第三章 电 容 和 电 感.doc

第三章 电 容 和 电 感31 电场和电场强度设计课时2课时教学目的：授课形式1理解电场及电场的性质。2掌握电场强度、及电场的表示3理解匀强电场的性质讲授教学重点：授课对象1电场及电场的性质2电场强度、及电场的表示教学难点：电场强度、及电场的表示教 学 内 容 参 考 教 法复习：1复习自然界两种电荷及相互作用 2结合初中所学磁极间相互作用及磁场引入电荷间的作用通过电场：电场和电场强度一、 电场：1小结:两种电荷:正、负两种。同种排斥，异种吸引。引导：电荷间力的作用不需接触，如何作用？类比磁场，地球引力场：说明电荷周围存在着电场，电荷间作用是通过电场实现的。2电场：电场是客观存在的一种物质，看不见，摸不着。电场的特性：对放入其中的电荷具有电场力作用；电荷在电场力作用下移动，电场力做功，即电场具有能量二、 电场强度：衡量电场的强弱，利用放入电场中电荷所受电场力大小来反映。 1、点电荷电场中的受力：检验电荷：为研究电场的作用，引入一个电荷量和体积都很小的点电荷。将检验电荷+q放于点电荷电场，结论：1+q在电场中不同位置所受电场力大小及方向不同。2电场中同一点，不同电荷量的检验电荷所受电场力不同，但与电荷量比值为一常数；不同点，一般不同。结论：F/q是一个只与电场本身性质有关，而与检验电荷无关的量，该比值可用于表示电场的强弱。2、电场强度：放入电场中某一点的点电荷所受电场力与它的电荷量的比值，叫这一点的电场强度，简介场强。意义：场强在数值上等于单位电荷所受电场力大小。 公式： 提问强调磁场方向单位：电场力：N；电量：C；电场强度：N/C电场强度为矢量：场强的方向规定电场中某点的场强方向与正电荷在该点的受力方向相同。负电荷受力方向与场强方向相反三、电场线由磁场中的磁感线描述磁场引入电场线定义：在电场中画一些假想的曲线，使曲线上每一点的切线方向都与该点的场强方向相一致。画图3-2说明电场线的方向。说明：1电场线实际不存在，为研究方便引入的。 2电场线始于正电荷，终止于负电荷。 3电场疏密程度反映场强大小，越密场强越大，越疏场强越小。常见电场的电场线：投影Page 61 图3-3介绍四、匀强电场：电场中各点场强大小及方向都相同。两彼此靠近、带等量异种电荷的平行板之间中央部分可近似为匀强电场。匀强电场的电场线：强调特征平行、均匀等间距及含义。右图示。五：电场力：电量为q的带电体在电场E的电场中所受电场力F： F = Eq例：电场中某点场强E = 6105N/C,则放于该点点电荷q =510-10C检验电荷所受电场力大小？ 解： F = E q = 6105N/C510-10C = 310-4N总结： 通过本节学习要能理解电荷间的作用是通过电场作用，掌握电场的性质和特征，电场强度及电场线的描述方法，并理解匀强电场的特点。类比磁场方向说明类比磁感线作业学生练习讨论：Page 62 No1-5课后反思第三章 电 容 和 电 感32 电 容 器 和 电 容设计课时2课时教学目的：授课形式1、掌握电容及电容器概念2、掌握电容及平行板电容计算 讲授教学重点：授课对象1电容及电容器概念2电容及平行板电容计算教学难点：电容及平行板电容计算教 学 内 容 及参考教法由贮存水的容器引入可以存贮电荷的元件：电容器，引入电容器和电容一、电容器1.结构：两个彼此靠近又相互绝缘的导体，就构成了一个电容器。这对导体叫电容器的两个极板。2.种类：电容器按其电容量是否可变，可分为固定电容器和可变电容器，可变电容器还包括半可变电容器，在电路中的符号参见下表1。1固定电容器的电容量是固定不变的，它的性能和用途与两极板间的介质有关。按介质分类：有云母、陶瓷、金属氧化膜、纸介质、铝电解质电容等。电解电容器是有正负极之分的，使用时不可将极性接反或接到交流电路中，否则会将电解电容器击穿。2电容量在一定范围内可调的电容器叫可变电容器。半可变电容器又叫微调电容。常用的电容器见下图4-1投影所示。简介3.作用：电容器是储存和容纳电荷的装置，也是储存电场能量的装置。电容器每个极板上所储存的电荷的量叫电容器的电量。1将电容器两极板分别接到电源的正负极上，使电容器两极板分别带上等量异号电荷，这个过程叫电容器的充电过程。电容器充电后，极板间有电场和电压。2用一根导线将电容器两极板相连，两极板上正负电荷中和，电容器失去电量，这个过程称为电容器的放电过程。 4平行板电容器：由两块相互平行、靠得很近、彼此绝缘的金属板所组成的电容器，叫平行板电容器。是一种最简单的电容器。二、电容C结合平行板电容器说明：当电容器极板上所带的电量Q增加或减少时，两极板间的电压U也随之增加或减少，但q与U的比值是一个恒量，不同的电容器，q/U的值不同。直接引题：板书投影表1强调使用注意事项及符号强调电解电容与普通电容的区别简介可变电容及半可变电容应用 说明q/U的值可用于反映电容的特性 1.电容器所带电量与两极板间电压之比，称为电容器的电容2.电容反映了电容器储存电荷能力的大小，它只与电容本身的性质有关，与电容器所带的电量及电容器两极板间的电压无关。3.单位： 法拉(F)、微法(mF)、皮法(pF)， 1 F = 10 6 mF = 10 12 pF三、平行板电容器的电容上图所示的平行板电容器结合静电计，电压变化说明：电容C，跟介电常数 e 成正比，跟两极板正对的面积S成正比，跟极板间的距离成d反比，即 式中介电常数 e 由介质的性质决定，单位是F/m。真空介电常数为e 0 8.86 10-12 F/m。某种介质的介电常数 e 与真空介电常数 e 0之比，叫做该介质的相对介电常数，用e r表示，即 e r = e /e 0结合P64表3-1介绍常用介质的相对介电常数。四、电容相关参数：1 电容器的电容：由元件本身决定，与电量及电压无关2耐压值，当加在电容器两极板间的电压大于它的额定电压时，电容器将被击穿。使用时不允许超过。五、相关说明：1. 电容是电容器的固有特性，它只与两极板正对面积、板间距离及板间的介质有关，与电容器是否带电、带电多少无关。 2任何两个导体之间都存在电容称分布电容。六应用举例：1将一个电容为6.8 mF的电容器接到电动势为1000 V的直流电源上，充电结束后，求电容器极板上所带的电量。解： 根据电容定义式 ， 则Q = CU = 6.8 10-6 1000 = 0.0068 C 2 有一真空电容器，其电容是8.2 mF，将两极板间距离增大一倍后，其间充满云母介质，求云母电容器的电容。解：略 总结：通过本节学习要能理解电容的概念、初步了解电容的充、放电特性及了解电容器及常见电容器表示，能够电容及平行板电容计算 投影板书定义强调电容物理含义结合多媒体演示说明板书相对介电常数作业自学阅读材料电容器 Page 67：No 4、5 讨论：No 6课后反思第三章 电 容 和 电 感33电 容 器 的 基 本 特 性设计课时2课时教学目的：授课形式1、熟悉电容充放电过程2、掌握充放电过程中电压及电流变化规律3、理解电容充电、放电的实质及电容的电场能量多媒体及讲授教学重点：授课对象1充放电过程中电压及电流变化规律2电容中电场能量教学难点：充放电过程中电压及电流变化规律教 学 内 容 参 考 教 法复习：1电容的定义 2根据平行板电容器说明影响电容的因素由电路元件特性决定应用，引入：电容器的基本特性新授：一、电容的充电结合多媒体说明充电现象，画电路图进一步分析充电规律：说明当S打向1时电路处于充电过程1 充电过程中，随着电容器两极板上所带的电荷量的增加，电容器两端电压逐渐增大，充电电流逐渐减小。2当充电结束时，电流为零，电容器两端电压UC = E3定性说明电流及电压随时间按指数变化规律。简介充电快慢的影响因素，画简图说明变化的非线性。4强调电压随时电荷量变化，电压不能突变二、电容器的放电同上结合多媒体说明放电现象，结合电路图分析说明当S打向2时电路处于放电过程，放电规律：1 放电过程中，随着电容器极板上电量的减少，电容器两端电压逐渐减小，放电电流也逐渐减小直至为零，此时放电过程结束。2同上定性说明电流及电压随时间按指数变化规律及简介放电快慢的影响因素。三、电容器充放电电流充放电过程中，电容器极板上储存的电荷发生了变化，电路中有电流产生。其电流大小根据电流的定义为：由 得 说明：1由于电路中电流为有限值，故电压不能突变。 2直流电路中，由于电压变化率为0，故电流为0，相当于开路提问板书为加强对充放电现象的感性认识，采用多媒体演示充电过程板书板书强调符号的含义说明单位:C:F;V:伏特;T:S得出电流A结论板书3需要说明的是，电路中的电流是由于电容器充放电形成的，并非电荷直接通过了介质。四、电容器质量的判别利用电容器的充放电作用，可用万用表的电阻档来判别较大容量电容器的质量。1 将万用表的表棒分别与电容器的两端接触，若指针偏转后又很快回到接近于起始位置的地方，则说明电容器的质量很好，漏电很小。2 若指针回不到起始位置，停在标度盘某处，说明电容器漏电严重，这时指针所指处的电阻数值即表示该电容的漏电阻值。3 若指针偏转到零欧位置后不再回去，说明电容器内部短路；若指针根本不偏转，则说明电容器内部可能断路。五、电容器中的电场能量1来源：电容器在充电过程中，两极板上有电荷积累，极板间形成电场。电场具有能量，此能量是从电源吸取过来储存在电容器中的。2储能大小的计算电容器充电时，极板上的电荷量q逐渐增加，两板间电压uC也在逐渐增加，电压与电荷量成正比，即 q = CuC，如右图直线所示。式中，电容C的单位为F，电压UC的单位为V，电荷量q的单位为C，能量的单位为J。实际的电容器由于介质漏电及其他原因，也要消耗一些能量，使电容器发热，这种能量消耗称为电容器的损耗。六、例题分析：例1一电容为C =0.1mF，直流电压对其充电,在时间间隔为100微秒内相应电压变化为10V，求该段时间内充电电流.解题分析过程略 例2一只C =10mF电容器已被充电到100V，今欲继续充电到200V，可增加多少电场能？解题分析过程略总结： 理解充电及放电现象,充放电中电流及电压变化规律,熟悉充电过程中电流的计算方法. 学会万用电表检测电容的方法电容为储能性元件，充电时将电源提供的电能以电场能形式存贮，放电时将电场能向外释放。存贮电场能与电容器的电容成正比，与电容器两极板间电压的平方成正比。从实用角度简介电容器的检测可演示或多媒体更换电容演示提问小电容现象不明显原因简介简介投影题目分析：用200V时电场能减去100V时电场即为境加的强调单位要求作业课堂学生讨论：Page 70 思考与练习题No 4、5Page 70 思考与练习题 No 2、3课后反思第三章 电 容 和 电 感3.4电容器的串联和并联设计课时2课时教学目的：授课形式1.掌握电容的串联特点及电容的相关求法2.掌握电容的并联特点及相关计算讲授教学重点：授课对象串、并联特点及计算教学难点：串、并联电路中电容及电压的计算教 学 内 容 参 考 教 法复习：1电容的定义及计算公式 2平行板电容器计算公式由电阻的串联、并联引题：电容器的串联和并联新授：一、电容器的串联：把几个电容器首尾相接连成一个无分支的电路，称为电容器的串联，如右图所示。特点：1串联时每个极板上的电荷量都是q。设每个电容器的电容分别为C1、C2、C3，电压分别为U1、U2、U3，则2总电压U等于各个电容器上的电压之和，所以 3设串联总电容(等效电容)为C，则由，可得即：串联电容器总电容的倒数等于各电容器电容的倒数之和。特别：n个相同电容为C1的电容器串联总电容为C=C1/n二、应用举例：例1如右上图中，C1 = C2 = C3 = C0 = 200 mF，额定工作电压为50 V，电源电压U = 120 V，求这组串联电容器的等效电容是多大？每只电容器两端的电压是多大？在此电压下工作是否安全？分析解题过程略板书：电容串联特点投影结合耐压值说明正常工作条件及判定方法三、 电容器的并联如右图所示，把几个电容器的一端连在一起，另一端也连在一起的连接方式，叫电容器的并联。1电容器并联时，加在每个电容器上的电压都相等。设电容器的电容分别为C1、C2、C3，所带的电量分别为q1、q2、q3，则2电容器组储存的总电量q等于各个电容器所带电量之和，即3设并联电容器的总电容(等效电容)为C，由q = CU得 即并联电容器的总电容等于各个电容器的电容之和。 特别：n个相同电容为C1的电容器串联总电容为C= n C1四、应用举例：课本例3.5解题过程略五、电容器的混联：简介一般混联的求法同电阻的混联课堂练习：Page 91 No 3.2 (a) (b)总结：通过本节课程的学习要能够掌握串、并联电容电路中电压、电量及总容量关系及计算，特别能掌握串联电容的正常工作条件的判断分析解题方法多样性：串联分压公式求总电容，电量再求各电压比较安全状态下电量与串联下电量关系板书特点强调解题中牢固掌握并联的特点为解题思路作业Page 91 No 3.2 (c) (d)、 3.3、3.5课后反思第三章 电容和电感3.5 磁场及其基本物理量1设计课时2课时教学目的：授课形式1 掌握磁场及磁场的性质及磁感线描绘磁场的方法.2 熟悉直导体、环形电流、通电线圈电流的磁场。3 掌握安培定则判定电流磁场的方向讲授教学重点：授课对象1 磁场、磁场的性质及磁感线描绘磁场的方法2 直导体、环形电流、通电线圈电流的磁场及方向判定教学难点：安培定则的运用教 学 内 容 参 考 教 法结合初中复习:1磁性的定义 2磁体间的作用引入课题：磁场及其基本物理量新授：一、磁场1.磁场：磁体周围存在的一种特殊的物质叫磁场。磁体间的相互作用力是通过磁场传送的。2.磁体间的相互作用力称为磁场力，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。3磁场的性质：磁场具有力的性质和能量性质。能对放入其中的磁体具有磁力的作用。4磁场方向：在磁场中某点放一个可自由转动的小磁针，它N极所指的方向即为该点的磁场方向。二、磁感线及特点1磁感线磁力线:为形象具体描述磁场引入。在磁场中画一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向相同，这些曲线称为磁感线。分别如右图A、B、C点说明磁场方向。2特点(1) 磁感线的切线方向表示磁场方向，其疏密表示磁场的强弱。(2) 磁感线是闭合曲线，磁体外部磁感线由N极出来，绕到S极；磁体内部磁感线的方向由S极指向N极。 (3) 任意两条磁感线不相交。说明：磁感线是为研究问题方便引入假想曲线，实际上并不存在。三、 常见磁体的磁场及匀强磁场：投影条形磁铁、蹄形磁铁、同名及异名磁极间等磁感线的形状。 由上述磁感线为曲线说明磁场方向各处不同，引入若磁感线方向一致且等间距，引入匀强磁场由不相互接触物体刘作用力：重力、电场力采用类比引入磁场由小磁针放入磁场中不同位置静止时指向不同说明磁志有方向，方向规定结合投影简介说明为加强理解可演示模拟条形磁铁磁场匀强磁场：在磁场中某一区域，若磁场的大小方向都相同，这部分磁场称为匀强磁场。强调：1匀强磁场的磁感线是一系列疏密均匀、相互平行的直线。2投影三种形式的匀强磁感线：四、电流的磁场1通电直导线的磁场：磁感线是以导线上点为圆心的一组组同心圆 。直线电流所产生的磁场方向用安培定则判定：用右手握住导线，让拇指指向电流方向，四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。引导学生练习，达到熟练应用安培定则2环形电流的磁场：磁感线是一系列围绕环形导体的闭合曲线，说明在环形导线中心轴上，磁感线和环形导线平面垂直。 环形电流的磁场方向用安培定则来判定：让右手弯曲的四指和环形电流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是导线环中心轴线上的磁感线方向。练习：1上述图中电流反向后磁场方向的判断。 2右图环形电流中心磁感线的方向。3通电螺线管：螺线管通电后，磁场方向仍可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，拇指所指的就是螺线管内部的磁感线方向。小结：三种情况下的安培定则使用中大拇指及四指的代表不同的意义。1直导线：大拇指为电流方向，四指磁感线方向。2环形电流：大拇指为环心磁感线方向，四指为电流方向。3通电螺旋线圈：四指为电流方向，大拇指为指向线圈北极方向。五、总结： 通过学习我们可认识到磁体及电流周围存在磁场，磁场的强弱及方向可由磁感线表示；三种电流周围磁场形状进一步结合对应投影说明，方向由安培定则判定。类比匀强电场的电场线说明结合投影说明匀强磁场“叉进、点出”的表示简介奥斯特实验说明通电导体周围存在磁场 另无线设备工作受周围电器工作的影响投影环形电流的磁感应线说明 提醒学生注意三种情况下安培定则的异同引导学生，根据线圈内部磁场方向，可将线圈理解为多匝环形电流，即环形电流为线圈的一特例。提示将整个电路当环形电流作业六、学生练习：1思考与练习：No12右图示电路中小磁针在开关闭合后静止所指的方向作业：Page 79 思考与练习No2 Page 92 No3.12课后反思第三章、电容与电感35、磁场及其主要物理量2设计课时2课时教学目的：授课形式1理解磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度的概念。2掌握相关公式及通电直导体的安培力影响因素讲授教学重点：授课对象磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度的概念教学难点：磁感应强度,磁场强度的教学教 学 内 容 参 考 教 法复习：1磁场的基本性质，磁场的表示 2匀强磁场的定义及表示引入除磁感线定性描绘磁场外,定量表征磁场作用的物理量：磁场的主要物理量三、 磁通密度:即磁感应强度B1 磁场有强弱:定性用磁感线疏密表示.利用磁场对放入电流有磁力作用说明：导线垂直放入磁场中，导线长度一定，电流大，磁力作用强；电流一定，导线长，磁力作用大。结论：垂直磁场的导线受力F与IL乘积成正比，比值F/IL在磁场中同一位置保持不变，不同位置不同，比值大的位置作用强。所以采用比值F/IL来定量表示磁场的强弱.2 磁感应强度：磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，所受的磁场力F与电流I和导线长度l的乘积Il的比值叫做通电直导线所在处的磁感应强度B。即 在国际单位制中，磁感应强度的单位是：特斯拉(T)。说明：1磁感应强度是一个矢量，它的方向即为该点的磁场方向。2用磁感线可形象的描述磁感应强度B的大小，B较大的地方，磁场较强，磁感线较密；B较小的地方，磁场较弱，磁感线较稀；磁感线的切线方向即为该点磁感应强度B的方向。3匀强磁场：磁场中各点的磁感应强度大小和方向均相同。4磁感应强度可用用测量仪器“高斯计”测量。5安培力：磁场通电导线的作用力。1磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，所受的磁场力 F = BLI2磁场中通电直导线和磁场方向存在一角度，所受的磁场力F = BLISin3安培力方向由左手定则判断，复习该定则内容。提问及学生画图学生较难于接受,强调I,L不变,则力大,磁场作用强复习提问匀强磁场的磁感线投影图3-20说明分析：夹角变化对安培力的影响二、磁通量F在磁感应强度为B的匀强磁场中取一个与磁场方向垂直，面积为S的平面，则B与S的乘积，叫做穿过这个平面的磁通量 F，简称磁通 F = BS 磁通的国际单位是韦伯(Wb)。由磁通的定义式，可得 即磁感应强度B可看作是通过单位面积的磁通，因此磁感应强度B也常叫做磁通密度，并用Wb/m2作单位。三、磁导率m1磁导率：磁场中各点的磁感应强度B的大小不仅与产生磁场的电流和导体有关，还与磁场内媒介质(又叫做磁介质)的导磁性质有关。在磁场中放入磁介质时，介质的磁感应强度B将发生变化，磁介质对磁场的影响程度取决于它本身的导磁性能。物质导磁性能的强弱用磁导率 m 来表示。m 的单位是：亨利/米(H/m)。不同的物质磁导率不同。 在相同的条件下，m 值越大，磁感应强度B越大，磁场越强；m 值越小，磁感应强度B越小，磁场越弱。真空中的磁导率是一个常数，用 m0表示 m0 = 4p 10-7 H/m2相对磁导率 m r：反映媒介质的导磁性能，以真空磁导率 m0为基准，将其他物质的磁导率 m 与 m0比较，其比值叫相对磁导率，用 mr表示，即 根据相对磁导率 m r的大小，可将物质分为三类：(1) 顺磁性物质：m r 略大于1，如空气、氧、锡、铝、铅等物质都是顺磁性物质。在磁场中放置顺磁性物质，磁感应强度B略有增加。(2) 反磁性物质：m r略小于1，如氢、铜、石墨、银、锌等物质都是反磁性物质，又叫做抗磁性物质。在磁场中放置反磁性物质，磁感应强度B略有减小。 (3) 铁磁性物质：m r 1，且不是常数，如铁、钢、铸铁、镍、钴等物质都是铁磁性物质。在磁场中放入铁磁性物质，可使磁感应强度B增加几千甚至几万倍 (4)几种常用的铁磁性物质的相对磁导率见课本P79页表3.5四、磁场强度H由于磁场中磁感应强度与媒介质性质有关，计算相对复杂，为方便引入磁场强度。 定义：磁场中某点的磁感应强度B与磁导率 m 之比称为该点的磁场强度，记做H。即 强调应用时单位及磁感应强度说明:磁场强弱可用一定面积内磁感线根数说明,引入单位面积磁感线,即磁通密度及磁感应强度另一定义。简介平面与磁感线不垂直下磁通量计算。结合带电芯通电线圈的磁场变化说明简介铁磁物质的相对磁导率非常数投影下表简介磁场强度H同磁感应强度一样为矢量，其方向与磁感应强度B同向，国际单位是：安培/米(A/m)。必须注意：通电导体磁场中各点的磁场强度H的大小只与产生磁场的电流I的大小和导体的形状有关，与磁介质的性质无关。五、应用实例：1 在匀强磁场中中，通过正方形边长为8CM磁极极面的磁通为0.0384韦伯,求磁极间的磁感应强度B.解: = 0.00384韦伯/0.0064平方厘米=0.6T2 上题中,已知B=0.8T,若铁心截面积为20平方厘米,求通过铁心截面中的磁通.分析:所用公式单位采用国际单位制主单位,面积须单位换算解: F = BS=0.8*0.002=0.004WB六、学生练习:3 有一匀强磁场,磁感应强度B=0.03T,介质为空气,求磁场强度解: H = B / m = 24000A/m小结：知道磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度的概念和意义，要求学生熟悉各物理量物理量区别和关系，初步熟悉和学会相关简单计算。 强调单位物理量意义所在解题为加强学生对题意的理解,画图分析课堂板演作业Page 92: No 3.12、3.13课后反思第三章 电容的电感36 电磁感应1设计课时2课时教学目的：授课形式1理解电磁感应现象，2掌握产生电磁感应的条件 讲授、实验讨论教学重点：授课对象电磁感应的条件教学难点：教 学 内 容 参 考 教 法复习：电流的磁效应，通电直导体、螺旋线圈的磁场及方向的判定方法，引入在发现了电流的磁效应后，人们自然想到：既然电能够产生磁，磁能否产生电呢？-电磁感应现象新授：一、磁感应现象1、演示实验A：直导线在磁场中作切割磁力线运动，通过电流计指针入偏转说明有电流产生由实验得结论：当闭合回路中一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，回路中就有电流产生。强调：1闭合导体回路 2导体一部分 3切割磁力线运动概括：当闭合回路中一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，回路中产生电流的现象，称为电磁感应现象。产生的电流称为感应电流。引导思考：若导体不动，而磁场运动，结果如何？由以下实验说明2、演示实验B：将上述直导体更换为螺旋线圈，通过条形磁铁，插入、静止、拉出过程中电流计指针变化说明： 1若导体不动，而磁场运动，结果同样可以产生感应电流。2比较三种状态说明：当穿过闭合线圈的磁通发生变化时，线圈中有感应电流产生由上述现象说明：闭合电路的一部分导体切割磁感线，穿过闭合面磁感线条数发生变化，即通过闭合面磁通发生变化，产生电磁感应现象。引伸：导体和磁铁不发生相对运动，只让磁通发生变化，是否产生电磁感应现象3演示实验3：按PAGE 81图3-23装置连接电路，通过改变电位器改变电流说明磁场发生变化，从而线圈A中磁通发生变化，通过电流计指针偏转说明： 导体和磁铁不发生相对运动情况下，只要让穿过闭合电路的磁通发生变化，闭合回路中就有感应电流准备器材：电流计、蹄形磁铁、细铜棒、细导线可请学生一起做实验板书器材：电流计、条形磁铁、螺旋线圈、细导线器材：电流计、大小管径螺旋线圈A和B、电源、变阻器、开关及细导线二、磁感应条件上述几个实验，其实质上是通过不同的方法改变了穿过闭合回路的磁通。所以,产生电磁感应的条件是：当穿过闭合回路的磁通发生变化时，回路中就有感应电流产生。 进一步给电磁感应现象下定义： 只要穿过闭合回路的磁通发生变化，回路中就有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象。 意义：结合切割磁感线运动及移动磁体变化磁通，提供机械能可实现电能的转化思考练习与与讨论：一、1一矩形线圈在普通磁场（非匀强）中匀速运动 2一矩形线圈在匀强磁场中匀速运动 3 一矩形线圈在磁场中作匀速转动运动 问是否有电磁感应现象发生？二、图示右线圈向左移动过程中，左线圈中是否产生感应电流？由电磁感应实验说明：电流计的方向变化，引入感应电流方向如何判定-感应电流的方向三、 右手定则 说明闭合回路中一部分导体作切割磁感线运动时，感应电流与磁场方向及导体运动方向有关，遵循右手定则，可用右手定则来判断： 伸开右手，使拇指与四指垂直，并都跟手掌在一个平面内，让磁感线穿入手心，拇指指向导体运动方向，四指所指的即为感应电流的方向。举例：分析若非切割磁感线运动，而为磁场变化带来的磁通变化，感应电流如何判断？四、楞次定律： 1、 什么叫电磁感应：只要穿过闭合回路的磁通发生变化，回路中就有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象。2、 楞次定律：当将磁铁插入或拔出线圈时，线圈中感应电流所产生的磁场方向，总是阻碍原磁通的变化。这就是楞次定律的内容。分析：根据楞次定律判断出感应电流磁场方向，然后根据安培定则，即可判断出线圈中的感应电流方向。可按以下方法进行3、判断步骤感应电流方向4、楞次定律符合能量守恒定律： 由于线圈中所产生的感应电流磁场总是阻碍原磁通的变化，即阻碍磁铁与线圈的相对运动，因此要想保持它们的相对运动，必须有外力来克服阻力做功，并通过做功将其他形式的能转化为电能，即线圈中的电流不是凭空产生的。板书提醒：右手螺旋定则与右手定则区别学生练习下图闭合导体分别向右、向左运动时电流方向投影判断步骤强调规律：增反减同3-24示例讲解学生练习：图3-25五、右手定则与楞次定律的一致性右手定则和楞次定律都可用来判断感应电流的方向，两种方法本质是相同的，所得的结果也是一致的。 结合图3-25采用两种方法分别判断，比较结果说明：右手定则适用于判断导体切割磁感线的情况； 楞次定律是判断感应电流方向的普遍规律。四、例题分析： 1：判断右1条形磁铁北极靠近左右圆环分别会有什么现象？ 要求学生注意左右环的区别（闭合、开口） 2：分析图2中线圈向右运动时是否产生感应电流，若产生电流方向？小结：什么叫电磁感应：只要穿过闭合回路的磁通发生变化，回路中就有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象。可以用闭合电路的部分直导线切割磁力线运动，也可采用磁场运动，还可采用改变磁场强弱的方法等。电磁感应中感应电流的方向判断可采用右手定则和楞次定律，两种方法本质是相同的。右手定则适用于判断导体切割磁感线的情况，而楞次定律可适用于任何情况，是判断感应电流方向的普遍规律。在判断只要按规定步骤可方便地得出结论。 1学生练习讨论 2作业Page 92 No 3.17 课后反思第三章、电容和电感36 电磁感应2设计课时2课时教学目的：授课形式1、理解感应电动势的概念，2、掌握电磁感应定律及有关的计算讲授教学重点：授课对象电磁感应定律及有关的计算教学难点：感应电动势的概念教 学 内 容 参 考 教 法复习引题:1右手定则内容 2楞次定律内容说明：电磁感应中感应电流的存在必然存在电动势，其大小及方向判断如何，引入法拉弟电磁感应定律新授一、感应电动势1、感应电动势：电磁感应现象中，闭合回路中产生了感应电流，说明回路中有电动势存在。感应电动势定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。 产生感应电动势的那部分导体，就相当于电源，如在磁场中切割磁感线的导体和磁通发生变化的线圈等。2、感应电动势的方向：在电源内部，电流从电源负极流向正极，电动势的方向也是由负极指向正极，因此感应电动势的方向与感应电流的方向一致，仍可用右手定则和楞次定律来判断。注意：对电源来说，电流流出的一端为电源的正极。 举例说明：蹄形磁铁中闭合导体一部分向右切割磁感线3、感应电动势与电路是否闭合无关感应电动势是电源本身的特性，即只要穿过电路的磁通发生变化，电路中就有感应电动势产生，与电路是否闭合无关。 若电路是闭合的，则电路中有感应电流，若外电路是断开的，则电路中就没有感应电流，只有感应电动势。二、电磁感应定律1电磁感应定律的数学表达式大量的实验表明：单匝线圈中产生的感应电动势的大小，与穿过线圈的磁通变化率 DF/Dt成正比，即对于N匝线圈，有： 式中NF 表示磁通与线圈匝数的乘积，称为磁链，用 Y 表示。即 Y = NF复习提问提问电流形成的条件画图说明解释表达式含义 于是对于N匝线圈，感应电动势为 电磁感应定律：线圈中产生的感应电动势的大小，与穿过线圈的磁链变化率成正比，即2直导线在磁场中切割磁感线产生感生电动势 结合右图分析，abcd是一个矩形线圈，它处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面和磁场垂直，ab边可以在线圈平面上自由滑动。设ab长为l，匀速滑动的速度为v，在 Dt时间内，由位置ab滑动到ab，利用电磁感应定律，ab中产生的感应电动势大小为 即 注意：适用于导线运动方向跟导线本身及磁感受线方向均垂直。 满足上述条件感应电动势最大。 设速度v和磁场B之间有一夹角 q。将速度v分解为两个互相垂直的分量v1、v2，v1 = vcosq 与B平行，不切割磁感线；v2 = vsinq 与B垂直，切割磁感线。因此，导线中产生的感应电动势为E = Bl v2 = Bl vsinq上式表明，在磁场中，运动导线产生的感应电动势的大小与磁感应强度B、导线长度l、导线运动速度v以及运动方向与磁感线方向之间夹角的正弦sinq 成正比。三、相关公式应用说明1利用公式计算感应电动势时，若v为平均速度，则计算结果为平均感应电动势；若v为瞬时速度，则计算结果为瞬时感应电动势。2利用计算出的结果为 Dt时间内感应电动势的平均值。3用右手定则和楞次定律判断感应电动势方向。4若电路闭合，且电阻为R，则电路中的感应电流为小结： 能应用利用右手定则和楞次定律判断感应电动势方向。 上述公式亦可从能量转化与守恒定律说明来加以说明：运动机械能等于电能投影作业Page 92 1学生讨论No3.182No3.19,3.20课后反思第三章、电容和电感3.7电感及其基本特性设计课时2课时教学目的：授课形式理解自感系数、自感电动势及磁场能量的概念。讲授教学重点：授课对象自感及自感系数、自感电动势的概念教学难点：自感电动势大小及方向确定教 学 内 容 参考教法复习：1电磁感应定律 2感应电动势的方向的判断引入电磁感应现象的另一种特殊形式-自感现象新授：一、 电感器：1、电阻器、电容器、电感器为电路三基本元件2、电感器：结合实物说明结构：主要导线绕制的线圈，分空心、和铁芯线圈，对应表示符号：3、电感器的理想元件形式：忽视导线电阻，电路中为贮能性元件二、自感系数1、自感的物理过程：结合图3-30分析，当电流流过回路时，回路中产生磁通，叫自感磁通，用F L表示。当线圈匝数为N时，线圈的自感磁链为 YL = NF L结论：同一电流流过不同的线圈，产生的磁链不同。2、电感：表示各个线圈产生自感磁链的能力，将线圈的自感磁链与电流的比值称为线圈的自感系数，简称电感，用L表示 电感L的物理意义：是一个线圈通过单位电流时所产生的磁链。电感的单位是亨利(H)以及毫亨(mH)、微亨(mH)，它们之间的关系为 1 H = 103 mH = 106 mH3、电感特点：为线圈的固有特性，大小只由线圈本身因素决定，即与线圈匝数，几何尺寸，有无铁芯及铁芯材料有关。与有无电流及电流大无关