在实验前对各种情况都应有所了解，这样才不会处于被动.