第6章电磁感应教案

1、章节名称§61电磁感应现象授课形式讲授课时2班级教学目的理解电磁感应现象产生的条件，教学重点电磁感应现象概念和感应电流产生条件教学难点感应电流产生条件的分析和总结辅助手段多媒体演示电磁感应实验课外作业习题1、2、补充教学过程学生观察回答引入课题导入新课1820年奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电和磁之间的联系。受这一发现的启发，人们很自然地想到这样一个问题：既然电流能够产生磁场，反过来，磁场能不能产生电流呢？下面我们就做一个小实验演示一下。从实验中观察到什么现象？电流表指针发生了偏转，电路中有电流产生，磁场可以产生电流。我们就把磁场产生电流的现象叫电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。

2、电磁感应现象是英国科学家法拉第经过10年坚持不懈的努力发现的，电磁感应现象的发现进一步揭示了电和磁的关系，为后来麦克斯韦建立完整的电磁理论奠定了基础。同时，由于电磁感应现象的发现，导致后来发明了发电机、变压器等电器设备，从而使电能在生产和生活中得到了广泛的应用，开辟了电的时代。既然电磁感现象意义如此重大，那么我们就通过下面三个小实验，总结出感应电流产生的条件。导入教学过程实验一：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。演示过程培养学生分析、概括、归纳、总结的能力问题：导体上下、左右运动、静止不动时都发生什么实验现象、得出什么结论?(导体在磁场中左右运动，电流表指针偏转，有电流产生，当导体

3、在磁场中上下运动、静止不动时，无电流产生。)讨论得出：闭合电路的一部分导体作切割磁感线运动的时候才有感应电流产生。问题：发生了什么实验现象，得出什么结论？(电流表指针偏转，有电流产生。)实验二：条形磁铁相对线圈运动问题：当磁铁插进、拔出线圈或静止不动时，有什么现象，得出结论。(当磁铁插进或拔出线圈时，电流表指针偏转，有电流产生。静止不动时，无电流产生。)讨论得出：条形磁铁相对线圈运动时，电路中有感应电流产生。实验三：导体和磁场不发生相对运动，闭合电路中磁场发生变化。问题：当改变电路中电阻阻值的大小时，有什么现象？得出什么结论？(电流表指针偏转，有电流产生。)讨论得出：在导体和磁场不发生相对运动

4、时，闭合电路中磁场发生变化，电路中也有感应电流产生。上述三个实验都能产生感应电流，发生着一个共同的本质的变化。那么，能不能总结出感应电流产生的条件是什么？教师点拨学生分析点拨思路：分析三个实验在演示过程中穿过闭合电路的磁感线是否变化，过渡到磁通的变化。点拨问题1：三个实验演示的过程中，磁感线是如何发生变化的？点拨问题2：穿过某一面积上磁感线的条数用什么表示？学生分组讨论，得出结论。结论：只要穿过闭合电路的磁通发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。练习课堂练习:1、如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合线圈保持线圈平面始终与磁感线垂直，当线圈在磁场中上下运动时(图甲)，其中是否有感应电流？当线圈在磁

5、场中左右运动时(图乙)，其中是否有感应电流？为什么？练习突出层次性，第1、2题是基础性练习，第3题是应用性练习。2、如图所示，在磁场中有一个闭合的弹簧线圈先把线圈撑开(图甲)，然后放开手，让线圈收缩(图乙)线圈收缩时，其中是否有感应电流？为什么？3、如图所示，矩形区域 abcd内有匀强磁场，闭合线圈由位置 1通过这个磁场运动到位置2线圈在运动过程的哪几个阶段有感应电流，哪几个阶段没有感应电流？为什么？小结师生共同完成本节课在理解电磁感应现象的基础上，总结了感应电流产生的条件，在应用练习中判断电路中是否有感应电流，只须判断回路中磁通是否变化。作业思考：在实验中，当穿过闭合电路的磁通发生变化时，可

6、以观察到电路中电流表的指针，有时左偏，有时右偏，说明感应电流的方向不同，怎么判断电流的方向呢？解析重点，突破难点引入课题，导入新课章节名称§62感应电流的方向授课形式讲授课时2班级教学目的1、理解楞次定律的实质，掌握楞次定律的内容并会运用楞次定律解决有关问题2、掌握右手定则教学重点1、 楞次定律的实验归纳2、 楞次定律应用步骤的总结与使用教学难点1、 楞次定律的实验现象的观察、分析、归纳和总结2、 对楞次定律中的“阻碍”和“变化”的理解辅助手段多媒体演示实验课外作业习题1、2、补充教学过程复习提问 ：1、师：感应电流的产生条件是什么？生：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合图1电路

7、中就会产生感应电流。2、（出示线圈、灵敏电流计和条形磁铁）请同学们注意观察（见图1）：当条形磁铁插入线圈，放在线圈中不动和从线圈中拔出时，在这三个过程中电流计指针是否发生偏转，并想想原因。引入课题：在刚才的实验中，我们看到电流计的指针有时向左偏，有时向右偏。这表明在不同的情况下，感应电流的方向是不同的。那么，感应电流的方向遵循什么规律呢？这就是我们这节课要解决的问题。讲授新课：实验现象：按如图1所示电路实验时，随着条形磁铁的插入和拔出电流表的指针会有不同的偏转。强调说明：电流表与线圈组成的闭合电路、电流表的偏向（可根据电流表的偏向判断电路中电流的流向）、条形磁铁（形成原磁场）、线圈绕向的作用。

8、 演示：用图2实验说明电流流向与电表指针偏向的关系图2让学生观察当电键闭合后，电路中电流表的指针偏转方向及电流在电路中的流向，得出结论：电流从电表正线柱流入电表指针偏向正线柱电流从电表负线柱流入电表指针偏向负线柱分析：如图3，当磁铁N极向下插入线圈时，引导学生图3思考观察：磁铁N极（即原磁场）方向向哪？（向下）穿过线圈中的磁通量（即磁场线条数）如何变化？（增加）电表指针向哪偏？（向正柱）线圈中感应电流方向如何？（看绕向）感应电流的磁场方向向哪？（上N下S）感应电流的磁场方向与原磁场方向相同吗？（相反）感应电流的磁场对磁铁（即原磁场）的靠近是吸引还是排斥？图6（排斥，即阻碍原磁场穿过线圈的磁通量

9、的增加）演示：如图4：当磁铁N极向上抽出时，引导学生思考并观察： （重复上述各项，对比磁铁N极向上抽出的情况引导学生思考填表）方向变化指针偏向I方向方向作用形式极下插极上抽实验分析结果：师：在上面的实验中有两个磁场，一个是条形磁铁形成的磁场，一个是感应电流形成的磁场。两个磁场有时反向有时同向，他们之间有什么内在的联系？当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反。这时感应电流的磁场对正在增大的磁通量起什么作用？(起抵消作用)师：这时感应电流的磁场把正在增大的磁通量抵消了一部分，也就是阻碍了磁通量的增大。反之，当穿过线圈的磁通减小时，感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同。这

10、时感应电流的磁场对正在减小的磁通量又起什么作用呢？(起补充的作用)师：这时感应电流的磁场对正在减小的磁通量加以补偿，也就是阻碍了磁通量的减小。综上所述不论N极插入还是抽出，不论穿过线圈的磁通量变大还是变小，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的变化。实验启示： 感应电流的磁场-阻碍引起感应电流的磁通量的变化。演示：如图5、6，由磁铁S极向下插入和向上抽出线圈，（对比磁铁S极向下插入和向上抽出的 动画课件分析，引导学生思考填表，得出结论）。图6方向变化指针偏向方向方向作用形式极下插极上抽通过上述实验，引导学生认识到：凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的增加；凡是由磁通量的

11、减少引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的减少。在两种情况中，感应电流的磁场都阻碍了磁通量的变化。（引出楞次定律并板书）楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。分析说明楞次定律的含义：说明：(1)“总要”指楞次定律适应所有感应电流的方向判断(2)对“阻碍”二字应正确理解。“阻碍”不是相反，不是阻止，而只是延缓了原磁通量的变化，在电路中的磁通量还是在变化的。例如：当原磁通量增加时，虽有感应电流的磁场的阻碍，磁通量还是在增加，只是增加的慢一点而已。实质上，楞次定律中的“阻碍”二字，指的是“反抗着产生感应电流的那个原因”(3)在上面的实验中如果从线圈与磁铁的相互作用的

12、角度来探讨会得出什么结论呢？要求学生之间讨论，教师可以启发：当磁铁插入时，磁铁的磁极和线圈的磁极是同名磁极相对还是异名磁极相对？当磁铁拔出时，磁铁的磁极和线圈的磁极是同名磁极还是异名磁极相对？然后由学生得出结论并板书:感应电流总是阻碍导体和感应电流磁体间的相对运动师：楞次定律阐明了“感应电流的磁场”和“引起感应电流的磁场”这两个磁场的相互作用。我们能不能利用这一点来判断感应电流的方向呢？请同学们结合下面的例题讨论一下。例题：和图7如图7，条形磁铁竖直放置，铜环由正上方自由落下，试判断在落近N极过程中，环中感应电流的有无和方向。生：有，俯视为顺时针方向。师：我们能不能从解答上例的实践中，总结出用

13、楞次定律判断感应电流的具体方法、步骤？归纳定律应用步骤：1 判断原磁场（即原磁通）的方向， （一方向）2 分析穿过闭合电路的磁通量的变化，（增加、减少） （二变化）3 由楞次定律确定感应电流的磁场方向，(同向、反向)， （三阻碍）4 用安培定则（即右手螺旋定则）判断感应电流的方向。 （四一抓）应用练习：练习1：如图8，线圈P、Q绕在同一铁芯上（固定且彼此绝缘），当开关K闭合时，线圈Q中有无感应电流？方向如何？（有，从a经电流表到b）（学生讨论，老师按步骤引导，并题结）d b bbbBv图9巩固练习：练习2：如图9，平行金属导轨处在匀强磁场中，当导体ab（与导轨良好接触）向左平动时，试用楞次定律

14、判断电路中感应电流的方向。（方向：a-b-c-d-a）我们还可以从能量守恒的角度来进一步认识楞次定律。在图3的实验中，当磁铁的N极移近线圈时，线圈中有感应电流，此时线圈的磁场阻碍它的相对运动，磁铁要想继续向下运动，必须要对它施加一个外力来克服这个磁极间的斥力。在这个过程中，外部的机械能通过做功而转化为线圈的电能。楞次定律从另一个侧面反映了能量守恒定律的正确性。当导线切割磁感线产生感应电流时，还可以用右手定则判断感应电流的方向右手定则：内容：伸开右手，使大拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在一个平面内，让磁感线垂直进入手心，大拇指指向导体运动方向，这时四指所指的方向为感应电流的方向。内容总结：本节

15、的重点内容概括如下： 一条核心规律（楞次定律）二个磁场方向（B原方向与B感方向）三种分析角度（从磁通变化看，从相对运动看，从能量关系看。）四项应用步骤（一方向、二变化、三阻碍、四一抓）布置作业：（1）、复习本节内容（2）、课本： 120页的第一题章节名称§63电磁感应定律授课形式讲授课时2班级教学目的1理解感应电动势的概念。2掌握电磁感应定律以及感应电动势的计算公式教学重点1感应电动势的计算公式。2法拉第电磁感应定律。教学难点法拉第电磁感应定律公式的推导辅助手段电磁感应实验课外作业习题1、2、补充教学过程课前复习1电磁感应现象、感应电流的概念。2右手定则的内容。3习题3填充题（1）。

16、新课教学一、感应电动势1感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。2方向：和感应电流方向相同，用右手定则或楞次定律来判断。3不管外电路是否闭合，只要穿过电路的磁通发生变化，电路中就有感应电动势。产生感应电动势的那段导体相当于电源。二、切割磁感线时的感应电动势1推导过程（1）设：ab长为l，以速度v沿垂直磁感线方向匀速向右运动，t秒内移动距离aa'，ab受磁场力F作用，方向向左，阻碍导线运动，必须有一个与F是平衡力的外力Fout= 作用在导线上，反抗F做功，有F = B I l ；Fout= F外力反抗磁场力做的功W1= Foutlaa'= Flaa¢ =

17、B I l v t感应电流做的功：W2 = E I t因为W1=W2B I l v t = E I t所以E = B l v感应电动势的方向：从a到b，b点电势高于a点。 若闭合电路的电阻为R，则电路的感应电流为：I = （2）若导线运动方向与导线本身垂直，与磁感线方向成 q 角，v分解为v1、v2，其中v1不切割磁感线，不产生感应电动势，只有v2产生感应电动势，所以E = B l v2 = B l v sin q（3）单位：B特斯拉（T）；E伏特（V）；l米（m）；v米/秒（ms）。2感应电动势的大小（1）若导线运动方向与导线本身垂直，与磁感线方向也垂直，则E = B L v（2）若导线运动

18、方向与导线本身垂直，与磁感线方向成 q 角，则E = B L v sinq例1： 如图所示，设匀强磁场的磁感应强度B为0.1T，切割磁力线的导线长度l为40cm，向右匀速运动的速度V为5m/s，整个线框的电阻R为0.5，求：感应电动势的大小；感应电流的大小和方向；使导线向右匀速运动所需的外力；外力做的功率；感应电流的功率。解：感应电动势为：E=BlV=0.1×0.4×5=0.2V感应电流为：I=E/R=0.2/0.5=0.4A方向：用右手定则判断如图（楞次定律也可）；使导线向右匀速运动所需的外力：F=BIl=0.1×0.4×0.4=0.016N方向：用左

19、手定则判断如图；外力做的功率为：P=FV=0.016×5=0.08W感应电流的功率为：P，=EI=0.2×0.4=0.08W三、电磁感应定律1、提问引入导线切割磁感线产生的感应电动势，大小可用公式E = B L v sinq计算，如果是电路中磁通改变产生的感应电动势，如何计算其大小呢？2、公式推导在公式E = B L v sinq中， L v 的乘积表示导线单位时间内扫过的面积。 L v sinq指的是面积在垂直磁场方向的投影。E = B l v sin q 单位时间内穿过线圈回路的磁通的改变量，若用 = 2 - 1表示导线在t = t2 - t1时间内磁通的改变量，则E

20、=单位时间内导线回路里磁通的改变量3、法拉第电磁感应定律：线圈中感应电动势的大小与穿过线圈的磁通变化率成正比。E = 若线圈有N匝，则E = N 4、磁链定义：磁通与线圈匝数的乘积Y= N F用磁链表示的法拉第电磁感应定律为E = N = （N DF = NF2 - NF1 = Y2 - Y1= DY5、总结（a）E=N 中的E是时间 Dt内感应电动势的平均值。（b）在应用E =Blvsinq 时，若v为一段时间内的平均速度，则E为这段时间内感应电动势的平均值；若v为某一时刻的瞬时速度，则E就为那个时刻感应电动势的瞬时值。例2、在一个B=0.01T的匀强磁场中，放一个面积为0.001m2的线圈

21、，其匝数为500匝，在0.1s内，把线圈平面从平行与磁力线方向转过900，变成与磁力线方向垂直，求感应电动势的平均值。解：线圈平面平行磁感线时，F1 =0线圈平面垂直磁感线时， F2 = BS=0.01×0.0010=0.00001Wb根据法拉第电磁感应定律E = N =0.05V注意：两个电动势公式的应用区别，哪个求平均值，哪个求瞬时值。作业：102页 第五题章节名称§64自感现象授课形式讲授课时2班级教学目的1理解自感系数的概念。2了解自感现象及其在实际中的应用。3掌握磁场能量的计算。教学重点1线圈电感的计算和自感电动势的计算。2荧光灯的工作原理。教学难点荧光灯的工作原

22、理。辅助手段电磁感应实验课外作业习题1、2、补充一、自感现象：1、提出问题：发生电磁感应现象、产生感应电动势的条件是什么？怎样得到这种条件？如果通过线圈本身的电流有变化，使它里面的磁通量改变，能不能产生电动势？2、演示实验：（1）用图1电路作演示实验（a）如图HL1和HL2 是规格相同的两个灯泡，合上开关，调节R使HL1、HL2亮度相同，再调节R1使两白炽灯正常发光，然后断开S再接通电路的瞬间，问同学们看到了什么?（实验要反复几次）。（b）现象：HL2正常发光，HL1逐渐亮起来。（c）分析现象：开关闭合，电路中电流逐渐增大，线圈的磁通随着增大，根据电磁感应定律，线圈中产生了感应电动势，这个感应

23、电动势阻碍线圈中电流的变化，所以通过灯HL1的电流逐渐增大，灯HL1逐渐亮起来。（2）用图2电路作演示实验（a）如图接通电路，灯HL正常发光，再断开电路。问同学们看到了什么？(实验要反复几次)（b）现象：断电的一瞬间，白炽灯突然发出很强的亮光，然后才熄灭。（c）分析现象：电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱，穿过线圈的磁通也很快减少，因而在线圈中产生了感应电动势。电源这时虽然断开，但线圈和灯HL组成了闭合电路，在这个电路中有感应电流通过，灯泡不会立即熄灭。（3）由实验（1）（2）可得结论如下：当线圈中的电流发生变化时，线圈本身就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中原来电流的变化。自感现象

24、：由于线圈本身的电流发生而产生的电磁感应现象叫自感现象。简称自感。自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势。二、自感系数1自感磁通 FL：当电流通过回路时，在回路内产生的磁通叫自感磁通。2自感磁链：YL = N FL3自感系数（电感）：L=L表示各线圈产生自感磁链的能力，表示一个线圈通过单位电流所产生的磁链。4单位：亨利（H）、毫亨（mH）、微亨（mH）1H = 103 mH = 106mH三、线圈电感的计算1假设环形螺线圈均匀绕在某材料做成的圆环上，匝数为N，圆环平均周长为l，截面积为S，磁通分布均匀，当通入电流为I时，线圈内B =H = ，F = B S = ，由N F = L I得L =

25、 2说明：（1）L由线圈本身的特性决定，与线圈的尺寸、匝数和媒质的磁导率有关，而与线圈中的电流无关。（2）上式除适用于环形螺旋线圈外，对近似环形的线圈，且在铁心没饱和的条件下，也可用上式近似计算。（3）铁磁材料磁导率不是一个常数，铁心越接近饱和，这现象越显著。所以具有铁心的线圈，其电感不是一个定值，这种电感叫非线性电感。四、自感电动势1 公式推导因为EL = ；YL = L I所以EL = = = L 即自感电动势大小与线圈中电流的变化率成正比。2EL方向：用楞次定律判断。五、自感现象的应用1荧光灯电路组成：灯管、镇流器、启辉器。电路图：2启辉器结构：充有氖气的小玻璃泡、静触片、U形触片、稀薄

26、的汞蒸气，在电路中相当于开关。3荧光灯管：管内充有水银蒸汽，当水银蒸汽充电，放出紫外线，使荧粉发光，启动时需要电压比220伏高得多，正常发光时所需电压大大低于220伏。4镇流器的作用：（1）荧光灯开始点燃时产生瞬时高压。（2）荧光灯正常发光时，与灯管串联起降压限流的作用。5自感现象的危害：在自感系数很大而电流又很强的电路，在切断电路的瞬间，会产生很高的自感电动势，在断处形成电弧，这不仅会烧坏开关，甚至危及工作人员的安全。六、磁场能量电感线圈和电容器一样是储能元件，能量以磁场能的形式储存。1磁场能量和电场能量相同的特点：（1）磁场能量和电场能量在电路中的转化都是可逆的。（2）它的计算公式和电场能

27、量计算式相似。WL = L I22线圈通电时，通过的电流越大，储存的能量越多；在通有相同电流的线圈中，电感越大，储存的能量越多。线圈电感L反映了它储存磁场能量的能力。作业：课后练习4问答与计算题（6）、（7）章节名称§65互感现象授课形式讲授课时2班级教学目的1理解互感系数的概念。2了解互感现象及其在实际中的应用。3掌握互感电动势的计算。教学重点互感电动势的计算。教学难点互感电动势的计算。辅助手段多媒体课件课外作业教学过程一、课前复习1自感现象、自感系数的概念及自感系数、自感电动势计算公式。2习题（1）是非题46（2）选择题5、6（3）填充题2、3二、新课教学一、互感现象1. 互感现

28、象引导学生回忆本章第一节课的第三个实验，并提问：（1） 当A线圈中电流改变时，A线圈中磁通改变，A中产生什么现象？（2） A线圈中电流改变的同时，B线圈中磁通也跟着改变，B线圈中是否产生电磁感应现象？归纳总结：像上述实验中出现的A线圈中电流改变，B线圈中出现的电磁感应现象叫互感现象。产生的感应电动势叫互感电动势。2. 互感电动势线圈L1中有电流i1时：L1中有自感磁通F11和自感磁链Y11 （Y11 = N1 F11 = L1 I1），L2中有互感磁通F21和互感磁链Y21（Y21 = N2 F21）。线圈中L1的电流i1变化时：Y11变化，产生自感电动势EL1 = Y21也变化，产生互感电动

29、势EM2 = 同理，当线圈2中电流i2变化时，线圈L1中也产生互感电动势EM1 = 二、互感系数（也称互感量，简称互感）M1定义：在两个有磁交链的线圈中，互感磁链与产生此磁链的电流比值，称为两线圈的互感系数，简称互感。有M = =单位：亨利（H）2说明：M只与两个回路的结构、相互位置及媒质磁导率有关，与回路中的电流无关。只有当媒介质为铁磁性材料时，M才与电流有关。3M与L的关系设K1、K2为各线圈产生的互感磁通与自感磁通的比值K1 = = = = K2 = = K1与 K2的几何平均值称为线圈的交链系数或耦合系数，用K表示。K=，因0K11，0K21，所以0 K 1K = 0表示线圈之间不存在

30、互感；K = 1表示两线圈全耦合，无漏磁。上式还可以变形为M = K（即M决定于K、L1、L2）三、互感电动势1线圈L1中有电流i1变化，在线圈L2中产生互感电动势EM2，根据法拉第电磁感应定律，有EM2 = = M 同理i2变化，在线圈L1中产生互感电动势EM1EM1 = M 其大小等于互感系数和另一线圈中电流变化率的乘积其方向用楞次定律判断。课堂练习：课本103页 计算第七题作业：课本103页 计算第八题章节名称§66互感线圈的同名端和串联授课形式讲授课时4班级教学目的1掌握互感线圈同名端的概念及判别。2掌握互感线圈串联的两种方式。教学重点互感线圈同名端的判别。教学难点互感线圈串

31、联等效电感的推导。辅助手段多媒体演示课外作业教学过程旧课复习1互感现象和互感系数的概念。2互感系数和它们的自感系数的关系。3互感电动势的大小和方向。新课教学一、互感线圈的同名端1引入新课在电子电路里常要知道电磁耦合的线圈中互感电动势的极性，在电路图上，运用楞次定律判断感应电动势极性很不方便，怎么办呢？方法：在电路图中互感线圈上标注互感电动势的极性标记，即同名端标记。2 同名端定义：把在同一变化磁通作用下，感应电动势极性相同的端点叫同名端。感应电动势极性相反的端点叫异名端。用符号“·”表示同名端。例： 同名端的判断方法：（1） 在任意一个线圈L1电流i，假定i增加（或减少）（2） 运用楞次定律判断线圈L1中自感电动势的方向（3） 运用楞次定律判断线圈L2中互感电动势的方向（4） 线圈L1的自感电动势和线圈L2中互感电动势极性相同的端，称为同名端。上述方法在已知线圈绕法时适用，不知线圈绕法时，可用实验方法来确定。如下图：开关闭合，i1增大，图中电源上“+”下“-”，如A表正偏，表明（3）端与（1）端为同名端，A表反偏，表明（4）端与（3）端为同名端。 让学生