电磁感应、交变电流

1、电磁感应、交变电流电磁感应、交变电流 第四章第四章 电磁感应电磁感应 1 1 划时代的发现划时代的发现 2 2 探究电磁感应的产生条件探究电磁感应的产生条件 3 3 楞次定律楞次定律 4 4 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 5 5 电磁感应规律的应用电磁感应规律的应用 6 6 互感和自感互感和自感 7 7 涡流涡流 电磁阻尼和电磁驱动电磁阻尼和电磁驱动 第十六章电磁感应第十六章电磁感应 一、电磁感应现象一、电磁感应现象 二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律 三、楞次定律三、楞次定律 四、椤次定律的应用四、椤次定律的应用 五、自感现象五、自感现象 六、日光灯原理六、日光灯原理 *

2、*七、涡流七、涡流 一、新旧教材内容对比一、新旧教材内容对比 二、课程标准和原教学大纲的对比二、课程标准和原教学大纲的对比 内容标准内容标准 1.1.收集资料，收集资料，了解电磁感应现象的发了解电磁感应现象的发 现过程，现过程，体会人类探索自然规律的科体会人类探索自然规律的科 学态度和科学精神学态度和科学精神 2.2.通过实验，理解感应电流产生的条通过实验，理解感应电流产生的条 件。件。举列说明电磁感应在生活和生产举列说明电磁感应在生活和生产 中的应用。中的应用。 3.3.通过探究，理解楞次定律。通过探究，理解楞次定律。理解法理解法 拉第电磁感应定律。拉第电磁感应定律。 4 4通过实验，了解自

3、感现象和涡流现通过实验，了解自感现象和涡流现 象。象。举例说明自感现象和涡流现象在举例说明自感现象和涡流现象在 生活和生产中的应用。生活和生产中的应用。 活动建议活动建议 从因特网、科技书刊上查阅资料，了从因特网、科技书刊上查阅资料，了 解电磁感应在生活中和生产中的应用，解电磁感应在生活中和生产中的应用， 例如磁卡阅读器、录音机、录像机的例如磁卡阅读器、录音机、录像机的 原理等。原理等。 * * 自感现象自感现象 磁通量磁通量(A) (A) 法拉第电磁感应定法拉第电磁感应定 律律(A)(A) 导体切割磁感线时导体切割磁感线时 的感应电动势的感应电动势 (B) (B) 右手定则右手定则(B) (

4、B) 内容和要求内容和要求 新教科书重视新教科书重视“过程过程”目标的落实，目标的落实， 重视重视“情感情感”目标的体现，重视联目标的体现，重视联 系学生生活、社会实践和现代科技。系学生生活、社会实践和现代科技。 在新教科书的基础上教师进一步创在新教科书的基础上教师进一步创 造，在课堂教学中体现新的课程理造，在课堂教学中体现新的课程理 念，这是实施新课程要解决的最大念，这是实施新课程要解决的最大 问题。问题。 新课标中重视实验、体现科学探究精神新课标中重视实验、体现科学探究精神 三、电磁感应三、电磁感应08年考纲要求年考纲要求 主题主题内容内容要求要求 电磁感应电磁感应 电磁感应现象电磁感应现

5、象 磁通量磁通量 法拉第电磁感应法拉第电磁感应 定律定律 楞次定律楞次定律 自感、涡流自感、涡流 1 1自感现象自感现象删除 2. 2. 日光灯日光灯删除 3. 3. 自感自感 涡流涡流增加 与以前考纲比较与以前考纲比较 本章以电场、磁场、电路等知识为基础，综合力本章以电场、磁场、电路等知识为基础，综合力 与运动、能量等力学知识，是高中物理综合程度与运动、能量等力学知识，是高中物理综合程度 相当高的章节。相当高的章节。 在高考中经常考查感应电流的产生条件、方向判在高考中经常考查感应电流的产生条件、方向判 断，感应电流大小的计算等，能利用图象处理相断，感应电流大小的计算等，能利用图象处理相 关的

6、电磁感应问题或用图象表示电磁感应现象中关的电磁感应问题或用图象表示电磁感应现象中 相应的物理量的变化规律相应的物理量的变化规律 ，在计算题中常考查电，在计算题中常考查电 磁感应和电路知识的综合、电磁感应和力的综合、磁感应和电路知识的综合、电磁感应和力的综合、 电磁感应和能量的综合等。所以，基础年级应夯电磁感应和能量的综合等。所以，基础年级应夯 实基础知识，为培养学生综合分析能力打好基础。实基础知识，为培养学生综合分析能力打好基础。 （1）产生电磁感应现象的条件）产生电磁感应现象的条件 （2）感应电动势的大小计算）感应电动势的大小计算法拉第电磁感应定法拉第电磁感应定 律律 （3）感应电流的方向判

7、断方法）感应电流的方向判断方法楞次定律楞次定律。 四、本章重点要解决的问题是：四、本章重点要解决的问题是： 难点：难点：楞次定律楞次定律 五、每节的变化和教学建议五、每节的变化和教学建议 第第1 1节节 划时代的发现划时代的发现 这一节是新加的内容，过去往往把这样的教学内容当作阅读材料这一节是新加的内容，过去往往把这样的教学内容当作阅读材料 处理，是对处理，是对过程与方法、情感态度价值观过程与方法、情感态度价值观的忽视。把电生磁、磁生的忽视。把电生磁、磁生 电的过程展示给学生，一方面它能激发学生的学习兴趣，引起学生电的过程展示给学生，一方面它能激发学生的学习兴趣，引起学生 的思考，进一步体会物

8、理学中的对称思想和统一思想，另一方面象的思考，进一步体会物理学中的对称思想和统一思想，另一方面象 P2P2页页“机遇总是青睐那些有准备的头脑机遇总是青睐那些有准备的头脑”。P3P3页页“寻找寻找1010年之久的年之久的”磁磁 生电生电”的效应终于被发现了。的效应终于被发现了。成功属于坚持不懈的有心人成功属于坚持不懈的有心人”！是对学是对学 生情感态度价值观很好的教育，把生情感态度价值观很好的教育，把“科学足迹科学足迹”这个内容融入进去这个内容融入进去 让学生不但学会求知，还要注重品格修养。让学生不但学会求知，还要注重品格修养。 第第2 2节节 探究电磁感应的产生条件探究电磁感应的产生条件 这一

9、节是后面这一节是后面探究电磁感应定律和楞次定律探究电磁感应定律和楞次定律 的基础，的基础，要充分体现出探究学习方式。可利用麦要充分体现出探究学习方式。可利用麦 克风、感应手电筒、磁卡等等一切学生感兴趣的克风、感应手电筒、磁卡等等一切学生感兴趣的 日常电磁感应现象激发学生求知欲。日常电磁感应现象激发学生求知欲。 利用初中学生学过的闭合电路的一部分做切利用初中学生学过的闭合电路的一部分做切 割磁感线运动时，产生感应电流，引入电磁感应割磁感线运动时，产生感应电流，引入电磁感应 现象、感应电流。如何利用磁场产生感应电流是现象、感应电流。如何利用磁场产生感应电流是 本节课要解决的问题。本节课要解决的问题

10、。 教师可引导学生，利用什么产生磁场，磁场教师可引导学生，利用什么产生磁场，磁场 怎样可变，要有电流，回路需怎样，要检验有无怎样可变，要有电流，回路需怎样，要检验有无 电流可用什么仪器等等，引导学生设计出书上的电流可用什么仪器等等，引导学生设计出书上的 两个实验电路。两个实验电路。 给学生足够给学生足够 的时间，让的时间，让 他们自己操他们自己操 作，总结。作，总结。 利用实验给的仪器，怎样可产生感应利用实验给的仪器，怎样可产生感应 电流？电流？ 闭合电路闭合电路磁通量变化磁通量变化 磁通量怎样就变化了磁通量怎样就变化了启发学启发学 生，再探究，再实验验证生，再探究，再实验验证 在操作中，不断

11、总结，在总结在操作中，不断总结，在总结 中，反思、验证，培养学生开中，反思、验证，培养学生开 拓创新和探究能力。拓创新和探究能力。 “做一做做一做”摇绳能发电吗？摇绳能发电吗？ 让学生感知地磁场的存在，同时让学生感知地磁场的存在，同时 加强物理与生活的联系，提高学加强物理与生活的联系，提高学 生学习物理的兴趣。一定要指导生学习物理的兴趣。一定要指导 学生去做一做，引发他们进一步学生去做一做，引发他们进一步 思考。思考。 巩固练习巩固练习 1.如图所示，开始时矩形线圈平面与匀强磁场的方向垂直，如图所示，开始时矩形线圈平面与匀强磁场的方向垂直， 且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电

12、且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电 流，下列做法中可行的是（流，下列做法中可行的是（ ） A、以、以ab为轴转动为轴转动 B、以、以bd边为轴转动（转动的角度小于边为轴转动（转动的角度小于60） C以以bd边为轴转动边为轴转动90后，增大磁感强度后，增大磁感强度 D、以、以ac为轴转动（转动的角度小于为轴转动（转动的角度小于60） AD 1我国已经制定了登月计划。假如宇航员登月后想探我国已经制定了登月计划。假如宇航员登月后想探 测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和 一个小线圈，则下列推断正确的是一个小线圈，则下列

13、推断正确的是 A直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁 场的有无场的有无 B将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动， 如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场 C将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运 动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场 D将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内 沿各个方向运动，如电

14、流表无示数，则可判断月球表面无沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无 磁场磁场 C 3. （2005年普通高等学校招生全国统一考试年普通高等学校招生全国统一考试 （北京卷）（北京卷）现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A、 线圈线圈B、电流计及开关如下图连接，在开关闭合、线圈、电流计及开关如下图连接，在开关闭合、线圈A放在放在 线圈线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P 向左加速滑动时，电流计指针和右偏转。由此可以判断向左加速滑动时，电流计指针和右偏转。由此可以判断B A.线圈线圈A向

15、上移动或滑动变阻器滑动端向上移动或滑动变阻器滑动端P向右加速滑动，都能向右加速滑动，都能 引起电流计指针向左偏转引起电流计指针向左偏转 B.线圈线圈A中铁芯和上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向中铁芯和上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向 右偏转右偏转 C.滑动变阻器的滑动端滑动变阻器的滑动端P匀速向左匀速向左 或匀速向右滑动，都能使电流计指或匀速向右滑动，都能使电流计指 针静止在中央针静止在中央 D.因为线圈因为线圈A、线圈、线圈B的绕线方向的绕线方向 未知，故无法判断电流计指针偏转未知，故无法判断电流计指针偏转 的方向的方向 第第3 3节节 楞次定律楞次定律 楞次定律的教学要突出学生主

16、动探究，由于教材很详细楞次定律的教学要突出学生主动探究，由于教材很详细 可引导学生去探究，并尝试用自己的语言来表述感应电流可引导学生去探究，并尝试用自己的语言来表述感应电流 方向的规律。方向的规律。 实验操作过程一定要学生认真填写表格！实验操作过程一定要学生认真填写表格！ 培养学生实事求是的科学探究精神。培养学生实事求是的科学探究精神。 N极插入极插入N极抽出极抽出S极插入极插入S极抽出极抽出 原磁场方原磁场方 向向B原 原 磁通磁通 感应电流感应电流 的方向的方向I 感应电流感应电流 的磁场方的磁场方 向向B感 感 B原 原B感感关 关 系系 凡是由磁通量的凡是由磁通量的增加增加引起的感应电

17、流，引起的感应电流， 它所激发的磁场一定它所激发的磁场一定阻碍阻碍原来磁通量的原来磁通量的 增加增加；凡是由磁通量的；凡是由磁通量的减少减少引起的感应引起的感应 电流，它所激发的磁场一定电流，它所激发的磁场一定阻碍阻碍原来磁原来磁 通量的通量的减少减少 引导学生表述引导学生表述 进一步总结出楞次定律进一步总结出楞次定律 楞次定律：感应电流具有这样的楞次定律：感应电流具有这样的 方向，即方向，即感应电流的磁场感应电流的磁场总要阻总要阻 碍碍引起感应电流的引起感应电流的磁通量的变化。磁通量的变化。 增反减同增反减同 感应电流的磁场和引起磁通量变化感应电流的磁场和引起磁通量变化 的原磁场的关系的原磁

18、场的关系 本章的教学重点，难点，高中物理的本章的教学重点，难点，高中物理的 难点，只有学生真正理解，才能灵活难点，只有学生真正理解，才能灵活 应用。应用。 可引导学生总结判断步骤，分步进行可引导学生总结判断步骤，分步进行 (1)(1)明确明确原磁场原磁场的方向的方向 (2)(2)明确穿过闭合回路的磁通量是明确穿过闭合回路的磁通量是增增 加还是加还是减减少少 (3)(3)根据楞次定律（增反减同），判根据楞次定律（增反减同），判 定感应电流的磁场方向定感应电流的磁场方向 (4)利用安培定则判定感应电流的方利用安培定则判定感应电流的方 向向 增加 B原 原 B感 感 减小 B原 原B感 感 【例】如

19、图所示，平行的长直导线【例】如图所示，平行的长直导线P P、QQ中中 通过同方向、同强度的电流，矩形导线框通过同方向、同强度的电流，矩形导线框 abcdabcd与与P P、Q Q处在同一平面中，从图示中处在同一平面中，从图示中 的位置的位置I I向右匀速运动到位置向右匀速运动到位置，关于在这，关于在这 一过程中线框中的电流方向，正确的结论一过程中线框中的电流方向，正确的结论 是（是（ ） A A沿沿abcdaabcda方向不变方向不变 B B沿沿adcbaadcba方向不变方向不变 C C由沿由沿abcdaabcda方向变为沿方向变为沿adcbaadcba方向方向 D D由沿由沿adcbaad

20、cba方向变为沿方向变为沿abcdaabcda方向方向 【例】一平面线圈用细杆悬于【例】一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平点，开始时细杆处于水平 位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动，已知线位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动，已知线 圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置和位置和位置 时，顺着磁场的方向看去，线圈中的感应电流的方向分时，顺着磁场的方向看去，线圈中的感应电流的方向分 别为别为 位置位置 位置位置 A逆时针方向逆时针方向 逆时针方向逆时针方向 B逆时针方向逆时针方向 顺时针方向顺时针方向 C顺时针方向顺时针方向

21、顺时针方向顺时针方向 D顺时针方向顺时针方向 逆时针方向逆时针方向 进一步正确理解楞次定律：进一步正确理解楞次定律：“阻碍阻碍” 不是阻止不是阻止，阻碍磁通量变化指：磁，阻碍磁通量变化指：磁 通量增加时，阻碍增加通量增加时，阻碍增加(感应电流的感应电流的 磁场和原磁场方向相反，起抵消作磁场和原磁场方向相反，起抵消作 用用)（实际上磁通量还是增加）；磁（实际上磁通量还是增加）；磁 通量减少时，阻碍减少通量减少时，阻碍减少(感应电流的感应电流的 磁场和原磁场方向一致，起补偿作磁场和原磁场方向一致，起补偿作 用用)（实际上磁通量还是减小）。（实际上磁通量还是减小）。 练习练习:如图所示，如图所示，a

22、b是一个可绕垂直于纸面的轴是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合转动的闭合 矩形导线框，当滑动变阻器的滑片矩形导线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从纸自左向右滑动时，从纸 外向纸内看，线框外向纸内看，线框ab将（将（ ） A保持静止不动保持静止不动 B逆时针转动逆时针转动 C顺时针转动顺时针转动 D发生转动，但电源极性不明，发生转动，但电源极性不明， 无法确定转动方向无法确定转动方向 N S 感应电流的磁场阻碍感应电流的磁场阻碍 导体间的导体间的相对运动相对运动 来拒去留来拒去留 遵循能量守恒定律遵循能量守恒定律 感应电流的磁场对导感应电流的磁场对导 体的作用如何体的作用如何 【例】如图

23、所示，固定在水平面内的两光滑平行金属导轨【例】如图所示，固定在水平面内的两光滑平行金属导轨M、 N，两根导体棒中，两根导体棒中P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，平行放于导轨上，形成一个闭合回路， 当一条形磁铁从高处下落接近回路时（当一条形磁铁从高处下落接近回路时（ ） AP、Q将互相靠拢将互相靠拢 BP、Q将互相远离将互相远离 C磁铁的加速度仍为磁铁的加速度仍为g D磁铁的加速度小于磁铁的加速度小于g 感应电流的磁场使线圈面积有感应电流的磁场使线圈面积有 扩大或缩小的趋势；扩大或缩小的趋势；( (增缩减扩增缩减扩) ) 进一步理解进一步理解楞次定律中楞次定律中“阻碍阻碍”的含的含 义还可

24、以推广为，义还可以推广为，感应电流的效果总感应电流的效果总 是要阻碍产生感应电流的原因是要阻碍产生感应电流的原因。 右手定则右手定则 应用时要特别注意应用时要特别注意四指指向是电源内部电流的方向四指指向是电源内部电流的方向因因 而也是电而也是电势升高势升高的方向。的方向。 伸开右手，让大拇指跟其余四指伸开右手，让大拇指跟其余四指 垂直垂直，并与手掌在同一平面内，让磁，并与手掌在同一平面内，让磁 感线垂直感线垂直(或斜着或斜着)穿过掌心，穿过掌心，大拇指大拇指 指向导体指向导体运动运动的方向，其余的方向，其余四指四指所指所指 的方向就是的方向就是感应电流的方向感应电流的方向. 闭合回路的一部分导

25、体做闭合回路的一部分导体做切割磁感线切割磁感线运动时，产运动时，产 生的感应电动势与感应电流的方向判定生的感应电动势与感应电流的方向判定 楞次定律楞次定律 第第4 4节节 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 这一节是本章的重点，可根据演示实验定这一节是本章的重点，可根据演示实验定 性得出，向线圈中插入磁铁时，插入的越性得出，向线圈中插入磁铁时，插入的越 快，磁场越强，感应电流越大。直接指出快，磁场越强，感应电流越大。直接指出 法拉第等多人工作的结果，电动势跟穿过法拉第等多人工作的结果，电动势跟穿过 回路的磁通变化率成正比。回路的磁通变化率成正比。 学习法拉第电磁感应规律前：学习法拉第电磁感应

26、规律前： 须正确理解须正确理解“磁通量磁通量” 1.磁通量磁通量 =BS ，单位： 单位：1Wb=1Tm2=1V s 2.磁通量是标量，但有正负，有抵消问题。磁通量是标量，但有正负，有抵消问题。 3.磁通量的变化量：磁通量的变化量： =BS= S B =B2 S2 B1 S1 4.磁通量的变化率：磁通量的变化率： t S BS t B t （S有磁场穿过有磁场穿过 的垂直磁场的有的垂直磁场的有 效面积）效面积） 1.法拉第电磁感应定律：法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的电路中感应电动势的 大小，跟穿过这一电路的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率磁通量的变化率成正成正 比。比。 t nE

27、注意注意平均电动势、瞬时电动势平均电动势、瞬时电动势的计算方法的计算方法 感应电动势大小感应电动势大小 2.公式公式 s EnB t B EnS t 3. B不变：不变： S不变：不变： 例例.如图所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用如图所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用 0.05s，第二次用，第二次用0.1s，设插入方式相同，试求：，设插入方式相同，试求： (1)两次线圈中平均感应电动势之比？两次线圈中平均感应电动势之比？ (2)两次线圈之中平均电流之比？两次线圈之中平均电流之比？ 例例.A、B两闭合线圈为同样导线绕两闭合线圈为同样导线绕 成且均为成且均为10匝，半径匝，半

28、径rA=2rB ，内有，内有 如图所示的有理想边界的匀强磁场，如图所示的有理想边界的匀强磁场， 若磁场均匀减小，则若磁场均匀减小，则A、B环中的环中的 感应电动势之比感应电动势之比A B= ， 产生的感应电流之比产生的感应电流之比 IA IB 。 例例.漆包线是在粗细均匀的细铜丝表面浸绝漆包线是在粗细均匀的细铜丝表面浸绝 缘漆制成的导线。取一段漆包线绕制成一个缘漆制成的导线。取一段漆包线绕制成一个 n匝半径为匝半径为R的平面线圈，并将线圈的两端的平面线圈，并将线圈的两端 连在一起成闭合线圈，将这个线圈放在匀强连在一起成闭合线圈，将这个线圈放在匀强 磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，如图所磁场中，

29、线圈平面与磁场方向垂直，如图所 示。磁场的磁感应强度随时间均匀变化，这示。磁场的磁感应强度随时间均匀变化，这 时线圈中的电流设为时线圈中的电流设为I。为了使线圈中的电。为了使线圈中的电 流减半，下列措施可行的是流减半，下列措施可行的是 A.使线圈绕其直径从图示位置转过使线圈绕其直径从图示位置转过30角角 B.线圈绕其直径从图示位置转过线圈绕其直径从图示位置转过60角角 C.保持导线长度不变，将线圈改绕成半径为保持导线长度不变，将线圈改绕成半径为 2R的线圈的线圈 D.保持导线长度不变，将线圈改绕成半径为保持导线长度不变，将线圈改绕成半径为 R2的线圈的线圈 说明：说明： 上述推导需条件：磁感应

30、强度上述推导需条件：磁感应强度B、导、导 线切割速度线切割速度v与长度与长度L三者互相垂直，三者互相垂直， 根据法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律 4.导体切割磁感线导体切割磁感线 例例.如图所示，平行金属导轨间距为如图所示，平行金属导轨间距为d d，一端跨接电阻为，一端跨接电阻为R R，匀，匀 强磁场磁感应强度为强磁场磁感应强度为B B，方向垂直平行导轨平面，一根长金属，方向垂直平行导轨平面，一根长金属 棒与导轨成棒与导轨成 角放置，棒与导轨的电阻不计，当棒沿垂直棒的角放置，棒与导轨的电阻不计，当棒沿垂直棒的 方向以恒定速度方向以恒定速度v v在导轨上滑行时，通过电阻的电流是（在导轨上

31、滑行时，通过电阻的电流是（ ） A ABdv/Bdv/（RsinRsin） B BBdv/R Bdv/R C CBdvsin/R Bdvsin/R DDBdvcos/RBdvcos/R 例例.如图所示，有一夹角为如图所示，有一夹角为的金属角架，的金属角架， 角架所围区域内存在匀强磁场中，磁场的角架所围区域内存在匀强磁场中，磁场的 磁感强度为磁感强度为B，方向与角架所在平面垂直，方向与角架所在平面垂直， 一段直导线一段直导线ab垂直垂直ce，从顶角，从顶角c贴着角架以贴着角架以 速度速度v向右匀速运动，求：向右匀速运动，求：(1)t时刻角架的时刻角架的 瞬时感应电动势；瞬时感应电动势；(2)t时

32、间内角架的平均感时间内角架的平均感 应电动势？应电动势？ 导体切割磁感线产生的感应电动势：导体切割磁感线产生的感应电动势： sinBLvE V平均，平均，E平均平均 V瞬时，瞬时，E瞬时瞬时 不做重点要求不做重点要求 例例6.如图所示如图所示,竖直向下的匀强磁场中竖直向下的匀强磁场中,将将 一水平放置的金属棒一水平放置的金属棒ab以水平速度以水平速度vo抛抛 出出,设整个过程中设整个过程中,棒的取向不变棒的取向不变,且不计空且不计空 气阻力气阻力,则金属棒运动过程中产生的感应则金属棒运动过程中产生的感应 电动势的大小变化情况应是电动势的大小变化情况应是 A.越来越大越来越大 B.越来越小越来越

33、小 C.保持不变保持不变 D.无法判断无法判断 vo a b C 5.导体棒在磁场转导体棒在磁场转 动切割动切割 P16页页“思考和讨论思考和讨论”中通过电动机转动引出中通过电动机转动引出 了了反电动势反电动势的概念，同时又涉及到了的概念，同时又涉及到了非纯电非纯电 阻用电器阻用电器这样一个实际问题，引导学生理论这样一个实际问题，引导学生理论 联系实际解决实际问题。联系实际解决实际问题。“说一说说一说”观察电观察电 动机启动过程中电流的变化动机启动过程中电流的变化”可让学生在课可让学生在课 下去探讨，同学之间交流，并尝试解决。便下去探讨，同学之间交流，并尝试解决。便 于学生对电功、电热的概念又

34、进一步的理解。于学生对电功、电热的概念又进一步的理解。 第第5 5节节 电磁感应规律的应用电磁感应规律的应用 本节内容与旧教材不同之处是根据磁通量变化的原因不同本节内容与旧教材不同之处是根据磁通量变化的原因不同 将原来的感应电动势分为感生电动势和动生电动势。教学时将原来的感应电动势分为感生电动势和动生电动势。教学时 要引导学生利用类比的方法得出感生电动势。对动生电动势要引导学生利用类比的方法得出感生电动势。对动生电动势 教学中要充分发挥教学中要充分发挥“思考与讨论思考与讨论”的作用，引导学生层层深入的作用，引导学生层层深入 并结合洛仑兹力推导出动生电动势的表达式。引导学生并结合洛仑兹力推导出动

35、生电动势的表达式。引导学生 从能量转化的角度分析问题，解决问题。从能量转化的角度分析问题，解决问题。 第第6 6节节 互感和自感互感和自感 这一节是电磁感应现象在技术中的应用。教学中可让学生这一节是电磁感应现象在技术中的应用。教学中可让学生 列举生活中利用互感的实例。对自感现象一定要做好演示实验列举生活中利用互感的实例。对自感现象一定要做好演示实验 让学生形成感性认识，然后引导学生分析引出自感现象和自感电让学生形成感性认识，然后引导学生分析引出自感现象和自感电 动势，有条件的学校还可用电流传感器来演示，教学还要密切联动势，有条件的学校还可用电流传感器来演示，教学还要密切联 联系学生的生活实际。

36、联系学生的生活实际。 断电自感，可让多名学生手拉手，接在线断电自感，可让多名学生手拉手，接在线 圈两端，来感受电击感，从而得到震撼！圈两端，来感受电击感，从而得到震撼！ “互感和自感互感和自感”一节后面的一节后面的“问题与练习问题与练习”介绍了一个现象：用介绍了一个现象：用 欧姆表测量变压器线圈后，表笔离开线圈两端时线圈会使人产生欧姆表测量变压器线圈后，表笔离开线圈两端时线圈会使人产生 电击的感觉，可让学生认真分析，其机理与线圈断电时能使小灯电击的感觉，可让学生认真分析，其机理与线圈断电时能使小灯 泡闪亮的机理相同。当线圈电阻较小、自感系数较大时现象比较泡闪亮的机理相同。当线圈电阻较小、自感系

37、数较大时现象比较 明显。明显。 1.自感现象是指自感现象是指导体本身电流发生变化导体本身电流发生变化而产生的电磁而产生的电磁 感应现象，自感电动势的大小与线圈中的电流的变化率成感应现象，自感电动势的大小与线圈中的电流的变化率成 正比正比. 公式：公式：E=LE=LI/I/t t 2.自感电动势的方向：自感电动势总是自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍导体中原阻碍导体中原 来电流的变化来电流的变化(同样遵循楞次定律同样遵循楞次定律).当原来电流在增大时，当原来电流在增大时， 自感电动势与原来电流方向相反，当原来电流在减小时，自感电动势与原来电流方向相反，当原来电流在减小时， 自感电动势与原来电流

38、方向相同，另外，自感电动势与原来电流方向相同，另外，“阻碍阻碍”并非并非“ 阻止阻止”，电流还是在变化的，电流还是在变化的. 3.自感系数自感系数 (1)自感系数是描述导体（注意：不只是线圈）通过自感系数是描述导体（注意：不只是线圈）通过 本身的电流变化所引起阻碍作用力大小的一个物理量。本身的电流变化所引起阻碍作用力大小的一个物理量。 其数值与导体中是否有电流，电流的大小，电流是否发其数值与导体中是否有电流，电流的大小，电流是否发 生变化均没有关系。生变化均没有关系。 (2) (2)线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁 芯等因素有关。芯等

39、因素有关。 (3)(3)自感系数的单位是亨利，简称亨，符号是自感系数的单位是亨利，简称亨，符号是HH。 4.自感线圈在电路中的作用：自感线圈在电路中的作用： 即通过自感线圈中的电流不能突变，由于自感线圈对电即通过自感线圈中的电流不能突变，由于自感线圈对电 流变化的延迟作用，电流从一个值变到另一个值总需要时间：流变化的延迟作用，电流从一个值变到另一个值总需要时间： 刚闭合电路时，线圈这一支路相当于开路即此时刚闭合电路时，线圈这一支路相当于开路即此时I=0I=0； 电路闭合一段时间达到稳定后，线圈相当于导线或电阻；电路闭合一段时间达到稳定后，线圈相当于导线或电阻； 电路刚断开时，线圈相当于一个电源

40、，该电源会重新建立电路刚断开时，线圈相当于一个电源，该电源会重新建立 一个回路，但线圈的电流的方向与稳定工作时保持一致一个回路，但线圈的电流的方向与稳定工作时保持一致. . 【例】如图所示的电路中，【例】如图所示的电路中，A1和和A2是完全相同的灯泡，线圈是完全相同的灯泡，线圈 L的电阻可以忽略不计，下列说法中正确的是（的电阻可以忽略不计，下列说法中正确的是（ ） A合上开关合上开关S接通电路时，接通电路时，A2先亮先亮A1后亮，最后一样亮后亮，最后一样亮 B合上开关合上开关S接通电路时，接通电路时，A1和和A2始终一样亮始终一样亮 C断开开关断开开关S切断电路时，切断电路时，A2立即熄灭，立

41、即熄灭，A1过一会熄灭过一会熄灭 D断开开关断开开关S切断电路时，切断电路时，A1和和A2都要过一会才熄灭都要过一会才熄灭 练习：如图所示，电感线圈的电阻和电池内阻均可忽略不计，练习：如图所示，电感线圈的电阻和电池内阻均可忽略不计， 两个电阻的阻值都是两个电阻的阻值都是R，电键，电键K原来打开着，电流为原来打开着，电流为I0，今合，今合 上电键将一电阻短路，于是线圈中有自感电动势产生，此时上电键将一电阻短路，于是线圈中有自感电动势产生，此时 自感电动势（自感电动势（ ） A有阻碍电流的作用，最后电流由有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零减小到零 B有阻碍电流的作用，最后电流总小于有阻碍电流

42、的作用，最后电流总小于I0 C有阻碍电流增大的作用，因而电流有阻碍电流增大的作用，因而电流I0保持不变保持不变 D有阻碍电流增大的作用，因而电流最后还是增大到有阻碍电流增大的作用，因而电流最后还是增大到2I0 第第7 7节节 涡流涡流 电磁阻尼和电磁驱动电磁阻尼和电磁驱动 涡流是一种特殊的电磁感应现象，在实际生活中有许多应用涡流是一种特殊的电磁感应现象，在实际生活中有许多应用 涡流有热效应、机械效应、磁效应等。教学中，一定要通过演示涡流有热效应、机械效应、磁效应等。教学中，一定要通过演示 实验，结合实验，结合“思考与讨论思考与讨论”“”“做一做做一做”引导学生弄清涡流的应用和有引导学生弄清涡流

43、的应用和有 害的影响。害的影响。 电磁炉、安检门、变压器等与学生的生活联电磁炉、安检门、变压器等与学生的生活联 系密切，可让学生根据自己所了解的实际生系密切，可让学生根据自己所了解的实际生 活中的例子进一步探讨涡流问题。活中的例子进一步探讨涡流问题。 通过演示实验，观察电磁阻尼和电磁驱动现象，通过演示实验，观察电磁阻尼和电磁驱动现象， 再加以理论分析，进一步理解楞次定律，阻碍再加以理论分析，进一步理解楞次定律，阻碍 相对运动。相对运动。 例例. . 如图所示，蹄形磁铁的如图所示，蹄形磁铁的N N、S S极之间放置一极之间放置一 个线圈个线圈abcdabcd，磁铁和线圈都可以绕轴转动，若，磁铁和

44、线圈都可以绕轴转动，若 磁铁按图示方向绕磁铁按图示方向绕OOOO轴转动，线圈的运动轴转动，线圈的运动 情况是：（情况是：（ ） A. A. 俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同 B. B. 俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相 同同 C. C. 线圈与磁铁转动方向相同，但开始时转速线圈与磁铁转动方向相同，但开始时转速 小于磁铁的转速，以后会与磁铁转速一致小于磁铁的转速，以后会与磁铁转速一致 D. D. 线圈与磁铁转动方向相同，但转速总小于线圈与磁铁转动方向相同，但转速总小于 磁铁的转速磁铁的转速 六、电磁感应中几个重要问题：六

45、、电磁感应中几个重要问题： 1.产生感应电流的条件产生感应电流的条件 2.感应电动势的大小感应电动势的大小 3.感因电流的方向判断感因电流的方向判断 4.感应电量的计算感应电量的计算 5.电磁感应和电路的综合应用电磁感应和电路的综合应用 6.电磁感应的动力学问题电磁感应的动力学问题 7.电磁感应的能量问题电磁感应的能量问题 8.电磁感应的图像问题电磁感应的图像问题 （一）感应电量的计算（一）感应电量的计算 设在时间设在时间 t t内通过导线截面的电量为内通过导线截面的电量为q q，则根据电流定，则根据电流定 义式义式 及法拉第电磁感应定律及法拉第电磁感应定律 E=n E=n /t t ，得：，

46、得：Iqt/ R n t tR n t R E tIq 如果闭合电路是一个单匝线圈（如果闭合电路是一个单匝线圈（n=1n=1），则：），则： q R 上式中上式中n为线圈的匝数，为线圈的匝数， 为磁通量的变化量，为磁通量的变化量，R为闭为闭 合电路的总电阻。合电路的总电阻。 注意：与发生磁通量变化的时间无关。注意：与发生磁通量变化的时间无关。 例例.有一面积为有一面积为S100cm2的金属环，电的金属环，电 阻为阻为R0.1，环中磁场变化规律如图，环中磁场变化规律如图 所示，磁场方向垂直环面向里，则在所示，磁场方向垂直环面向里，则在t2 t1时间内通过金属环某一截面的电荷时间内通过金属环某一截

47、面的电荷 量为量为_C 例例.物理实验中，常用一种叫做物理实验中，常用一种叫做“冲击电流计冲击电流计”的仪器测定通过的仪器测定通过 电路的电量如图所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来电路的电量如图所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来 测定磁场的磁感应强度已知线圈的匝数为测定磁场的磁感应强度已知线圈的匝数为n，面积为，面积为s，线圈，线圈 与冲击电流计组成的回路电阻为与冲击电流计组成的回路电阻为R若将线圈放在被测匀强磁场若将线圈放在被测匀强磁场 中，开始线圈平面与磁场垂直，现把探测圈翻转中，开始线圈平面与磁场垂直，现把探测圈翻转180，冲击电，冲击电 流计测出通过线圈的电量为流计测出通过线圈

48、的电量为q，由上述数据可测出被测磁场的磁，由上述数据可测出被测磁场的磁 感应强度为（感应强度为（ ） AqR/SBqR/ns CqR/2nSDqR/2S 例例. （2006全国理综卷全国理综卷）如图，在）如图，在 匀强磁场中固定放置一根串接一电匀强磁场中固定放置一根串接一电 阻阻R的直角形金属导轨的直角形金属导轨aob（在纸面（在纸面 内），磁场方向垂直纸面朝里，另内），磁场方向垂直纸面朝里，另 有两根金属导轨有两根金属导轨c、d分别平行于分别平行于oa、 ob放置。保持导轨之间接触良好，放置。保持导轨之间接触良好， 金属导轨的电阻不计。现经历以下金属导轨的电阻不计。现经历以下 四个过程：以速

49、率四个过程：以速率v移动移动d，使它，使它 与与ob的距离增大一倍；再以速率的距离增大一倍；再以速率v 移动移动c，使它与，使它与oa的距离减小一半；的距离减小一半； 然后，再以速率然后，再以速率2v移动移动c，使它回，使它回 到原处；最后以速率到原处；最后以速率2v移动移动d，使，使 它也回到原处。设上述四个过程中它也回到原处。设上述四个过程中 通过电阻通过电阻R的电量的大小依次为的电量的大小依次为Q1、 Q2、Q3和和Q4，则（，则（ ） AQ1=Q2=Q3=Q4 BQ1=Q2=2Q3=2Q4 C2Q1=2Q2=Q3=Q4 DQ1Q2=Q3Q4 1 1、确定电源、确定电源: :产生感应电流

50、或感应电动势的那部分电路产生感应电流或感应电动势的那部分电路 就相当于电源，利用就相当于电源，利用法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律确定其电动确定其电动 势的大小，利用势的大小，利用楞次定律楞次定律确定其正负极确定其正负极. . 2 2、分析电路结构、分析电路结构, ,画等效电路图画等效电路图. . 3 3、利用电路规律求解、利用电路规律求解, ,主要有欧姆定律，串并联规律等主要有欧姆定律，串并联规律等. . 注意：路端电压、内压注意：路端电压、内压 例例. .用同样材料和规格的导线做成的圆环用同样材料和规格的导线做成的圆环a a和和b,b,它们的它们的 半径之比半径之比r ra a:r :

51、rb b2:1,2:1,连接两圆环部分的两根直导线连接两圆环部分的两根直导线 的电阻不计且靠的很近的电阻不计且靠的很近, ,均匀变化的磁场具有理想均匀变化的磁场具有理想 的边界（边界宽于圆环直径）如图所示的边界（边界宽于圆环直径）如图所示, ,磁感应强磁感应强 度以恒定的变化率变化度以恒定的变化率变化. .那么当那么当a a环置于磁场中与环置于磁场中与b b 环置于磁场中两种情况下环置于磁场中两种情况下, ,直导线中上下直导线中上下A A、B B两点两点 电势差之比电势差之比U U1 1 / U / U2 2为为 . . B B A A B B A A 例例.如图所示，水平面上平行放置的光滑金

52、属导如图所示，水平面上平行放置的光滑金属导 轨相距轨相距L=0.2m，导轨置于磁感应强度，导轨置于磁感应强度B=0.5T、 方向与导轨平面垂直的匀强磁场中导轨左端接方向与导轨平面垂直的匀强磁场中导轨左端接 阻值为阻值为R1.5的电阻，导轨电阻可忽略今把的电阻，导轨电阻可忽略今把 电阻为电阻为r0.5的导体棒的导体棒ab放在导轨上，棒与导放在导轨上，棒与导 轨垂直，接触良好若导体棒以轨垂直，接触良好若导体棒以=10ms的速的速 度匀速向右运动，求：度匀速向右运动，求： (1)导体棒中感应电动势的大小及通过导体棒中感应电动势的大小及通过ab棒的电棒的电 流方向流方向 (2)导体棒两端的电势差导体棒

53、两端的电势差 (3)维持导体棒做匀速运动，维持导体棒做匀速运动， 所施加的向右的水平外力的大小所施加的向右的水平外力的大小 1v0.5A由由a到到b 0.75V0.05N 例例. .半径为半径为a a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B=0.2TB=0.2T， 磁场方向垂直纸面向里，半径为磁场方向垂直纸面向里，半径为b b的金属圆环与磁场同心地的金属圆环与磁场同心地 放置，磁场与环面垂直，其中放置，磁场与环面垂直，其中a=0.4ma=0.4m，b=0.6mb=0.6m，金属环，金属环 上分别接有灯上分别接有灯L L1 1、L L2 2，两灯的电阻均为，两灯的电

54、阻均为R =2R =2，一金属棒，一金属棒 MNMN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计 （1 1）若棒以）若棒以v v0 0=5m/s=5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑 过圆环直径过圆环直径OO OO 的瞬时（如图所示）的瞬时（如图所示）MNMN中的电动势和流中的电动势和流 过灯过灯L L1 1的电流。的电流。 （2 2）撤去中间的金属棒）撤去中间的金属棒MNMN，将右面的半圆环，将右面的半圆环OLOL2 2O O 以以 OO OO 为轴向上翻转为轴向上翻转9090，若此时磁场随时间均匀变化，其，若此时磁场随

55、时间均匀变化，其 变化率为变化率为B/t=4/B/t=4/（T/sT/s），求），求L L1 1的功率。的功率。 电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的 作用，因此，电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起。作用，因此，电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起。 解决这类电磁感应中的力学问题，不仅要应用电磁学解决这类电磁感应中的力学问题，不仅要应用电磁学 中的有关规律，如中的有关规律，如楞次定律楞次定律、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律、左右左右 手定则手定则、安培力的计算公式安培力的计算公式等，还要应用力学中的有关规等，还要应用力学中的有关规

56、 律，如律，如牛顿运动定律牛顿运动定律、动能定理动能定理、机械能守恒定律机械能守恒定律等。要等。要 将电磁学和力学的知识综合起来应用。将电磁学和力学的知识综合起来应用。 由于安培力和导体中的电流、运动速度均有关，由于安培力和导体中的电流、运动速度均有关， 所所 以对磁场中运动导体进行以对磁场中运动导体进行动态分析动态分析十分必要。十分必要。 例例.如图所示，如图所示，U形导线框固定在水平面上，形导线框固定在水平面上， 右端放有质量为右端放有质量为m的金属棒的金属棒ab，ab与导轨间与导轨间 的动摩擦因数为的动摩擦因数为，它们围成的矩形边长分，它们围成的矩形边长分 别为别为L1、L2，回路的总电

57、阻为，回路的总电阻为R。从。从t=0时刻时刻 起，在竖直向上方向加一个随时间均匀变化起，在竖直向上方向加一个随时间均匀变化 的匀强磁场的匀强磁场B=kt，（，（k0）那么在）那么在t为多大时，为多大时， 金属棒开始移动？金属棒开始移动？ 22 12 mgR K L L 例例. .竖直放置的竖直放置的U U形导轨宽为形导轨宽为L L，上端串有，上端串有 电阻电阻R R。磁感应强度为。磁感应强度为B B的匀强磁场方向垂的匀强磁场方向垂 直于纸面向外。金属棒直于纸面向外。金属棒abab的质量为的质量为mm，与，与 导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后 abab保持

58、水平而下滑。试分析保持水平而下滑。试分析abab下滑过程中下滑过程中 的运动情况并求运动的最大速度（的运动情况并求运动的最大速度（其余导其余导 体部分的电阻都忽略不计）体部分的电阻都忽略不计） 基本思路是基本思路是: : F =F = B IB I L L 临界状临界状 态态 v v与与a a方向关系方向关系 运动状态运动状态 的分析的分析 a a变变 化 情化 情 况况 F =F = mama 合外合外 力力 运动导运动导 体所体所 受的安受的安 培力培力 感 应感 应 电流电流 确 定 电 源确 定 电 源 （E E，r r） rR E I 例例.如图所示，位于同一水平面内的、两根平行的光

59、滑金属如图所示，位于同一水平面内的、两根平行的光滑金属 导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面，导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面， 导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab放在放在 导轨上并与导轨垂直。现用一平行于导轨的恒力导轨上并与导轨垂直。现用一平行于导轨的恒力F拉杆拉杆ab， 使它由静止开始向右运动。杆和导轨的电阻、感应电流产使它由静止开始向右运动。杆和导轨的电阻、感应电流产 生的磁场均可不计。用生的磁场均可不计。用E表示回路中的感应电动势，表示回路中的感应电动势，i表示表示 回路中的感应电流，在回路中的感应电

60、流，在i随时间增大的过程中，电阻消耗的随时间增大的过程中，电阻消耗的 功率等于功率等于 AF的功率的功率 B安培力的功率的绝对值安培力的功率的绝对值 CF与安培力的合力的功率与安培力的合力的功率 DiE 例例. .竖直放置的竖直放置的U U形导轨宽为形导轨宽为L L，上端串有，上端串有 电阻电阻R R。磁感应强度为。磁感应强度为B B的匀强磁场方向垂的匀强磁场方向垂 直于纸面向外。金属棒直于纸面向外。金属棒abab的质量为的质量为mm，与，与 导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后 abab保持水平而下滑。试分析保持水平而下滑。试分析abab下滑过程中下滑过程