第十一二章电磁感应及电磁场与电磁波课件1

1、第11章 电磁感应2英国物理学家和化学家，电磁理论的创始人之一.他创造性地提出场的思想，最早引入磁场这一名称. 1831年发现电磁感应现象，后又相继发现电解定律，物质的抗磁性和顺磁性，及光的偏振面在磁场中的旋转.法拉第（Michael Faraday, 17911867）3电磁感应现象11.1 电磁感应定律4 当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值.11.1.1 电磁感应定律国际单位制韦伯伏特5（1）闭合回路由 N 匝密绕线圈组成 磁通匝数（磁链）（2）若闭合回路的电阻为 R ，感应电流为6 感应电动势的方向与回路取向相反（

2、 与回路成右螺旋）NS7NS11.1.2 楞次定律 闭合的导线回路中所出现的感应电流，总是使它自己所激发的磁场反抗任何引发电磁感应的原因（反抗相对运动、磁场变化或线圈变形等）.8NS用楞次定律判断感应电流方向NS9 楞次定律 闭合的导线回路中所出现的感应电流，总是使它自己所激发的磁场反抗任何引发电磁感应的原因.10 楞次定律是能量守恒定律的一种表现 维持滑杆运动必须外加一力，此过程为外力克服安培力做功转化为焦耳热.机械能焦耳热 11例1 如下图所示，在一长直导线L中通有稳定电流I，ABCD为一矩形导体线框，在下列哪种情况下线框中无感应电流。（A）线框在纸面内向右移动（B）线框在纸面内向左移动（

3、C）线框绕AD轴转动（D）线框绕直导线L轴转动 A DIL B C答案:D12 例2 在匀强磁场中, 置有面积为 S 的可绕 轴转动的N 匝线圈. 若线圈以角速度 作匀速转动. 求线圈中的感应电动势.13解设 时,与 同向 , 则令则14交流电END15ILabxdx例3： 在通有电流为 I = I0 cost 的长直载流导线旁，放置一矩形回路，如图所示，求回路中的感应电动势。解：如图所示取一窄带dx，Bn，xo16ILabxdxxo171811.2动生电动势与感生电动势19 （1）稳恒磁场中的导体运动 , 或者回路面积变化、取向变化等 动生电动势 （2）导体不动，磁场变化 感生电动势引起磁通

4、量变化的原因 20 电动势+-I 闭合电路的总电动势 : 非静电的电场强度.21 OP11.2.1 动生电动势动生电动势的非静电力场来源 洛伦兹力- -+平衡时22设杆长为 OP- -+23解题方法及举例1.确定导体处磁场 B ；2.确定vB的方向；3.分割导体元dl，求导体元上的电动势4.由动生电动势定义求解。24例1：在均匀磁场 B 中，一长为 L 的导体棒绕一端 o 点以角速度w 转动，求导体棒上的动生电动势。w oLB解1：由动生电动势定义计算25oBwLv 和 B 的方向: 指向圆心分割导体元dl,dlv导体元上的电动势为:l26导体元的速度为:l整个导体棒的动生电动势为:方向指向

5、o 点。oBLdlvl27例2: 在通有电流 I 的无限长载流直导线旁，距 a 垂直放置一长为 L 以速度v 向上运动的导体棒，求导体棒中的动生电动势。vaLI解1：由动生电动势定义计算28 由于在导体棒处的磁感应强度分布是非均匀的，导体上各导体元产生的动生电动势也是不一样的，分割导体元 dx 。xxBovaLIdx导体元处的磁场 B 为：29导体元所产生的动生电动势方向沿 x轴负向，v和B的方向:指向导体xxBovaLIdx大小为：30整个导体棒的动生电动势为:导体所产生的动生电动势方向沿 x 轴负向。xxBovaLIdx11.2.2 感生电动势 在电磁感应现象的实验中,当电键 K 闭合时,

6、线圈1中要产生感生电流， 19世纪60年代，麦克斯韦提出：在变化的磁场周围存在一个变化的电场，这个电场就是感生电场。此电流产生的原因是什么呢？K32闭合回路中的感生电动势33感生电场静电场非保守场保守场由变化的磁场产生由电荷产生感生电场和静电场的对比34例1： 圆形均匀分布的磁场半径为R，磁场随时间均匀增加，求空间的感生电场的分布情况。oRB解： 由于磁场均匀增加，圆形磁场区域内、外 E感 线为一系列同心圆；35作半径为 r 的环形路径;1. r R 区域E感作半径为 r 的环形路径;oRB37同理积分面积为回路中有磁场存在的面积，E感oRB38E感分布曲线RE感rooRB3911.4自感应与

7、互感应40一、自感现象 当线圈中电流发生变化时，线圈中的磁通量发生变化，在线圈中产生自感电动势。 这是由于线圈中电流变化在线圈周围产生一个变化的磁场，变化的磁场周围又产生一个感生电场，感生电场作用在导体线圈中的自由电荷上，在线圈中产生自感电动势。11.4.1 自感应41二、自感系数L1.磁链数定义：线圈的匝数与线圈中的磁通量乘积。线圈的磁链与线圈中的电流 I 成正比。2.自感系数 L写成等式：423.定义：自感系数单位：亨利，H毫亨， mH1H=103mH4.注意 自感系数为线圈中磁链与线圈中的电流之比。 自感系数与线圈的大小、形状、磁介质、线圈密度有关，而与线圈中电流无关。43三、自感电动势

8、由法拉第电磁感应定律可知：而当线圈自感系数不变时，自感电动势44自感系数的计算假设线圈中的电流 I ；求线圈中的磁通量 fm ；由定义求出自感系数 L。 例：一长直螺线管，线圈密度为 n，长度为 l，横截面积为 S，插有磁导率为 的磁介质，求线圈的自感系数 L 。lSn45IlSn解： 设线圈中通有电流 I ，线圈中的磁通量为：线圈中的自感系数L为：其中匝数则自感系数46一、互感现象 当一个线圈中电流发生变化时在另一个线圈中产生互感电动势。 这是由于线圈1中电流变化，在线圈2周围产生一个变化的磁场，变化的磁场周围又产生一个感生电场，感生电场作用在导体线圈2中的自由电荷上，在线圈2中产生互感电动

9、势，反之也一样。1I1N1S12I2N2S211.4.2 互感应47二、互感系数 M线圈 1 在线圈 2 中产生的磁链：定义：线圈 1 对线圈 2 的互感系数M211I1N1S12I2N2S248线圈 2 在线圈 1 中产生的磁链：定义：线圈 2 对线圈 1 的互感系数M12两线圈的互感系数相等：12N1N249注意： 互感系数与两线圈的大小、形状、磁介质和相对位置有关。三、互感电动势线圈1电流变化在线圈2中产生的互感电动势线圈2电流变化在线圈1中产生的互感电动势50abl例： 在长直导线旁距 a 放置一长为 l、宽为 b 的矩形导线框，求两导体的互感系数。解：设直导线中通有电流 I ，I51

10、abl 载流直导线在矩形线圈内产生的磁通量为：xdxIxo52互感系数：53 请考虑一下，当导线放在矩形导线框中部，互感系数为多大。5411.5磁场能量5511.5.1 自感线圈的能量在右面的电路中，灯泡与电感线圈并联后，串在电源上，当电键K 从闭合状态，变为打开状态时，灯泡并不是立即就熄灭，而是闪亮一下才熄灭。LK载流线圈具有能量。5657 这是由于线圈中的磁场能量释放给灯泡。当电键 K 打开时，电路中电流迅速减小，在线圈中产生自感电动势，这个自感电动势比电源电动势要大，所以灯泡比原来还亮一些，最后灯泡熄灭。 线圈中的能量，是由于线圈在通电过程中，电流克服自感电动势作功，使线圈具有能量。稳恒

11、电流的功为：LK58在 dt 时间内，电流 i 克服线圈中自感电动势作的元功为：某一时刻自感电动势为：则线圈中电流从 0 变化到 I 过程中电流作的总功为：59电流作功使线圈能量改变，作功等于末态线圈能量减去初态线圈的能量。其中为线圈的能量。由于初态线圈中电流为 0，所以60线圈能量为：11.5.2 磁场能量 由于载流线圈中具有磁场，所以线圈的能量也可以说是磁场的能量。以载流长直螺线管为例：IlSn 长直螺线管中插有磁导率为 的磁介质，管内磁感应强度为：61IlSn则长直螺线管的自感系数为：磁场能量为（1）62由 从上三式中可看出磁场的能量只与磁场和磁场分布的空间有关。（2）（3）（1）63磁

12、场的能量密度wm 磁场能量只能反映空间体积 V 内的总能量，不能反映磁场的能量分布情况。须引入描写磁场分布的物理量-能量密度。1.能量密度wm单位体积内的磁场能量。642.由能量密度计算磁场能量先确定体积元内的磁场能量，再计算体积V体内的磁场能量，65第12章电磁场和电磁波66经典电磁理论的奠基人 , 气体动理论创始人之一. 提出了有旋场和位移电流的概念 , 建立了经典电磁理论 , 并预言了以光速传播的电磁波的存在. 在气体动理论方面 , 提出了气体分子按速率分布的统计规律.麦克斯韦（18311879）英国物理学家67 1865 年麦克斯韦在总结前人工作的基础上，提出完整的电磁场理论，他的主要

13、贡献是提出了“有旋电场”和“位移电流”两个假设，从而预言了电磁波的存在，并计算出电磁波的速度（即光速）. ( 真空中 )68 1888 年赫兹的实验证实了他的预言, 麦克斯韦理论奠定了经典动力学的基础，为无线电技术和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景. ( 真空中 )69一、位移电流 全电流安培环路定理+-I（以 L 为边做任意曲面 S ）稳恒磁场中, 安培环路定理70 麦克斯韦假设 电场中某一点位移电流密度等于该点电位移矢量对时间的变化率.+-IIAB71 位移电流 位移电流密度 通过电场中某一截面的位移电流等于通过该截面电位移通量对时间的变化率.+-72（1）全电流是连续的；（2）位移电流

14、和传导电流一样激发磁场；（3）传导电流产生焦耳热，位移电流不产生焦耳热.+- 全电流73二、电磁场 麦克斯韦电磁场方程的 积分形式 磁场高斯定理 安培环路定理 静电场环流定理 静电场高斯定理74方程的积分形式麦克斯韦电磁场（1）有旋电场麦克斯韦假设（2）位移电流END11醉翁亭记 1反复朗读并背诵课文，培养文言语感。2结合注释疏通文义，了解文本内容，掌握文本写作思路。3把握文章的艺术特色，理解虚词在文中的作用。4体会作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬，于庆历六年写下岳阳楼记，寄托自己“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的政治理想。实际上，这次改革，受到贬谪的除了

15、范仲淹和滕子京之外，还有范仲淹改革的另一位支持者北宋大文学家、史学家欧阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州，也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期间，欧阳修在滁州留下了不逊于岳阳楼记的千古名篇醉翁亭记。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧！【教学提示】结合前文教学，有利于学生把握本文写作背景，进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新课目标导学一：认识作者，了解作品背景作者简介：欧阳修(10071072)，字永叔，自号醉翁，晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属江西)人，因吉州原属庐陵郡，因此他又以“庐陵欧阳修”自居。谥号文忠，世称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家，与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、

16、苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。关于“醉翁”与“六一居士”：初谪滁山，自号醉翁。既老而衰且病，将退休于颍水之上，则又更号六一居士。客有问曰：“六一何谓也？”居士曰：“吾家藏书一万卷，集录三代以来金石遗文一千卷，有琴一张，有棋一局，而常置酒一壶。”客曰：“是为五一尔，奈何？”居士曰：“以吾一翁，老于此五物之间，岂不为六一乎？”写作背景：宋仁宗庆历五年(1045年)，参知政事范仲淹等人遭谗离职，欧阳修上书替他们分辩，被贬到滁州做了两年知州。到任以后，他内心抑郁，但还能发挥“宽简而不扰”的作风，取得了某些政绩。醉翁亭记就是在这个时期写就的。目标导学

17、二：朗读文章，通文顺字1初读文章，结合工具书梳理文章字词。2朗读文章，划分文章节奏，标出节奏划分有疑难的语句。节奏划分示例环滁/皆山也。其/西南诸峰，林壑/尤美，望之/蔚然而深秀者，琅琊也。山行/六七里，渐闻/水声潺潺，而泻出于/两峰之间者，酿泉也。峰回/路转，有亭/翼然临于泉上者，醉翁亭也。作亭者/谁？山之僧/曰/智仙也。名之者/谁？太守/自谓也。太守与客来饮/于此，饮少/辄醉，而/年又最高，故/自号曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒，在乎/山水之间也。山水之乐，得之心/而寓之酒也。节奏划分思考“山行/六七里”为什么不能划分为“山/行六七里”？明确：“山行”意指“沿着山路走”，“山行”是个状中短语

18、，不能将其割裂。“望之/蔚然而深秀者”为什么不能划分为“望之蔚然/而深秀者”？明确：“蔚然而深秀”是两个并列的词，不宜割裂，“望之”是总起词语，故应从其后断句。【教学提示】引导学生在反复朗读的过程中划分朗读节奏，在划分节奏的过程中感知文意。对于部分结构复杂的句子，教师可做适当的讲解引导。目标导学三：结合注释，翻译训练1学生结合课下注释和工具书自行疏通文义，并画出不解之处。【教学提示】节奏划分与明确文意相辅相成，若能以节奏划分引导学生明确文意最好；若学生理解有限，亦可在解读文意后把握节奏划分。2以四人小组为单位，组内互助解疑，并尝试用“直译”与“意译”两种方法译读文章。3教师选择疑难句或值得翻译

19、的句子，请学生用两种翻译方法进行翻译。翻译示例：若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝，晦明变化者，山间之朝暮也。野芳发而幽香，佳木秀而繁阴，风霜高洁，水落而石出者，山间之四时也。直译法：那太阳一出来，树林里的雾气散开，云雾聚拢，山谷就显得昏暗了，朝则自暗而明，暮则自明而暗，或暗或明，变化不一，这是山间早晚的景色。野花开放，有一股清幽的香味，好的树木枝叶繁茂，形成浓郁的绿荫。天高气爽，霜色洁白，泉水浅了，石底露出水面，这是山中四季的景色。意译法：太阳升起，山林里雾气开始消散，烟云聚拢，山谷又开始显得昏暗，清晨自暗而明，薄暮又自明而暗，如此暗明变化的，就是山中的朝暮。春天野花绽开并散发出阵阵幽香，夏日佳

20、树繁茂并形成一片浓荫，秋天风高气爽，霜色洁白，冬日水枯而石底上露，如此，就是山中的四季。【教学提示】翻译有直译与意译两种方式，直译锻炼学生用语的准确性，但可能会降低译文的美感；意译可加强译文的美感，培养学生的翻译兴趣，但可能会降低译文的准确性。因此，需两种翻译方式都做必要引导。全文直译内容见我的积累本。目标导学四：解读文段，把握文本内容1赏析第一段，说说本文是如何引出“醉翁亭”的位置的，作者在此运用了怎样的艺术手法。明确：首先以“环滁皆山也”五字领起，将滁州的地理环境一笔勾出，点出醉翁亭坐落在群山之中，并纵观滁州全貌，鸟瞰群山环抱之景。接着作者将“镜头”全景移向局部，先写“西南诸峰，林壑尤美”

21、，醉翁亭坐落在有最美的林壑的西南诸峰之中，视野集中到最佳处。再写琅琊山“蔚然而深秀”，点山“秀”，照应上文的“美”。又写酿泉，其名字透出了泉与酒的关系，好泉酿好酒，好酒叫人醉。“醉翁亭”的名字便暗中透出，然后引出“醉翁亭”来。作者利用空间变幻的手法，移步换景，由远及近，为我们描绘了一幅幅山水特写。2第二段主要写了什么？它和第一段有什么联系？明确：第二段利用时间推移，抓住朝暮及四季特点，描绘了对比鲜明的晦明变化图及四季风光图，写出了其中的“乐亦无穷”。第二段是第一段“山水之乐”的具体化。3第三段同样是写“乐”，但却是写的游人之乐，作者是如何写游人之乐的？明确：“滁人游”，前呼后应，扶老携幼，自由

22、自在，热闹非凡；“太守宴”，溪深鱼肥，泉香酒洌，美味佳肴，应有尽有；“众宾欢”，投壶下棋，觥筹交错，说说笑笑，无拘无束。如此勾画了游人之乐。4作者为什么要在第三段写游人之乐？明确：写滁人之游，描绘出一幅太平祥和的百姓游乐图。游乐场景映在太守的眼里，便多了一层政治清明的意味。太守在游人之乐中酒酣而醉，此醉是为山水之乐而醉，更是为能与百姓同乐而醉。体现太守与百姓关系融洽，“政通人和”才能有这样的乐。5第四段主要写了什么？明确：写宴会散、众人归的情景。目标导学五：深入解读，把握作者思想感情思考探究：作者以一个“乐”字贯穿全篇，却有两个句子别出深意，不单单是在写乐，而是另有所指，表达出另外一种情绪，请

23、你找出这两个句子，说说这种情绪是什么。明确：醉翁之意不在酒，在乎山水之间也。醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。这种情绪是作者遭贬谪后的抑郁，作者并未在文中袒露胸怀，只含蓄地说：“醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。”此句与醉翁亭的名称、“醉翁之意不在酒，在乎山水之间也”前后呼应，并与“滁人游”“太守宴”“众宾欢”“太守醉”连成一条抒情的线索，曲折地表达了作者内心复杂的思想感情。目标导学六：赏析文本，感受文本艺术特色1在把握作者复杂感情的基础上朗读文本。2反复朗读，请同学说说本文读来有哪些特点，为什么会有这些特点。(1)句法上大量运用骈偶句，并夹有散句，既整齐又富有变化，使文章越发显得音调铿锵，形成一种骈散结