本章以电场及磁场等知识为基础通过实验总结了产生感应电流的条件.doc

高二物理电磁感应备课讲座 一、知识网络电磁感应法拉第电磁感应定律自感现象及其应用日光灯原理E=BLvE=BL2/2感应电流（电动势）方向、楞次定律、右手定则电磁感应中的能量转化问题电磁感应中的力学问题电磁感应中的电路、图象问题二、高考要求内容要求说明1、 电磁感应现象、磁通量、法拉第电磁感应定律、楞次定律1、 导体切割磁感线时的感应电动势的计算，只限于l垂直于B，v的情况。2、 在电磁感应的现象中，不要求判断内电路中各点电势的高低。2、导体切割磁感线时的感应电动势，右手定则3、自感现象4、日光灯三、本章概述本章以电场及磁场等知识为基础，通过实验总结了产生感应电流的条件和判定感应电流方向的一般方法楞次定律，给出了确定感应电动势大小的一般规律法拉第电磁感应定律，讲述了电磁感应的两种特殊现象自感和涡流。楞次定律和法拉第电磁感应定律是解决电磁感应问题的重要依据。具有普遍性,普遍性指无论是动生电动势、感生电动势和自感电动势，它们的大小计算、方向判定，都可应用这两个定律。这两个定律是对电磁感应现象的高度概括，课本中安排了较多的演示实验，要注重对实验现象的分析、推理，并得出结论。本章是电学的重要组成部分，他既与前面的磁场、直流电路、力和运动、能量等知识联系密切，同时又为下一章交变电流的学习打下基础。在学习过程中，要注意培养学生的抽象思维能力，同时应注意不断提高理解能力、分析综合能力和推理能力，以及空间想象能力。另外，要学习法拉第在发现定律的过程中表现出的科学态度、意志力以及人类对电与磁的认识中，反映出科学发展的继承性，科学家的群体作用。 近几年的高考中对本章的考查，命题率较高的是感应电流产生的条件、方向判定和导体切割磁感线产生感应电动势的计算。另外电磁感应图像问题以及电磁感应现象与磁场、电路、力学、能量等知识相联系的综合题也在近几年时有出现，应在学习中引起重视。本章知识重点：（1）电磁感应现象；感应电动势大小计算； (2）楞次定律、右手定则。（3）自感现象；自感系数。 本章知识难点： 1磁通量的概念及其变化。 2理解闭合电路磁通量的改变情况，明确产生感应电流的条件。 3了解电磁感应现象中能量的守恒。 四、单元划分本章可分为四个单元：第一单元：第一节，磁通量和电磁感应现象的产生第二单元：第二节，法拉第电磁感应定律第三单元：第三节和第四节，楞次定律及其应用第四单元：第五节、第六节和*第七节，一种特殊的电磁感应现象自感及其应用第七节是选学内容.五、教学建议学习本章时应注意以下三点： （1）本章知识是对初中定性描述电磁感应现象的拓展与定量分析，楞次定律和法拉第电磁感应定律是解决电磁感应问题的重要依据，学习中必须深入理解和熟练掌握。同时由于电磁感应的实际问题与前面学习过的电学、力学知识联系密切，在学习时还应注意培养综合运用学过的知识分析解决实际问题的能力。 （2）知道电磁感应现象的特例自感现象。要理解自感线圈对电流的影响作用。并知道自感现象在实际中的应用。 （3）认真分析电磁感应现象中的能量问题，熟练应用能量守恒定律是求解较复杂的电磁感应问题常用的方法。第一单元 电磁感应现象电磁感应现象是电磁感应中的重要一节。这一节教学内容较多，其中磁通量及其变化又是后继课程法拉第电磁感应定律，楞次定律等的基础，所以教学内容安排为两块：第一块为学习磁通量的概念及其变化；第二块为学习产生电磁感应的条件和电磁感应现象中的能量守恒问题。在第二块中教材要求运用磁通量的变化的概念来描述电磁感应现象产生的条件，这也是后继学习的基础，同时要求教师做好演示实验，为学生提供丰富的感性材料，帮助学生建立概念，掌握规律。一、内容与要求（1）知道什么是电磁感应现象。（2）理解磁通量和磁通密度的物理意义。（3）会判断磁通量有无及有无感应电流产生。（4）知道电磁感应现象中能量守恒定律依然适用。二、重点难点重点：产生感应电流的条件和电磁感应现象中能量的转化难点：闭合电路中磁通量变化的判定三、教学建议1、磁通量：磁通量是一个比较抽象的概念。（1）BS的适用条件：必须是匀强磁场，如果是非匀强磁场，就要求S足够小，以至于可以认为该处的磁场是匀强磁场。B与S要垂直，如果B与S不垂直，就要将S投影到与B垂直的方向或将B投影到与S垂直的方向上，如B与S的夹角为，此时应写成BSsin。（2）S是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积如图所示，若闭合电路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直，面积分别为S1和S2，且S1S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，穿过S1和S2的磁通量是相同的，因此BS中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积。（3）磁通量虽然是标量，却有正负之分磁通量如同力做功一样，虽然功是标量，却有正负之分，如果穿过某个面的磁通量为，将该面转过180，那么穿过该面的磁通量就是-如图甲所示两个环a和b，其面积SaSb，它们套在同一磁铁的中央，试比较穿过环a、b的磁通量的大小？我们若从上往下看，则穿过环a、b的 磁感线如图乙所示，磁感线有进 有出相互抵消后，即a=出-进，得ab由此可知，若有像图乙所示的磁场，在求磁通量时要按代数和的方法求总的磁通量。（4）磁通量与线圈的匝数无关磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数影响。同理，磁通量的变化量也不受匝数的影响。2、磁通量的变化磁通量=BSsin（是B与S的夹角），磁通量的变化=2-1有多种 形式，主要有：S、不变，B改变，这时=BSsinB、不变，S改变，这时=SBsinB、S不变，改变，这时=BS(sin2-sin1) B、S、中有两个或三个一起变化时，就要分别计算1、2，再求2-1了。例：如图，若某回路面积从S0=8m2变到St18m2，磁感应强度B同时从B0=01T变到Bt08T，则回路中的磁通量的变化是 。（=t-0=BtSt-B0S0=136Wb，不可以用=BS）3、电磁感应现象电磁感应现象，学生在初中就曾经接触过，但在这一节里，用了三个实验步步深入地让学生理解电磁感应现象，特别是它的产生条件因此，引导学生观察好这三个实验是十分重要的有条件的最好在教师的带领下，学生自己动手实验，并进行讨论总结这样才便于得出和真正理解“无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生”的结论，要强调“变化”二字，而不是“不等于零”（1） 产生感应电流的条件：感应电流产生的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化。以上表述是充分必要条件。不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，电路中有感应电流产生。这个表述是充分条件，不是必要的。在导体做切割磁感线运动时用它判定比较方便。（2）.感应电动势产生的条件：感应电动势产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化。4、电磁感应现象中能量的变化 能量守恒定律是一个普遍适用的定律，同样适用磁感应现象，当闭合电路中产生感应电流时，电流做功，消耗了电能这电能从何而来？一般有两种情况：一是机械能转化为电能（如实验1、实验2两种感应现象中，外力移动导体和磁体而做功，消耗了机械能，增加了电能），二是电能的转移（如实验3的电磁感应现象）线圈AB所在电路的开、关，消耗了电能，产生了磁场能，磁场能又转化为线圈CD中的电能）。abcacbMNS例1、如图所示，矩形线圈沿a b c在条形磁铁附近移动，试判断穿过线圈的磁通量如何变化？如果线圈M沿条形磁铁轴线向右移动，穿过该线圈的磁通量如何变化？（穿过上边线圈的磁通量由方向向上减小到零，再变为方向向下增大；右边线圈的磁通量由方向向下减小到零，再变为方向向上增大）abc例2、如图所示，环形导线a中有顺时针方向的电流，a环外有两个同心导线圈b、c，与环形导线a在同一平面内。当a中的电流增大时，穿过线圈b、c的磁通量各如何变化？在相同时间内哪一个变化更大？bc例3、如图所示，虚线圆a内有垂直于纸面向里的匀强磁场，虚线圆a外是无磁场空间。环外有两个同心导线圈b、c，与虚线圆a在同一平面内。当虚线圆a中的磁通量增大时，穿过线圈b、c的磁通量各如何变化？在相同时间内哪一个变化更大？（与的情况不同，b、c线圈所围面积内都只有向里的磁通量，且大小相同。因此穿过它们的磁通量和磁通量变化都始终是相同的。）例4、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流，下列做法中可行的是（AD）A、以ab为轴转动B、以bd边为轴转动（转动的角度小于60）C以bd边为轴转动90后，增大磁感强度D、以ac为轴转动（转动的角度小于60）例5、如图甲所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情况线圈产生感应电流的是 （ABD） A、导线中电流变大B、线框向右平动C、线框向下平动D、线框以ab边为轴转动E、线框以直导线为轴转动例6：如图所示，闭合的铁芯上有两组线圈，右侧的线圈两端连接一电阻R，左侧的线圈连着水平放置的两平行导轨M、N，导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中，其上放一金属棒砧ab，当ab在外力F作用下由静止开始向左加速运动的过程中，电阻R上是否有感应电流通过？如有，R上的焦耳热是怎样转化来的？【讨论】若ab在导轨上匀速运动，左侧回路中是否有感应电流，电阻R上是否有感应电流？第二单元 法拉第电磁感应定律 感应电动势的大小一、内容与要求1知道什么是感应电动势2进一步理解磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能与磁通量的变化相区别3.理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式4会用法拉第电磁感应定律解答有关问题5知道公式E = BLvsin是如何推导出的，知道它只适用于导体切割磁感线运动的情况，会用它解答有关问题二、重点难点重点：法拉第电磁感应定律及其作用难点：对感应电动势的理解，En/t跟EBLvsin的联系与区别三、 教学建议“法拉第电磁感应定律”是电磁学的核心内容从知识发展来看，这既与前面的电场、磁场和恒定电流有紧密联系，又是后面学习交流电、电磁振荡和电磁波的基础它既是教学重点也是教学难点根据教学大纲要求和学生的接受能力，教学中应着重揭示法拉第电磁感应定律及其公式E=的建立过程、物理意义及应用，而公式EBLvsin只作为法拉第电磁感应定律在特定条件下推导出的表达式这样做可以让学生在这节课的学习中分清主次，减轻学生认知上的负担，又不降低应用上的要求1、感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源当电路闭合时，回路中有感应电流；当电路断开时，没有感应电流，但感应电动势仍然存在。相当于电源的部分：由于导体运动而产生电动势时，运动部分的当于电源。而由于磁场变化时产生感应电动势，磁场穿过的线圈部分相当于电源。2、法拉第电磁感应定律（1）表述： 电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比（2）公式： Ek/t k为比例常数 当E、t都取国际单位时，k1，所以有E/t若线圈有n匝，则相当于n个相同的电动势/t串联，所以整个线圈中的电动势为En/t。3、磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的意义（1）磁通量是穿过某一面积的磁感线的条数；磁通量的变化量=1-2表示磁通量变化的多少，并不涉及这种变化所经历的时间；磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢。（2）当磁通量很大时，磁通量的变化量可能很小。同理，当磁通量的变化量很大时，若经历的时间很长，则磁通量的变化率也可能较小。（3）磁通量和磁通量的变化量的单位是wb，磁通量变化率的单位是wbs。（4）磁通量的变化量与电路中感应电动势大小没有必然关系，穿过电路的0是电路中存在感应电动势的前提；而磁通量的变化率与感应电动势的大小相联系，越大，电路中的感应电动势越大，反之亦然。（5）磁通量的变化率，是-t图象上某点切线的斜率。4、公式E=n与E=BLvsin的区别与联系（1）研究对象不同，E=n的研究对象是一个回路，而E=BLvsin研究对象是磁场中运动的一段导体。（2）物理意义不同；E=n求得是t时间内的平均感应电动势，当t0时，则E为瞬时感应电动势；而E=BLvsin，如果v是某时刻的瞬时速度，则E也是该时刻的瞬时感应电动势；若v为平均速度，则E为平均感应电动势。（3）E=n求得的电动势是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动势。整个回路的电动势为零，其回路中某段导体的感应电动势不一定为零。（4）E=BLvsin和E=n本质上是统一。前者是后者的一种特殊情况。但是，当导体做切割磁感线运动时，用EBLvsin求E比较方便；当穿过电路的磁通量发生变化，用E=求E比较方便。5、关于公式E=BLvsin的正确理解 （1）0或180时E=0，即导体运动的方向和磁感线平行时，不切割磁感线，感应电动势为零；当=90时，E=BLv，即当导体运动的方向既跟导体本身垂直又跟磁感线垂直时，感应电动势最大。 （2）此公式一般用于匀强磁场（或导体所在位置的各点的B相同），导体各部分切割磁感线速度相同情况。 （3）若导体各部分切割磁感线速度不同，可取其平均速度求电动势。 （4）公式中的L指有效切割长度。6.转动产生的感应电动势o av 转动轴与磁感线平行。如图，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸 面向外，长L的金属棒oa以o为轴在该平面内以角速度逆时针匀速转动。求金属棒中的感应电动势。在应用感应电动势的公式时，必须注意其中的速度v应该指导线上各点的平均速度，在图中应该是金属棒中点的速度，因此有。da b cL1L2B 线圈的转动轴与磁感线垂直。如图，矩形线圈的长、宽分别为L1、L2，所围面积为S，向右的匀强磁场的磁感应强度为B，线圈绕图示的轴以角速度匀速转动。线圈的ab、cd两边切割磁感线，产生的感应电动势相加可得E=BS。如果线圈由n匝导线绕制而成，则E=nBS。从图示位置开始计时，则感应电动势的瞬时值为e=nBScost 。该结论与线圈的形状和转动轴的具体位置无关（但是轴必须与B垂直）。例1、如图所示，有一夹角为的金属角架，角架所围区域内存在匀强磁场中，磁场的磁感强度为B，方向与角架所在平面垂直，一段直导线ab，从角顶c贴着角架以速度v向右匀速运动，求：(1)t时刻角架的瞬时感应电动势；(2)t时间内角架的平均感应电动势？（EBLvBv2tant 例2、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0.1s，设插入方式相同，试求：(1)两次线圈中平均感应电动势之比？(2)两次线圈之中电流之比？(3)两次通过线圈的电量之比？例3、有一面积为S100cm2的金属环，电阻为R0.1，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在t1t2时间内通过金属环的电荷量为_C(10-2C)例4、在边长为a的等边三角形的区域内有匀强磁场，其方向垂直纸面向里，一个边长也为a的等边三角形导线框EFG正好与上述磁场区域边界重合，现以周期绕几何中心O在纸面内匀速转动，于是框架EFG中产生感应电动势，经过线框转到图中虚线位置，则在内，线框的平均感应电动势的大小为多少？（）例5：如图所示，abcd区域里有一匀强磁场，现有一竖直的圆环使它匀速下落，在下落过程中，它的左半部通过水平方向的磁场o是圆环的圆心，AB是圆环竖直直径的 B A当A与d重合时，环中电流最大B当O与d重合时，环中电流最大C当O与d重合时，环中电流最小D当B与d重合时，环中电流最大 第三单元 楞次定律 感应电流的方向一、内容与要求 1理解楞次定律的内容并初步掌握判断感应电流方向的方法。2通过对楞次定律的研究过程的学习,体会人类认识客观事物的一般规律及物理学的研究方法。3能从磁通量变化的角度和相对运动的角度正确地应用楞次定律。4会用楞次定律解答有关问题。二、重点 难点重点：楞次定律难点：对楞次定律中“阻碍”一词的正确理解三、教学建议本节课的重点和难点是通过实验得到楞次定律在做好演示实验的基础上，引导学生从观察到的实验现象出发，先确定感应电流的方向，进而讨论两个磁场方向的关系，然后归纳总结出楞次定律要注意启发学生积极思考，培养学生逻辑思维的能力1、讲解楞次定律一定要很好地分析实验现象在分析实验现象时，要突出研究的对象是线圈(闭合电路)，要抓住穿过线圈的磁场方向和磁通量的变化注意让学生分清“原来磁场的方向”、“原来磁场的磁通量变化”及“感应电流的磁场方向”引导学生观察并分析实验现象，得出结论。有条件的，最好安排学生随堂实验，即边讲，边实验，边观察，得出结论这样既可以提高学生主动学习的积极性，又有利于培养学生手脑结合探索学习的能力2.正确理解楞次定律的关键是正确理解”阻碍”的含义 (1)谁起阻碍作用?要明确起阻碍作用的是“感应电流的磁场”；(2)阻碍什么?感应电流的磁场阻碍的是“引起感应电流的磁通量的变化”，而不是阻碍原磁场，也不是阻碍原磁通量；(3)怎样阻碍?当引起感应电流的磁通量(原磁通量)增加时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相反，感应电流的磁场“反抗”原磁通量的增加当原磁通量减少时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相同，感应电流的磁场“补偿”原磁通量的减少；(4)“阻碍”不等于“阻止”当由于原磁通量的增加引起感应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，其作用仅仅使原磁通量的增加变慢了，但磁通量仍在增加当由于原磁通量的减少而引起感应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，其作用仅仅使原磁通量的减少变慢了，但磁通量仍在减少；“阻碍”也不意味着“相反”在理解楞次定律时，有些同学错误地把“阻碍”作用认为感应电流产生的磁场方向和原磁场方向相反事实上，它们可能同向，也可能反向，需根据磁通量的变化情况判断.3、楞次定律体现了能的转化和守恒定律对于楞次定律的内容，从磁通量变化的角度来看感应电流总要阻碍原磁通量的变化；从导体和磁体的相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍它们的相对运动如课本第200页图162l的实验在感应电流阻碍磁通量变化或阻碍磁体和螺线管间的相对运动过程中，机械能转化为了电能楞次定律中的“阻碍”正是能的转化和守恒的具体体现.4感应电动势方向的判断：:利用楞次定律判断出感应电流的方向由于在电源内部电流的方向是从负极到正极，即电源内部电流的方向与电动势方向相同，所以判断出了感应电流的方向也就知道了感应电动势的方向例1、 如图所示，闭合导体环固定。条形磁铁S极向下以初速度v0沿过导体环圆心的竖直线下落过程，导体环中的感应电流方向如何？NSv0Mc a d bL2 L1例2.、如图所示装置中，cd杆原来静止。当ab 杆做如下那些运动时，cd杆将向右移动？A.向右匀速运动 B.向右加速运动C.向左加速运动 D.向左减速运动例3、如图所示，平行的长直导线P、Q中通过同方向、同强度的电流，矩形导线框abcd与P、Q处在同一平面中，从图示中的位置I向右匀速运动到位置，关于在这一过程中线框中的电流方向，正确的结论是（）A沿abcda方向不变B沿adcba方向不变C由沿abcda方向变为沿adcba方向D由沿adcba方向变为沿abcda方向例4、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P、Q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（AD）AP、Q将互相靠拢BP、Q将互相远离C磁铁的加速度仍为gD磁铁的加速度小于g例5、如图所示，两个金属圆环在最低点处切断并分别焊在一起。整个装置处在垂直纸面向里的匀强磁场中，当磁场均匀增加时：(BC)A内环有逆时针方向的感应电流B内环有顺时针方向的感应电流C外环有逆时针方向的感应电流D内、外环都没有感应电流例6如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有两条平行导轨MN、PQ，它们的一端接有一个电阻R，其间还有一个闭合导线框abcd且MN、PQ与abcd均在同一平面内，都与磁场方向垂直，当abcd向右滑动时(框与轨接触良好)(1)在abcd中有无闭合的电流？(2)ad、bc有无感应电流？(3)有无电流通过电阻R，为什么？例7：如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的O轴转动的闭合线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动时，线圈ab将（ C）A保持停止不动B逆时针转动C顺时针转动D发生转动，但因电源极性不清，无法确定转动方向楞次定律应用一.内容与要求1进一步理解和掌握楞次定律，熟练运用楞次定律判断感应电流的方向2理解楞次定律与能量守恒定律相符合3掌握右手定则，理解右手定则实际上是楞次定律的一种具体表现形式二.重点难点重点：楞次定律及跟能量关系的综合应用难点：楞次定律与右手定则的关系三.教学建议1、用楞次定律判断感应电流的方向步骤： (1)明确所研究的闭合回路中原磁场的方向 (2)明确穿过回路的磁通量如何变化(是增加还是减少) (3)由楞次定律判定感应电流的磁场方向 (4)根据感应电流的磁场方向，由安培定则定出感应电流的方向。2、进一步理解楞次定律与能量守恒： 楞次定律的深刻意义在于它是普遍的能的转化和守恒定律在电磁感应现象中的具体体现由例1)引导学生认识：外力克服磁场力做功，其他形式能转化为电能还可考虑启发学生从反面想问题：如果感应电流的方向与楞次定律所说的方向相反将会出现什么现象?(感应电流将促进它们间的相对运动，成了永动机，违背能的转化和守恒定律)在磁铁与线圈相对运动产生感应电流的情况下，感应电流的效果总是阻碍它们间的相对运动这是楞次定律在这种电磁感应现象中的另一种表述形式，用来判定磁铁与线圈相对运动现象中的感应电流方向更为简单在此基础上还可进一步指出，楞次定律还可表述为“感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因”3.楞次定律与右手定则比较：教材中总结出“右手定则可以看作是楞次定律的特殊情况不但要引导学生理解楞次定律与右手定则的联系，还要引导学生注意它们之间的区别可让学生从研究对象和适用范围等方面分析 (1)从研究对象上说，楞次定律研究的是整个闭合回路，右手定则研究的是闭合电路的一部分，即一段导线做切割磁感线运动 (2)从适用范围上说，楞次定律可应用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况(当然包括部分导体做切割磁感线运动的情况)，右手定则只用于一段导线在磁场中做切割磁感线运动的情况，导线不动时不能应用因此，右手定则可以看作楞次定律的特殊应用4三个定则的比较：安培定则、左手定则、右手定则都是用手来反映几个物理量间方向关系的定则，要注意它们的适用条件和各自对应的因果联系安培定则反映的是电流(因)产生磁场(果)这一现象中电流方向和磁场方向间的关系；左手定则反映的是运动电荷或电流(因)在磁场中受磁场力(果)这一现象中电流(或运动电荷)、磁场和磁场力方向间的关系；右手定则反映的是导线在磁场中的切割磁感线运动(因)产生感应电动势(果)的现象中磁场方向、导线切割磁感线运动方向和感应电动势方向间的关系 在使用中特别是左手定则和右手定则很易混淆，为了便于区分，可把两个定则简单地总结为“因电而动用左手，因动而电用右手”5运用感应电流的效果解题 感应电流的效果总是要阻碍产生感应电的原因 常见有以下几种表现： (1)就磁通量而言，总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁通量)的变化即当原磁通量增加时,感应电流的磁场就与原磁场方向相反；当原磁减少时，感应电流的磁场就与原磁场方向相同,简称口诀“增反减同”.(2)就相对运动而言，阻碍所有的相对运动,简称口诀：“来拒去留” （3）使线圈有扩大或缩小的趋势（4）阻碍原电流变化（自感）例1如图所示，铁心上分别绕有线圈L1和L2，L1与置于匀强磁场中的平行金属导轨相连，L2与电流表相连，为了使电流表中的电流方向由d到c，滑动的金属杆ab应当(AD)A向左加速运动 B向左匀速运动C向右加速运动 D向右减速运动例2如图所示，在线圈的左、右两侧分别套上绝缘的金属环a、b，在导体AB在匀强磁中下落的瞬时，a、b环将 (B)A向线圈靠拢 B向两侧跳开C一起向左侧运动 D一起向右侧运例3、如图所示，导体圆环面积10cm2，电容器的电容C2F(电容器体积很小)，垂直穿过圆环的匀强磁场的磁感强度B随时间变化的图线如图，则1s末电容器带电量为_，4s末电容器带4s末电容器带电量为_，带正电的是极板_（0；210-11C；a；）例4、如图所示，当磁铁运动时，流过电阻的电流是由A经R到B，则磁铁可能是：（BC）A向下运动B向上运动C向左运动D以上都不可能例5、如图所示，一轻质闭合的弹簧线圈用绝缘细线悬挂着，现将一根长的条形磁铁的N极，垂直于弹簧线圈所在平面，向圆心插去在N极插入的过程中，弹簧线圈将发生什么现象？（远离磁场并先收缩后扩张）自 感一、内容与要求1知道什么是自感现象和自感电动势2知道自感系数是表示线圈本身特性的物理量，知道它的单位3知道自感现象的利和弊以及它们的利用和防止二、重点难点重点：自感现象及自感系数难点：产生自感现象的原因三、教学建议 （一）自感现象1自感现象是一种特殊的电磁感应现象，要使学生明白自感现象的规律都符合电磁感应现象的一般规律导体本身的电流变化引起磁通量变化，这是产生自感现象的原因；根据楞次定律自感电动势的作用是阻碍电流变化，即当电流增大时，自感电动势阻碍电流增大，当电流减小时，自感电动势阻碍电流减小。自感这一课，不仅是对已学过的电磁感应规律的进一步熟练与加深，而且也是培养抽象的逻辑思维能力的好时机2、在本节的教学中，要做好课本中两个实验，引导学生认真观察分析实验现象要提醒学生注意观察灯泡亮暗的变化，由此来分析线圈中电流的变化。 3作为自感的第一课时，不宜提出过难、过深的问题在讲解过程中，主要思路要围绕以下两点展开：(1)自感电动势相当于一个瞬时电源的作用，要搞清它与原来电流方向的关系；(2)自感现象表现为对电流变化的延时效应，它只能推迟电流变化的时间，而不能改变电流的方向 A4、要重视断电闪亮现象的分析，如图，原来电路闭合处于稳定状态，L与A并联，其电流为IA和IL，方向都是由右向左。S断开瞬间，灯中原来电流消失，但灯与线圈组成闭合回路，由于L的自感作用，其中IL不会立即消失，而是逐渐减弱维持短暂时间，这个时间内灯A中有从左到右的电流通过。此时通过A的电流从IL开始减小，如果RLRA，则ILIA，则在灯A熄灭之前要闪亮一下；如果RLRA，则ILIA，则灯A是逐渐熄灭不会闪亮一下。5自感现象十分普遍，只要电路中电流发生变化，都会有程度不同的自感 现象发生我们需要利用它时，就要设法增大自感系数，反之，则设法减小自感系数课本中从利、害两方面举了不同的例子，以利于学生全面认识问题（二）自感电动势和自感系数：自感电动势：E，式中为电流的变化率，L为自感系数。决定线圈自感系数的因素：线圈的形状、长短、匝数、线圈中是否有铁芯线圈越粗,越长,匝数越密,它的自感系数就越大,另外有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多.220V自感系数的单位：亨利，简称亨（H）如果通电线圈的电流在1秒内改变1安时产生的自感电动势是1伏，这个线圈的自感系数就是1亨 （三）自感现象的应用和防止。应用：日光灯电路图及原理：灯管、镇流器和启动器的作用。防止：定值电阻的双线绕法。LS例1.如图所示的电路中，S闭合时流过电感线圈的电流是2A，流过灯泡的电流是1A，将S突然断开则S断开前后能正确反映流过灯泡的电流I随时间t变化关系的是图中的 D 例2。如图所示电路中，A、B是相同的两小灯L是一个带铁芯的线圈，电阻可不计调节R，电路稳定时两灯都正常发光，则在开关合上和断开时 BA、 两灯同时点亮、同时熄灭 B合上S时，B比A先到达正常发光状态C断开S时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A、B两灯的电流方向 都与原电流方向相同D断开S时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭例3、如图所示，A、B两灯电阻均为R，两电阻的阻值均为r，且Rr。L为电阻不计的线圈，原先开关S1、S2均断开，则 ( AC )A、S1合上瞬间，A灯先亮，以后A、B一样亮B、S1合上后，再合上S2，两灯的亮度不变C、S1和S2均合上后，再断开S1，B灯立即熄灭，A灯亮一下再熄灭D、S1和S2均合上后，先断开S2，再断开S1，A灯立即熄灭，B灯亮一下再熄灭例4、如图所示，电池电动势E=6V，内电阻不计，A、B两灯均标有6V ，03A”的字样，电阻R为20。(1)若线圈直流电阻R为20。试分析在开关S闭合和断开的极短时间内， 流过A、B两灯的电流变化情况。(2)若线圈直流电阻为零，上述问题结果又如何?日光灯一、教学目标1知道普通日光灯的组成和电路图2知道日光灯管在点亮和正常发光时对电压、电流的不同要求3知道启动器和镇流器的构造和工作原理二、重点难点重点：日光灯的工作原理，镇流器的作用难点：镇流器在电路中的自感现象三、教学建议1要让学生真正学会本节课的知识，拿出实际的日光灯、拆开的启动器和镇流器向学生讲解它们的构造以及日光灯电路。最好让学生亲手学习连接一下日光灯电路2启动器、镇流器的作用是本节课的难点要详细讲解，并可以实际操作在日光灯正常发光后，取下启动器，并不影响日光灯正常工作不用启动器，让学生用一段带绝缘外皮的导线去模拟；启动器的作用启动日光灯，以增强学生解决实际问题的能力 例1、在图所示的四个日光灯的接线图中，S1为启动器，S2为开关，G是镇流器，能使日光灯正常发光的是（）例2、图是日光灯电路中的实物图，请对它们进行正确的连线（要求线条不能交叉），并说出各实物的名称 *涡流一、教学目标1知道涡流是如何产生的2知道涡流对我们有不利和有利两方面，以及如何利用和防止二、重点难点重点：涡流的产生及其利弊难点：涡流产生的原因例1、如图所示，圆形的金属片用一根轻质细杆悬挂于O点，金属片可以绕O在竖直平面内来回摆动，在金属片摆动平面内的虚线框内存在垂直摆动平面向里的匀强磁场。下列说法中正确的是 （）A. 此摆在开始振动的一段时间内机械能不守恒B. 金属片进人磁场和移出磁场时，金属片中的涡流方向相反C. 整个金属在匀强磁场中运动时，涡流最大D. 金属片最终在匀强磁场中来回摆动（不计摩擦和空气阻力）例2、同样大小的整块金属和叠合的硅钢片铁芯放在同一变化的磁场中相比较（）A. 金属块中的涡流较大，焦耳热功率也较大B. 硅钢片中涡流较大，焦耳热功率也越大C. 金属块中涡流较大，硅钢片中热功率较大D. 硅钢片中涡流较大，金属块中热功率较大电磁感应现象中的综合问题1电磁感应中的电路问题 在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源当它与电容器、电阻等用电器连接时，可对用电器供电 电磁感应定律与闭合电路欧姆定律结合运用，关键是画出等效电路图注意分清内、外结构产生感应电动势的那部分导体是电源，即内电路，如果在一个电路中切割磁感线的是几部分但又相互联系，可等效成电源的串并联电路中某两点的电势差一般指外电路或外电路中某用电器两端电压，一般并不等于电源电动势在电源外部电流由电势高处流向电势低处，在电源内部电流由电势低处流向电势高处。在解决这类问题时，一方面要考虑电磁学中的有关规律，还要求能够画出用电源替代产生感应电动势的回路的工作电路，再结合电路中的有关规律，如欧姆定律、串并联电路的性质，有关电功率计算等，综合求解有关问题基本方法：（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。（2）画等效电路图（3）应用全电路欧姆定律、串、并联电路性质、电功率等公式联立求解。例1：用电阻为18的均匀导线弯成图1中直径D=0.80m的封闭金属环，环上弧AB所对圆心角为60。将圆环垂直于磁感线方向固定在磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。一根每米电阻为1.25的直导线PQ，沿圆环平面向左以3.0m/s的速度匀速滑行（速度方向与PQ垂直），滑行中直导线与圆环紧密接触（忽略接触处电阻），当它通过环上A、B位置时，求：(l)直导线AB段产生的感应电动势，并指明该段直导线中电流的方向(2)此时圆环上发热损耗的电功率（运用右手定则可判定，直导线AB段中感应电流的方向由A向B，B端电势高于A端P=0.10W）例2：图1装置中a、b是两根平行直导轨，MN和OP是垂直跨在a、b上并可左右滑动的两根平行直导线，每根长为L导轨上接入阻值分别为R和2R的两个电阻和一个板长为L、间距为d的平行板电容器整个装置放在磁感强度B垂直导轨平面的匀强磁场中当用外力使MN以速率2v向右匀速滑动、OP以速率v向左匀速滑动时，两板间正好能平衡一个质量为m的带电微粒，试问（1）微粒带何种电荷？电量是多少？（2）外力的机械功率和电路中的电功率各是多少？（）例3：如图7所示, 平行导轨间距为l, 左端接阻值为R的电阻, 右端接电容 为C的电容器, 并处于磁感应强度为B, 方向垂直导轨平面的匀强磁场中。长为21的导体oa, 以角速度绕O轴转过90。求全过程中, 通过电阻R的电量是多少？例4：如图所示，OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有短电阻丝（图中粗线表示），R14、R28（导轨其它部分电阻不计）。导轨OAC的形状满足方程（单位：m）。磁感强度B0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。一足够长的金属棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点，棒与导思接触良好且始终保持与OC导轨垂直，不计棒的电阻。求：（1）外力F的最大值；属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率；（3）在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系。 FMAX=03N Pmax=1W 2电磁感应中的力学问题 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解决这类电磁感应中的力学问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左右手定则、安培力的计算公式等；另一方向还要考虑力学中的有关规律，如牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定律、机械能守恒定律等要善于将电磁学和力学的知识综合起来应用解决这类问题基本方法是： (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。 (2)求回路中电流强度，全电路欧姆定律的应用。 (3)分析、研究导体受力情况(包含安培力，用左手守则确定其方向)。 (4)列出动力学方程、平衡方程或动量、冲量关系式，并求解。Ra bm L（安培力的冲量）例1：如图所示，竖直放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R（其余导体部分的电阻都忽略不计）。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试求ab下滑的最大速度vm。进一步讨论：如果在该图上端电阻的右边串联接一只电键，让ab下落一段距离后再闭合电键，那么闭合电键后ab的运动情况又将如何？例2：如图所示，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为L，导轨平面与水平面的夹角为，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B，在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻，一根质量为m、垂直于导轨放置的金属棒ab，从静止开始沿导轨下滑。求导体ab下滑的最大速度vm；（已知ab与导轨间的动摩擦因数为，导轨和金属棒的电阻都不计。g=10ms2）例3：如图所示，两金属杆ab和cd，长均为L，电阻均为R，质量分别为M和m，Mm用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合电路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧，两金属杆都处在水平位置，整个装置处在一与回路平面垂直的磁感强度为B的匀强磁场中，若金属杆ab正好匀速向下运动，求ab的运动速度参考答案：vm(Mm)gR/2B2l2baBL1L2例4：如图所示，U形导线框固定在水平面上，右端放有质量为m的金属棒ab， ab与导轨间的动摩擦因数为，它们围成的矩形边长分别为L1、L2，回路的总电阻为R。从t=0时刻起，在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场B=kt，（k0）那么在t为多大时，金属棒开始移动？例5：如图所示为某一电路装置的俯视图mn，xy为水平放置的很长的平行金属板，板间有匀强磁场，磁感强度为B，裸导线ab电阻为R0，电阻为R1=R2=R，电容器电容C很大由于棒ab匀速滑行，一不计重力的带正电粒子以初速度v0水平射入两板间可做匀速直线运动（1）棒ab向哪边运动？速度多大？（2）棒如果突然停止运动，那么在棒突然停止运动时刻，作用在棒上的安培力多大？方向如何？（1）向右，（R+R0）v0/R;(2)B2L2v0/(R+2R0) ，向右乙 甲F例6：如图所示，两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上，磁感应强度B=0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的电阻很小，可忽略不计。导轨间的距离l=0.20m。两根质量均为m=0.10kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的电阻为R=0.50。在t=0时刻，两杆都处于静止状态。现有一与导轨平行、大小为0.20N的恒力F作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动。经过t=5.0s，金属杆甲的加速度为a=1.37m/s2，问此时两金属杆的速度各为多少？（）例7：如图所示光滑平行金属轨道abcd，轨道的水平部分bcd处于竖直向上的匀强磁场中，bc部分平行导轨宽度是cd部分的2倍，轨道足够长。将质量相同的金属棒P和Q分别置于轨道的ab段和cd段。P棒位于距水平轨道高为h的地方，放开P棒，使其自由下滑，求P棒和Q棒的最终速度。3电磁感应中的图像问题 电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图线，即B-t图线，-t图线、E-t图线和I-t图线对于切割产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图线，即E-x图线和I-x图线这些图线大体上可分为两大类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像，或由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量不管是何种类型，电磁感应中的图像问题常常需要利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律来分析求解 电磁感应现象中图像问题的分析，要抓住磁通量的变化是否均匀，从而推知感应电动势(电流)是否大小恒定用楞次定律判断出感应电动势(或电流)的方向，从而确定其正负，以及在坐标中的范围。 分析回路中的感应电动势或感应电流的大小及其变化规律，要利用法拉第电磁感应定律来分析有些图像问题