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ID号:4487
标题:楞次定律——感应电流的方向
频道:高中教案
栏目:高中物理教案
属性: 热
作者:hzwen
来源:旧版导入
点击:
编辑:管理员
时间:2006-6-30 |
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楞次定律——感应电流的方向 |
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作者：hzwen 文章来源：旧版导入 点击数： 更新时间：2006-6-30  |
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第一节 电磁感应现象
一、教材分析：
本节包括一个重要的物理量和一个重要的现象——电磁感应现象产生的条件。磁通量是一个比较抽象的概念，它是描述电磁感应现象中一系列问题的一个最基本的物理量；在学生初中学过的导线切割磁感线时产生感应电流的知识基础上，进一步扩展提高，讲述电磁感应现象及其初步规律，通过本章内容的学习，可以使学生进一步认识电和磁之间的相互联系，为后面学习交变电流，电磁振荡和电磁波打下基础。
二、学情分析
学生在初中已经初步地接触了电磁感应现象，但还比较肤浅，知道产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，其实这只是产生感应电流的特殊情形。本节就是要利用物理最基本的研究手段——实验的观察、分析、归纳，让学生知道“不论用什么方法，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”
三、教学目标
（一） 知识与技能：
1、 理解磁通量和磁通密度的意义
2、 能判断磁通量的变化情况
3、 知道什么是电磁感应现象
4、 理解“不论用什么方法，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”
5、 知道电磁感应现象中能量守恒定律依然适用。
（二） 过程与方法：
实验、观察、分析、归纳、总结
（三） 情感态度与价值观：
1．通过介绍英国科学家法拉第发现电磁感应现象的物理史实，对学生进行思想教育，激发学生的学习兴趣，使学生了解发现这一现象的历史背景和思路，使学生在更好地理解电磁感应现象的同时，体会并学习科学家们研究科学的态度和精神。
2．通过对“电生磁，磁生电”的研究，电磁感应现象也遵守能量守恒定律，揭示物质世界的普遍联系，培养学生普遍联系的科学素养和世界观。
四、重点、难点、疑点及解决办法
1、重点： 产生感应电流的条件。
2、难点：磁通量变化的理解和变化的判断。
3、解决方法：通过演示教材中的三个系列实验，引导学生观察、分析，将学生思维逐步引向感应电流形成的根本原因——闭合电路中的磁通量发生了变化，从而帮助学生克服并理解本课的重难点。
五、教学方法：
学生通过观察演示实验，在教师引导下，积极思考，分析、归纳、总结出实验结论——产生感应电流的条件：闭合电路磁通量发生变化。
六、自制及辅助教具：
蹄形磁铁、条形磁铁、电流计、导体棒、原副线圈、滑动变阻器、电源、电键、导线若干、幻灯片
七、教学课时：一课时
八、教学过程：
（一）引入
奥斯特的电流磁效应实验给出了充分的证明，既然电流能够产生磁场，那么，反过来能否利用磁场产生电流呢？英国科学家法拉第对这个课题着手进行了研究。
介绍法拉第的研究情况：
法拉第通过分析奥斯特的电流磁效应后认为，既然磁铁可以使靠近它的铁块具有磁性，静电荷可以使靠近它的导体带电，那么磁铁也应当使靠近它的线圈感生出电流。于是，他在日记中写下了“转磁为电”这个伟大的设想，并朝着这个设想开始了无数次实验和艰苦地奋斗。法拉第的最初设想，用强磁铁靠近导线，导线中就会产生稳恒电流，他开始苦苦思索，千方百计地设计各种实验，企图证实上述设想，都一次又一次地失败了，但法拉第并没有气馁，而且是从失败中总结教训，意识到磁产生电必须具备一定的条件，为此整整艰苦地探索了10年的岁月， 终于在1831年8月，有了重大的突破性发现。法拉第的成功的实验设计如图所示，当K接通或断开时，线圈B中就产生了瞬时电流。
幻灯显示
之后，法拉第继续做了大量的实验和进一步的研究。终于实现了转磁为电的理想，发明了发电机，变压器等设备，使人类从蒸汽时代进入电气时代，本章，我们就来学习这一伟大的结论——电磁感应
（二） 新课
（板书） 第一节 电磁感应现象
在前面，我们学习过一个物理量——磁感应强度，它是用来描述磁场中某一点的磁场的强弱和方向的，为了描述磁场的分布，还需引入一个物理量——磁通量。
（板书）一、磁通量
1、定义：磁感应强度为B的匀强磁场中有一个与磁场垂直的平面，面积为S，则磁感应强度B与面积S的乘积，叫穿过这个面的磁通量，用φ表示。
（1） 定义式：φ=BS
适用条件：匀强磁场；B⊥S
（2） 磁通量的物理意义：磁感线越密的地方，也就是穿过单位面积的磁感线条数越多的地方，磁感应强度B越大，因此，B越大，S越大，穿过这个面的磁感线条数越多，磁通量就越大。即：在同一个磁场中，磁通量可以形象地用穿过这个面的磁感线条数的多少来形象地表示。
（3） 如果平面不跟磁场垂直，则φ=BS⊥或φ=B⊥S。即将平面投影到垂直磁场方向或磁场投影到垂直平面方向。特别地，当平面与磁场平行时，φ=0。
2、单位：Wb（韦伯） 1 Wb=1T.m2
3、磁通量和磁通量的变化是不同的概念。磁通量的变化是指一个回路在两个位置（或时刻）的磁通量的差值。即△φ=φ2 -φ1，中学阶段只取其绝对值。
4、磁通密度：B=φ/S 磁感应强度的另一个含义。
例1、如图，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B=0.8T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O半径为1cm,现于纸面内，先后放上圆线圈A、B、C，圆心均在O，A线圈的半径为1.0 cm，10匝；B线圈的半径为2 cm，1匝；C线圈的半径为0.5 cm，1匝。问：
（1）在B减为0、4T的过程中，A和B中的磁通量各改变了多少？
（2）在磁场转过300角的过程中，C中的磁通量改变多少？
分析过程：（略）
点评：① 求线圈A的磁通量改变时，不需要考虑线圈匝数的影响；②求线圈B的磁通量改变时，注意代入实际有磁场的面积；③求线圈C的磁通量改变时，注意末位置的磁场方向与线圈平面的关系，可将面积拿来投影到垂直于磁场方向或将磁场分解到平行于平面方向和垂直于磁场方向。即：使用公式φ=BS时，B一定和S平面垂直。
（板书）二、电磁感应现象
（一）产生感应电流的条件
1、 电磁感应现象：由磁场产生感应电流的现象，称为电磁感应现象。
2、 感应电流：由电磁感应产生的电流，叫感应电流。
初中我们已经学习过了在什么条件下可以由磁生电呢？ 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动，闭合电路中就有感应电流产生。我们再来用实验进一步研究产生感应电流的条件。
实验一：如图所示装置
请学生观察实验现象，当导体不动、向上或向下运动时，电流表指针不偏转，即没有电流产生。但当导体向左或向右运动时，指针发生偏转，表明有电流产生。分析归纳：当闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动时，电路中获有电流产生，那么，切割磁感线的实质是什么呢？利用平面图直观地分析上述实验。（幻灯显示）
如图所示(俯视图)当AB向左运动时，闭合回路这一面积中的磁感线条数变多，当AB向右运动时，闭合回路这一面积中的磁感线条数变少。
引导学生用磁通量来解释：上述实验中导体切割磁感线运动的实质，是使闭合回路中的磁通量发生了变化从而使闭合回路中产生了电流，并引导学生找出磁通量发生变化的原因是闭合回路的面积发生了变化。
（副板书）导体切，电流生
那么，这个结论是否正确呢？上述实验中是导体动而磁场不动，反过来若让导体不动而磁场动，情况如何呢？
演示实验二 如图所示装置
请学生观察实验现象，当磁铁插入或拔出时，电流表的指针发生偏转，有电流产生，而当磁铁插在线圈中不动或两者以同一速度运动时，电流表的指针不发生偏转，即没有电流产生。
当插入或拔出磁铁时，线圈中的磁通量发生了变化，因而产生了电流。
幻灯显示
上述实验的侧面图如下所示
引导学生分析出线圈中的磁通量发生变化的原因是闭合线圈所在处的磁场发生了变化。
（副板书）磁场动，电流生
这两个实验中，导体和磁场都发生了相对运动，假如导体和磁场都不动，但让穿过闭合回路的磁场发生变化，结果又会如何？
演示实验三 如图所示装置
请学生观察实验现象，当线圈A电路接通或断开时，线圈B中有电流产生，当接通线圈A的电路，用变阻器改变线圈A中的电流大小时，线圈B中也有电流产生， 当接通线圈A的电路，而不改变变阻器的电阻时，线圈B中无电流产生。
上述实验的侧面图如下所示
引导学生分析现象，电流的周围存在磁场，且磁场的强弱与电流强度的大小成正比。当电路断开或接通时，使电流从有到无或从无到有发生变化。当电路接通，改变变阻器电阻时，实际上改变了电路电流的大小。故引起电路中的磁场发生变化，从而导致穿过闭合电路的磁通量发生变化，产生电流。
（副板书）电流变——磁场变，电流生
综上所述，归纳总结：
（板书）3、产生感应电流的条件：
只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流。
（磁通量发生变化的原因：①闭合电路的面积S发生了变化。②闭合电路所在处的磁场发生了变化。）
（板书）（二）、电磁感应现象中的能量转化
在电磁感应现象中，获得的电能是从哪里来的？分上述三个实验：
实验一中，是外力移动导体AB时作了功，将机械能转化为电能；
实验二中，是外力移动磁体时作了功，将机械能转化为电能；
以上是发电机的原理。
实验三中，电能是由螺线管A中转移到了螺线管B中的。此方法应用于变压器的制造。
总之：在电磁感应现象中，电能不是凭空产生的而是通过转化转移来的，在转化和转移的过程中能的总量总是保持不变；即：遵守能量守恒定律。
八、巩固练习
1、 如图，线圈abcd平面平行于一个足够大的匀强磁场，要使线圈中产生感应电流，可采取下列哪些办法？（ ）
A、将线圈水平向右拉动
B、将线圈竖直向上拉动
C、将线圈绕ab边匀速转动
D、将线圈绕bc边匀速转动
2、判断下述几种情况中能否产生感应电流？若有试解释原因
九、布置作业
1．思考题：我们知道导体中有电流通过是因为导体两端有持续的电压，那么本课中的导体内通过的感应电流，又说明了什么问题？
2．书面作业：教材P195—196 （1）、（3）、（5）、（7）、（9）
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