高级中学物理电磁感应(课程教案)

1、高级中学物理电磁感觉(课程授课方案)高级中学物理电磁感觉(课程授课方案)12/12高级中学物理电磁感觉(课程授课方案),.课题：电磁感觉种类：复习课第1课电磁感觉现象愣次定律一、电磁感觉1电磁感觉现象只需穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感觉。产生的电流叫做感觉电流2产生感觉电流的条件：只需闭合回路中磁通量发生变化即0，闭合电路中就有感觉电流产生3.磁通量变化的常有状况(改变的方式)：线圈所围面积发生变化，闭合电路中的部分导线做切割磁感线运动致使变化;其实质也是B不变而S增大或减小线圈在磁场中转动致使变化。线圈面积与磁感觉强度两者之间夹角发

2、生变化。如匀强磁场中转动的矩形线圈就是典型。B随t(或地点)变化,磁感觉强度是时间的函数；或闭合回路变化致使变化(改变的结果):磁通量改变的最直接的结果是产生感觉电动势,若线圈或线框是闭合的.则在线圈或线框中产生感觉电流，因此产生感觉电流的条件就是：穿过闭合回路的磁通量发生变化4.产生感觉电动势的条件:不论回路能否闭合,只需穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就有感觉电动势产生,产生感觉电动势的那部分导体相当于电源.电磁感觉现象的实质是产生感觉电动势,假如回路闭合,则有感觉电流,假如回路不闭合，则只好出现感觉电动势，而不会形成连续的电流我们看变化是看回路中的磁通量变化，而不是看回路外面的磁通量变化

3、二、感觉电流方向的判断右手定章:张开右手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指指导游线运动的方向,四指所指的方向即,.为感觉电流方向(电源).用右手定章时应注意：主要用于闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动时，产生的感觉电动势与感觉电流的方向判断，右手定章仅在导体切割磁感线时使用，应用时要注意磁场方向、运动方向、感觉电流方向三者相互垂直当导体的运动方向与磁场方向不垂直时，拇指应指向切割磁感线的分速度方向若形成闭合回路，四指指向感觉电流方向；若未形成闭合回路，四指指向高电势“因电而动”用左手定章“因动而电”用右手定章应

4、用时要特别注意：四指指向是电源内部电流的方向(负正)因此也是电势高升的方向；即：四指指向正极。导体切割磁感线产生感觉电流是磁通量发生变化惹起感觉电流的特例，因此判断电流方向的右手定章也是楞次定律的一个特例用右手定章能判断的，必然也能用楞次定律判断，但是对导体在磁场中切割磁感线而产生感觉电流方向的判断用右手定章更加简单楞次定律楞次定律(判断感觉电流方向)：感觉电流拥有这样的方向，感觉电流的磁场老是阻截惹起感觉电流的磁通量的变化(感觉电流的)磁场(老是)阻截(惹起感觉电流的磁通量的)变化原由产生结果；结果阻截原由。(定语)主语(状语)谓语(补语)宾语(2)对“阻截”的理解注意“阻截”不是阻截，这里

5、是阻而未止。阻截磁通量变化指：磁通量增添时，阻截增添(感觉电流的磁场和原磁场方向相反，起抵消作用)；磁通量减少时，阻截减少(感觉电流的磁场和原磁场方向一致，起赔偿作用)，简称“增反减同”(3)楞次定律另一种表达：感觉电流的见效老是要阻截(或抗争)产生感觉电流的原由.(F安方向就起到阻碍的见效作用)即由电磁感觉现象而惹起的一些受力、相对运动、磁场变化等都有阻截原磁通量变化的趋势。阻截原磁通量的变化或原磁场的变化；,.阻截相对运动，可理解为“来拒去留”；使线圈面积有扩大或减小的趋势；有时应用这些推论解题比用楞次定律自己更方便阻截原电流的变化楞次定律磁通量的变化表述：感觉电流拥有这样的方向，就是感觉

6、电流的磁场总要阻截惹起感觉电流的磁通量的变化。能量守恒表述：I感的磁场见效总要抗争产生感觉电流的原由从磁通量变化的角度：感觉电流的磁场老是阻截惹起感觉电流的磁通量的变化。从导体和磁场的相对运动：导体和磁体发生相对运动时,感觉电流的磁场老是阻截相对运动。从感觉电流的磁场和原磁场：感觉电流的磁场老是阻截原磁场的变化。(增反、减同)楞次定律的特例右手定章楞次定律的多种表述、应用中常有的两种状况：一磁场不变,导体回路相对磁场运动；二导体回路不动,磁场发生变化。磁通量的变化与相对运动拥有等效性：相当于导体回路与磁场凑近，相当于导体回路与磁场远离。(4)楞次定律判断感觉电流方向的一般步骤基本思路可概括为：

7、“一原、二感、三电流”，明确闭合回路中惹起感觉电流的原磁场方向怎样；确立原磁场穿过闭合回路中的磁通量怎样变化(是增仍是减)依据楞次定律确立感觉电流磁场的方向再利用安培定章，依据感觉电流磁场的方素来确立感觉电流方向注意：楞次定律是广泛规律，合用于全部电磁感觉现象“总要”指无一例外当原磁场的磁通量增添时,感觉电流的磁场与原磁场反向；当原磁场的磁通量减小时感觉电流的磁场与原磁场方向相同要分清产生感觉电流的“原磁场”与感觉电流的磁场楞次定律实质是能的转变与守恒定律的一种详细表现形式判断闭合电路（或电路中可动部分导体）相对运动类问题的分析策略在电磁感觉问题中，有一类综合性较强的分析判断类问题，主要讲的是

8、磁场中的闭合电路在必然条件下产生了感觉电流，而此电流又处于磁场中，遇到安培力作用，进而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动.对其运动趋势的分析判断可有两种思路方法：常例法：据原磁场(B原方向及状况)楞次定律确立感觉磁场(B感方向)安培定章判断感觉电流(I感,.方向)左手定章导体受力及运动趋势.见效法：由楞次定律可知，感觉电流的“见效”老是阻截惹起感觉电流的“原由”，深刻理解“阻截”的含义.据阻截原则，可直接对运动趋势作出判断，更简捷、快速.(如F安方向阻截相对运动或阻截相对运动的趋势)B感和I感的方向判断：楞次定律(右手)深刻理解“阻截”两字的含义(I感的B是阻截产生I感的原由)B原方向

9、；原变化(原方向是增仍是减)；I感方向才能阻截变化；再由I感方向确立B感方向。?B?楞次定律的理解与应用理解楞次定律要注意四个层次:谁阻截谁?是感觉电流的磁通量阻截原磁通量;阻截什么?阻截的是磁通量的变化而不是磁通量自己;怎样阻截?当磁通量增添时,感觉电流的磁场方向与原磁场方向相反,当磁通量减小时,感觉电流的磁场方向与原磁场方向相同,即”增反减同”;结果怎样?阻截不是阻截,但是延缓了磁通量变化的快慢,结果是增添的仍是增添,减少的仍是减少.其余“阻截”表示了能量的转变关系,正因为存在阻截作用,才能将其余形式的能量转变为电能;感觉电流的磁场老是阻截惹起感觉电流的相对运动.电磁感觉现象中的动向分析：

10、就是分析导体的受力和运动状况之间的动向关系。一般可概括为：导体构成的闭合电路中磁通量发生变化导体中产生感觉电流导体受安培力作用导体所受协力随之变化导体的加快度变化其速度随之变化感觉电流也随之变化循环往复地循环，最后加快度小致零(速度将达到最大)导体将以此最大速度做匀速直线运动导体受力运动产生E感I感通电导线受F安F合外力变化a变化v变化E感变化周而复始地循环。“阻截”和“变化”的含义原由产生结果；结果阻截原由。感觉电流的磁场老是要阻截惹起感觉电流的磁通量的变化，而不是阻截惹起感觉电流的磁场。因此，不可以以为感觉电流的磁场的方向和惹起感觉电流的磁场方向相反。产生磁通量变化感觉电流阻截产生,.感觉

11、电流的磁场散课法拉第电磁感觉定律、自感第2一、法拉第电磁感觉定律定律内容：电路中感觉电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比发生电磁感觉现象的这部分电路就相当于电源，在电源的内部电流的方向是从低电势流向高电势。(即：由负到正)表达式：EnBsnBs(法拉第电磁感觉定律)n=?(普适公式)tttt感觉电动势取决于磁通量变化的快慢B/t(即磁通量变化率)和线圈匝数nB/t是磁场变化率另一种特别状况：回路中的一部分导体做切割磁感线运动时,且导体运动方向跟磁场方向垂直。E=BLv(垂直平动切割)L是导线的有效切割长度(v为磁场与导体的相对切割速度)(B不动而导体动；导体不动而B运动)E=nB

12、Ssin(t+)；EmnBS(线圈与B的轴匀速转动切割)n是线圈匝数EBlvBll1Bl2(直导体绕一端转动切割)22*自感E自ntLIE自I(电流变化快慢)(自感)tt二、感觉电量的计算感觉电量qItEntntRtRR以以下图，磁铁快插与慢插两状况经过电阻R的电量相同，但两状况下电流做功及做功功率不相同.自感现象自感现象：因为导体自己电流发生变化而产生的电磁感觉现象自感电动势：自感现象中产生的感觉电动势叫自感电动势自感电动势大小：ELiL为自感系数，taL跟线圈的形状、长短、匝数等要素相关系,.线圈越粗，越长、单位长度上的匝数越密,横截面积越大,它的自感系数越大,其余有铁芯的线圈自感系数大大

13、增添b自感系数的单位是亨利，国际符号是L，1亨=103毫亨=106微亨对于自感现象的说明以以下图，当合上开关后又断开开关瞬时，电灯L为何会更亮，当合上开关后，因为线圈的电阻比灯泡的电阻小，因此过线圈的电流I2较过灯泡的电流I1大，当开关断开后，过线圈的电流将由I2变小，进而线圈会产生一个自感电动势，于是电流由cbad流动，此电流固然比I2小但比I1还要大因此灯泡会更亮假如线圈的电阻比灯泡的电阻大，则I2I1，那么开关断开后瞬时灯泡是不会更亮的开关断开后线圈是电源，因此C点电势最高，d点电势最低过线圈电流方向与开封闭合时相同，但是开封闭合时，J点电势高于C点电势，当断开开关后瞬时则相反，C点电势

14、高于J点电势过灯泡的电流方向与开封闭合时的电流方向相反，a、b两点电势，开封闭合时UaUb，开关断开后瞬间UaUb镇流器是一个带铁芯的线圈，起动时产生瞬时高电压点燃日光灯，眼光灯发光此后，线圈中的自感电动势阻截电流变化，正常发光后起着降压限流作用，保证日光灯正常工作线圈作用：起动时产生瞬时高电压，正常发光后起着降压限流作用。日光灯的工作原理当天光灯接通电源后，电源把电压加在启动器的两极之间，氖气放电发出辉光辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长，跟静触片接触而把电路接通电路接通后，氖气停止放电，U形动触片冷却缩短，两个触片分别，电路断开在电路忽然中止的瞬时，因为镇流器中电流急剧减小，会产生很高的自

15、感电动势，方向与本来电压的方向相同，这个自感电动势与电源电压加在一同，形成一个瞬时高压，加在灯管两头，使灯管中的气体开始放电，于是日光灯管成为电流的通路开始发光第3课专题:电磁感觉与力学综合又分为两种状况：一、与运动学与动力学联合的题目（电磁感觉力学识题中，要抓好受力状况和运动状况的动向分,.析），动力学与运动学联合的动向分析，思虑方法是：导体受力运动产生E感I感通电导线受F安F合外力变化a变化v变化E感变化周而复始地循环。循环结束时，a=0，导体达到坚固状态抓住a=0时，速度v达最大值的特色.例：以以下图，足够长的圆滑导轨上有一质量为m，长为L，电阻为R的金属棒动，则ab的最大速度为多少（导

16、轨电阻不计，导轨与水平面间夹角为，磁感觉强度棒ab的运动过程就是上述我们谈到的变化过程，当ab达到最大速度时：ab，由静止沿导轨运B与斜面垂直）金属BlLmgsinI=E/RE=BLv由得：v=mgRsin/B2L2。电磁感觉与力学综合方法：从运动和力的关系着手，运用牛顿第二定律基本思路:受力分析运动分析变化趋势确立运动过程和最后的坚固状态由牛顿第二定律列方程求解)注意安培力的特色：导体运动v电磁感觉感觉电动势E闭欧阻F安起阻截作用合姆碍电定路律安培力F磁场对电流的作用感觉电流I纯力学识题中只有重力、弹力、摩擦力，电磁感觉中多一个安培力，安培力随速度变化，部分弹力及相应的摩擦力也随之而变，致使

17、物体的运动状态发生变化，在分析问题时要注意上述联系电磁感觉中的动力学识题解题重点：在于经过运动状态的分析来找寻过程中的临界状态，如速度、加快度取最大值或最小值的条件等，基本思路方法是：IERr确立电源（E，r）F=BIL感觉电流运动导体所受的安培力临界状态运动状态的分析v与a方向关系a变化状况F=ma合外力,.用法拉第电磁感觉定律和楞次定律求感觉电动势的大小和方向.求回路中电流强度.分析研究导体受力状况（包括安培力，用左手定章确立其方向）.列动力学方程或均衡方程求解.ab沿导轨下滑过程中受四个力作用，即重力mg，支持力F、摩擦力F和安培力F安，Nf以以下图，ab由静止开始下滑后，将是vEIF安

18、a（为增大符号），因此这是个变加快过程，当加快度减到a=0时，其速度即增到最大v=vm，此时必然处于均衡状态，此后将以vm匀速下滑vmmgsincosRB2L2电磁感觉定律与能量转变在物理学研究的问题中，能量是一个特别重要的课题，能量守恒是自然界的一个广泛的、重要的规律在电磁感觉现象时，由磁生电其实不是创办了电能，而但是机械能转变为电能而已，在力学中：功是能量转变的量度那么在机械能转变为电能的电磁感觉现象时，是什么力在做功呢？是安培力在做功。在电学中，安培力做正功(电势差U)将电能机械能(如电动机)，安培力做负功(电动势E)将机械能电能，必然明确在发生电磁感觉现象时，是安培力做功致使能量的转变

19、功能关系：电磁感觉现象的实质是不相同形式能量的转变过程。因此从功和能的看法下手，分析清楚电磁感觉过程中能量转变关系，经常是解决电磁感觉问题的关健，也是办理此类题目的捷径之一。导体切割磁感线或闭合回路中磁通量发生变化，在回路中产生感觉电流，机械能或其余形式能量便转化为电能，拥有感觉电流的导体在磁场中受安培力作用或经过电阻发热，又可使电能转变为机械能或电阻,.的内能，因此，电磁感觉过程老是陪伴着能量转变，用能量转变看法研究电磁感觉问题常是导体的坚固运动（匀速直线运动或匀速转动），对应的受力特色是合外力为零，能量转变过程经常是机械能转变为内能，解决电磁感觉能量转变问题的基本方法是:用法拉第电磁感觉定

20、律和楞次定律确立感觉电动势的大小和方向.画出等效电路，求出回路中电阻耗费电功率表达式.分析导体机械能的变化，用能量守恒关系获得机械功率的改变与回路中电功率的改变所知足的方程.(2)电磁感觉与动量、能量的综合方法：从受力角度着手，运用牛顿运动定律及运动学公式变化过程是：导体受力做切割B运动产生E感I感(出现与外力方向相反的安培力表现阻截效果)导线做a的变加快直线运动(运动过程中v变，E感=BLv也变，F安=BlL亦变)当F安=F外时，a=0，此时物体就达到最大速度导线受力做切割磁力线运动,进而产生感觉电动势,既而产生感觉电流,这样就出现与外力方向相反的安培力作用,于是导线做加快度愈来愈小的变加快

21、直线运动,运动过程中速度v变,电动势BLv也变,安培力BIL亦变,当安培力与外力大小相等时,加快度为零,此时物体就达到最大速度(2)从动量角度着手，运用动量定理或动量守恒定律应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量，如在非匀变速运动问题应用动量定理可以解决牛顿运动定律不易解答的问题在相互平行的水平轨道间的双棒做切割磁感线运动时，因为这两根导体棒所受的安培力等大反向，合外力为零，若不受其余外力，两导体棒的总动量守恒解决此类问题经常要应用动量守恒定律从能量转变和守恒着手，运用动能定律或能量守恒定律基本思路：受力分析弄清哪些力做功，正功仍是负功明确有哪些形式的能量参加转变，哪增哪减由动能定理或能量

22、守恒定律列方程求解能量转变特色：其余能（如：机械能）安培力做负功电流做功电能内能（焦耳热）(3)电磁感觉与电路综合分析要将电磁感觉、电路的知识，甚至和力学知识综合起来应用。在电磁感觉中切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感觉电动势，该导体或回路就相当于电源，将它们接上电容器，即可使电容器充电；将它们接上电阻等用电器，即可对用电器供电，在回路中形成电流，,.因此电磁感觉问题又经常跟电路问题联系起来，解决这种问题，一方面要考虑电磁学中的相关规律：如右手定章、楞次定律和法拉第电磁感觉定律等；另一方面又要考虑电路中的相关规律：如欧姆定律，串并联电路的性质等。解决电磁感觉与电路综合问题的基本思路

23、是：(1)确立电源明确哪部分相当于电源(产生感觉电流或感觉电动势的那部分电路)就相当于电源，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路利用法拉第电磁感觉定律E大小，利用楞次定律E的正负极(及I感方向)需要重申的是：在电源内部电流是由负极流向正极的，在外面从正极流向外电路，并由负极流入电源如无感觉电流，则可以假定电流假如存在时的流向分析电路构造，画出等效电路图利用电路规律求解主要闭合电路欧姆定律、串并联电路性质特色、电功、电热的公式求解未知物理量(4)图象问题电磁感觉中常波及磁感觉强度B、磁通量、感觉电动势E或e和感觉电流I随时间t变化的图线，即Bt图线、一t图线、e一t图线和I一t图线。对于切割产生应电动势和感觉电流的状况，还常波及感觉电动势E和感觉电流I随位移X变化的图线，即eX图线和IX图线。这些图象问题大概上可分为两类：由给定的电磁感觉过程选出或画出正确的图象，或由给定的相关图象分析电磁感觉过程，求解相应的物理量，不论是何各样类，电磁感觉中的图象常需利用右手定章、楞次定律和法拉第电磁感觉定律等规律分析解决感觉电流的方向和感觉电流的大小。电磁感觉现象中图像问题的分析，要抓住磁通量的变化能否平均，进而推知感觉电动势（电流）大小能否恒定.用楞次定律判断出感觉电动势（或电流）的方向，进而确立其正负，以及在座标中的范围.其余，要正确解决图像问题，必然能依据图像的意义把图像反应的规