1、電磁感應、交變電流電磁感應、交變電流 第四章第四章 電磁感應電磁感應 1 1 劃時代的發現劃時代的發現 2 2 探究電磁感應的產生條件探究電磁感應的產生條件 3 3 楞次定律楞次定律 4 4 法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律 5 5 電磁感應規律的應用電磁感應規律的應用 6 6 互感和自感互感和自感 7 7 渦流渦流 電磁阻尼和電磁驅動電磁阻尼和電磁驅動 第十六章電磁感應第十六章電磁感應 一、電磁感應現象一、電磁感應現象 二、法拉第電磁感應定律二、法拉第電磁感應定律 三、楞次定律三、楞次定律 四、欏次定律的應用四、欏次定律的應用 五、自感現象五、自感現象 六、日光燈原理六、日光燈原理 *

2、*七、渦流七、渦流 一、新舊教材內容對比一、新舊教材內容對比 二、課程標準和原教學大綱的對比二、課程標準和原教學大綱的對比 內容標準內容標準 1.1.收集資料，收集資料，了解電磁感應現象的發了解電磁感應現象的發 現過程，現過程，體會人類探索自然規律的科體會人類探索自然規律的科 學態度和科學精神學態度和科學精神 2.2.通過實驗，理解感應電流產生的條通過實驗，理解感應電流產生的條 件。件。舉列說明電磁感應在生活和生產舉列說明電磁感應在生活和生產 中的應用。中的應用。 3.3.通過探究，理解楞次定律。通過探究，理解楞次定律。理解法理解法 拉第電磁感應定律。拉第電磁感應定律。 4 4通過實驗，了解自

3、感現象和渦流現通過實驗，了解自感現象和渦流現 象。象。舉例說明自感現象和渦流現象在舉例說明自感現象和渦流現象在 生活和生產中的應用。生活和生產中的應用。 活動建議活動建議 從因特網、科技書刊上查閱資料，了從因特網、科技書刊上查閱資料，了 解電磁感應在生活中和生產中的應用，解電磁感應在生活中和生產中的應用， 例如磁卡閱讀器、錄音機、錄像機的例如磁卡閱讀器、錄音機、錄像機的 原理等。原理等。 * * 自感現象自感現象 磁通量磁通量(A) (A) 法拉第電磁感應定法拉第電磁感應定 律律(A)(A) 導體切割磁感線時導體切割磁感線時 的感應電動勢的感應電動勢 (B) (B) 右手定則右手定則(B) (

4、B) 內容和要求內容和要求 新教科書重視新教科書重視“過程過程”目標的落實，目標的落實， 重視重視“情感情感”目標的體現，重視聯目標的體現，重視聯 系學生生活、社會實踐和現代科技。系學生生活、社會實踐和現代科技。 在新教科書的基礎上教師進一步創在新教科書的基礎上教師進一步創 造，在課堂教學中體現新的課程理造，在課堂教學中體現新的課程理 念，這是實施新課程要解決的最大念，這是實施新課程要解決的最大 問題。問題。 新課標中重視實驗、體現科學探究精神新課標中重視實驗、體現科學探究精神 三、電磁感應三、電磁感應08年考綱要求年考綱要求 主題主題內容內容要求要求 電磁感應電磁感應 電磁感應現象電磁感應現

5、象 磁通量磁通量 法拉第電磁感應法拉第電磁感應 定律定律 楞次定律楞次定律 自感、渦流自感、渦流 1 1自感現象自感現象刪除 2. 2. 日光燈日光燈刪除 3. 3. 自感自感 渦流渦流增加 與以前考綱比較與以前考綱比較 本章以電場、磁場、電路等知識為基礎，綜合力本章以電場、磁場、電路等知識為基礎，綜合力 與運動、能量等力學知識，是高中物理綜合程度與運動、能量等力學知識，是高中物理綜合程度 相當高的章節。相當高的章節。 在高考中經常考查感應電流的產生條件、方向判在高考中經常考查感應電流的產生條件、方向判 斷，感應電流大小的計算等，能利用圖象處理相斷，感應電流大小的計算等，能利用圖象處理相 關的

6、電磁感應問題或用圖象表示電磁感應現象中關的電磁感應問題或用圖象表示電磁感應現象中 相應的物理量的變化規律相應的物理量的變化規律 ，在計算題中常考查電，在計算題中常考查電 磁感應和電路知識的綜合、電磁感應和力的綜合、磁感應和電路知識的綜合、電磁感應和力的綜合、 電磁感應和能量的綜合等。所以，基礎年級應夯電磁感應和能量的綜合等。所以，基礎年級應夯 實基礎知識，為培養學生綜合分析能力打好基礎。實基礎知識，為培養學生綜合分析能力打好基礎。 （1）產生電磁感應現象的條件）產生電磁感應現象的條件 （2）感應電動勢的大小計算）感應電動勢的大小計算法拉第電磁感應定法拉第電磁感應定 律律 （3）感應電流的方向判

7、斷方法）感應電流的方向判斷方法楞次定律楞次定律。 四、本章重點要解決的問題是：四、本章重點要解決的問題是： 難點：難點：楞次定律楞次定律 五、每節的變化和教學建議五、每節的變化和教學建議 第第1 1節節 劃時代的發現劃時代的發現 這一節是新加的內容，過去往往把這樣的教學內容當作閱讀材料這一節是新加的內容，過去往往把這樣的教學內容當作閱讀材料 處理，是對處理，是對過程與方法、情感態度價值觀過程與方法、情感態度價值觀的忽視。把電生磁、磁生的忽視。把電生磁、磁生 電的過程展示給學生，一方面它能激發學生的學習興趣，引起學生電的過程展示給學生，一方面它能激發學生的學習興趣，引起學生 的思考，進一步體會物

8、理學中的對稱思想和統一思想，另一方面象的思考，進一步體會物理學中的對稱思想和統一思想，另一方面象 P2P2頁頁“機遇總是青睞那些有準備的頭腦機遇總是青睞那些有準備的頭腦”。P3P3頁頁“尋找尋找1010年之久的年之久的”磁磁 生電生電”的效應終于被發現了。的效應終于被發現了。成功屬于堅持不懈的有心人成功屬于堅持不懈的有心人”！是對學是對學 生情感態度價值觀很好的教育，把生情感態度價值觀很好的教育，把“科學足跡科學足跡”這個內容融入進去這個內容融入進去 讓學生不但學會求知，還要注重品格修養。讓學生不但學會求知，還要注重品格修養。 第第2 2節節 探究電磁感應的產生條件探究電磁感應的產生條件 這一

9、節是后面這一節是后面探究電磁感應定律和楞次定律探究電磁感應定律和楞次定律 的基礎，的基礎，要充分體現出探究學習方式。可利用麥要充分體現出探究學習方式。可利用麥 克風、感應手電筒、磁卡等等一切學生感興趣的克風、感應手電筒、磁卡等等一切學生感興趣的 日常電磁感應現象激發學生求知欲。日常電磁感應現象激發學生求知欲。 利用初中學生學過的閉合電路的一部分做切利用初中學生學過的閉合電路的一部分做切 割磁感線運動時，產生感應電流，引入電磁感應割磁感線運動時，產生感應電流，引入電磁感應 現象、感應電流。如何利用磁場產生感應電流是現象、感應電流。如何利用磁場產生感應電流是 本節課要解決的問題。本節課要解決的問題

10、。 教師可引導學生，利用什么產生磁場，磁場教師可引導學生，利用什么產生磁場，磁場 怎樣可變，要有電流，回路需怎樣，要檢驗有無怎樣可變，要有電流，回路需怎樣，要檢驗有無 電流可用什么儀器等等，引導學生設計出書上的電流可用什么儀器等等，引導學生設計出書上的 兩個實驗電路。兩個實驗電路。 給學生足夠給學生足夠 的時間，讓的時間，讓 他們自己操他們自己操 作，總結。作，總結。 利用實驗給的儀器，怎樣可產生感應利用實驗給的儀器，怎樣可產生感應 電流？電流？ 閉合電路閉合電路磁通量變化磁通量變化 磁通量怎樣就變化了磁通量怎樣就變化了啟發學啟發學 生，再探究，再實驗驗證生，再探究，再實驗驗證 在操作中，不斷

11、總結，在總結在操作中，不斷總結，在總結 中，反思、驗證，培養學生開中，反思、驗證，培養學生開 拓創新和探究能力。拓創新和探究能力。 “做一做做一做”搖繩能發電嗎？搖繩能發電嗎？ 讓學生感知地磁場的存在，同時讓學生感知地磁場的存在，同時 加強物理與生活的聯系，提高學加強物理與生活的聯系，提高學 生學習物理的興趣。一定要指導生學習物理的興趣。一定要指導 學生去做一做，引發他們進一步學生去做一做，引發他們進一步 思考。思考。 鞏固練習鞏固練習 1.如圖所示，開始時矩形線圈平面與勻強磁場的方向垂直，如圖所示，開始時矩形線圈平面與勻強磁場的方向垂直， 且一半在磁場內，一半在磁場外，若要使線框中產生感應電

12、且一半在磁場內，一半在磁場外，若要使線框中產生感應電 流，下列做法中可行的是（流，下列做法中可行的是（ ） A、以、以ab為軸轉動為軸轉動 B、以、以bd邊為軸轉動（轉動的角度小于邊為軸轉動（轉動的角度小于60） C以以bd邊為軸轉動邊為軸轉動90后，增大磁感強度后，增大磁感強度 D、以、以ac為軸轉動（轉動的角度小于為軸轉動（轉動的角度小于60） AD 1我國已經制定了登月計劃。假如宇航員登月后想探我國已經制定了登月計劃。假如宇航員登月后想探 測一下月球表面是否有磁場，他手邊有一只靈敏電流表和測一下月球表面是否有磁場，他手邊有一只靈敏電流表和 一個小線圈，則下列推斷正確的是一個小線圈，則下列

13、推斷正確的是 A直接將電流表放于月球表面，看是否有示數來判斷磁直接將電流表放于月球表面，看是否有示數來判斷磁 場的有無場的有無 B將電流表與線圈組成回路，使線圈沿某一方向運動，將電流表與線圈組成回路，使線圈沿某一方向運動， 如電流表無示數，則可判斷月球表面無磁場如電流表無示數，則可判斷月球表面無磁場 C將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈沿某一方向運 動，如電流表有示數，則可判斷月球表面有磁場動，如電流表有示數，則可判斷月球表面有磁場 D將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈在某一平面內將電流表與線圈組成閉合回路，使線圈在某一平面內 沿各個方向運動，如電

14、流表無示數，則可判斷月球表面無沿各個方向運動，如電流表無示數，則可判斷月球表面無 磁場磁場 C 3. （2005年普通高等學校招生全國統一考試年普通高等學校招生全國統一考試 （北京卷）（北京卷）現將電池組、滑線變阻器、帶鐵芯的線圈現將電池組、滑線變阻器、帶鐵芯的線圈A、 線圈線圈B、電流計及開關如下圖連接，在開關閉合、線圈、電流計及開關如下圖連接，在開關閉合、線圈A放在放在 線圈線圈B中的情況下，某同學發現當他將滑線變阻器的滑動端中的情況下，某同學發現當他將滑線變阻器的滑動端P 向左加速滑動時，電流計指針和右偏轉。由此可以判斷向左加速滑動時，電流計指針和右偏轉。由此可以判斷B A.線圈線圈A向

15、上移動或滑動變阻器滑動端向上移動或滑動變阻器滑動端P向右加速滑動，都能向右加速滑動，都能 引起電流計指針向左偏轉引起電流計指針向左偏轉 B.線圈線圈A中鐵芯和上拔出或斷開開關，都能引起電流計指針向中鐵芯和上拔出或斷開開關，都能引起電流計指針向 右偏轉右偏轉 C.滑動變阻器的滑動端滑動變阻器的滑動端P勻速向左勻速向左 或勻速向右滑動，都能使電流計指或勻速向右滑動，都能使電流計指 針靜止在中央針靜止在中央 D.因為線圈因為線圈A、線圈、線圈B的繞線方向的繞線方向 未知，故無法判斷電流計指針偏轉未知，故無法判斷電流計指針偏轉 的方向的方向 第第3 3節節 楞次定律楞次定律 楞次定律的教學要突出學生主

16、動探究，由于教材很詳細楞次定律的教學要突出學生主動探究，由于教材很詳細 可引導學生去探究，并嘗試用自己的語言來表述感應電流可引導學生去探究，并嘗試用自己的語言來表述感應電流 方向的規律。方向的規律。 實驗操作過程一定要學生認真填寫表格！實驗操作過程一定要學生認真填寫表格！ 培養學生實事求是的科學探究精神。培養學生實事求是的科學探究精神。 N極插入極插入N極抽出極抽出S極插入極插入S極抽出極抽出 原磁場方原磁場方 向向B原 原 磁通磁通 感應電流感應電流 的方向的方向I 感應電流感應電流 的磁場方的磁場方 向向B感 感 B原 原B感感關 關 系系 凡是由磁通量的凡是由磁通量的增加增加引起的感應電

17、流，引起的感應電流， 它所激發的磁場一定它所激發的磁場一定阻礙阻礙原來磁通量的原來磁通量的 增加增加；凡是由磁通量的；凡是由磁通量的減少減少引起的感應引起的感應 電流，它所激發的磁場一定電流，它所激發的磁場一定阻礙阻礙原來磁原來磁 通量的通量的減少減少 引導學生表述引導學生表述 進一步總結出楞次定律進一步總結出楞次定律 楞次定律：感應電流具有這樣的楞次定律：感應電流具有這樣的 方向，即方向，即感應電流的磁場感應電流的磁場總要阻總要阻 礙礙引起感應電流的引起感應電流的磁通量的變化。磁通量的變化。 增反減同增反減同 感應電流的磁場和引起磁通量變化感應電流的磁場和引起磁通量變化 的原磁場的關系的原磁

18、場的關系 本章的教學重點，難點，高中物理的本章的教學重點，難點，高中物理的 難點，只有學生真正理解，才能靈活難點，只有學生真正理解，才能靈活 應用。應用。 可引導學生總結判斷步驟，分步進行可引導學生總結判斷步驟，分步進行 (1)(1)明確明確原磁場原磁場的方向的方向 (2)(2)明確穿過閉合回路的磁通量是明確穿過閉合回路的磁通量是增增 加還是加還是減減少少 (3)(3)根據楞次定律（增反減同），判根據楞次定律（增反減同），判 定感應電流的磁場方向定感應電流的磁場方向 (4)利用安培定則判定感應電流的方利用安培定則判定感應電流的方 向向 增加 B原 原 B感 感 減小 B原 原B感 感 【例】如

19、圖所示，平行的長直導線【例】如圖所示，平行的長直導線P P、QQ中中 通過同方向、同強度的電流，矩形導線框通過同方向、同強度的電流，矩形導線框 abcdabcd與與P P、Q Q處在同一平面中，從圖示中處在同一平面中，從圖示中 的位置的位置I I向右勻速運動到位置向右勻速運動到位置，關于在這，關于在這 一過程中線框中的電流方向，正確的結論一過程中線框中的電流方向，正確的結論 是（是（ ） A A沿沿abcdaabcda方向不變方向不變 B B沿沿adcbaadcba方向不變方向不變 C C由沿由沿abcdaabcda方向變為沿方向變為沿adcbaadcba方向方向 D D由沿由沿adcbaad

20、cba方向變為沿方向變為沿abcdaabcda方向方向 【例】一平面線圈用細桿懸于【例】一平面線圈用細桿懸于P點，開始時細桿處于水平點，開始時細桿處于水平 位置，釋放后讓它在如圖所示的勻強磁場中運動，已知線位置，釋放后讓它在如圖所示的勻強磁場中運動，已知線 圈平面始終與紙面垂直，當線圈第一次通過位置圈平面始終與紙面垂直，當線圈第一次通過位置和位置和位置 時，順著磁場的方向看去，線圈中的感應電流的方向分時，順著磁場的方向看去，線圈中的感應電流的方向分 別為別為 位置位置 位置位置 A逆時針方向逆時針方向 逆時針方向逆時針方向 B逆時針方向逆時針方向 順時針方向順時針方向 C順時針方向順時針方向

21、順時針方向順時針方向 D順時針方向順時針方向 逆時針方向逆時針方向 進一步正確理解楞次定律：進一步正確理解楞次定律：“阻礙阻礙” 不是阻止不是阻止，阻礙磁通量變化指：磁，阻礙磁通量變化指：磁 通量增加時，阻礙增加通量增加時，阻礙增加(感應電流的感應電流的 磁場和原磁場方向相反，起抵消作磁場和原磁場方向相反，起抵消作 用用)（實際上磁通量還是增加）；磁（實際上磁通量還是增加）；磁 通量減少時，阻礙減少通量減少時，阻礙減少(感應電流的感應電流的 磁場和原磁場方向一致，起補償作磁場和原磁場方向一致，起補償作 用用)（實際上磁通量還是減小）。（實際上磁通量還是減小）。 練習練習:如圖所示，如圖所示，a

22、b是一個可繞垂直于紙面的軸是一個可繞垂直于紙面的軸O轉動的閉合轉動的閉合 矩形導線框，當滑動變阻器的滑片矩形導線框，當滑動變阻器的滑片P自左向右滑動時，從紙自左向右滑動時，從紙 外向紙內看，線框外向紙內看，線框ab將（將（ ） A保持靜止不動保持靜止不動 B逆時針轉動逆時針轉動 C順時針轉動順時針轉動 D發生轉動，但電源極性不明，發生轉動，但電源極性不明， 無法確定轉動方向無法確定轉動方向 N S 感應電流的磁場阻礙感應電流的磁場阻礙 導體間的導體間的相對運動相對運動 來拒去留來拒去留 遵循能量守恒定律遵循能量守恒定律 感應電流的磁場對導感應電流的磁場對導 體的作用如何體的作用如何 【例】如圖

23、所示，固定在水平面內的兩光滑平行金屬導軌【例】如圖所示，固定在水平面內的兩光滑平行金屬導軌M、 N，兩根導體棒中，兩根導體棒中P、Q平行放于導軌上，形成一個閉合回路，平行放于導軌上，形成一個閉合回路， 當一條形磁鐵從高處下落接近回路時（當一條形磁鐵從高處下落接近回路時（ ） AP、Q將互相靠攏將互相靠攏 BP、Q將互相遠離將互相遠離 C磁鐵的加速度仍為磁鐵的加速度仍為g D磁鐵的加速度小于磁鐵的加速度小于g 感應電流的磁場使線圈面積有感應電流的磁場使線圈面積有 擴大或縮小的趨勢；擴大或縮小的趨勢；( (增縮減擴增縮減擴) ) 進一步理解進一步理解楞次定律中楞次定律中“阻礙阻礙”的含的含 義還可

24、以推廣為，義還可以推廣為，感應電流的效果總感應電流的效果總 是要阻礙產生感應電流的原因是要阻礙產生感應電流的原因。 右手定則右手定則 應用時要特別注意應用時要特別注意四指指向是電源內部電流的方向四指指向是電源內部電流的方向因因 而也是電而也是電勢升高勢升高的方向。的方向。 伸開右手，讓大拇指跟其余四指伸開右手，讓大拇指跟其余四指 垂直垂直，并與手掌在同一平面內，讓磁，并與手掌在同一平面內，讓磁 感線垂直感線垂直(或斜著或斜著)穿過掌心，穿過掌心，大拇指大拇指 指向導體指向導體運動運動的方向，其余的方向，其余四指四指所指所指 的方向就是的方向就是感應電流的方向感應電流的方向. 閉合回路的一部分導

25、體做閉合回路的一部分導體做切割磁感線切割磁感線運動時，產運動時，產 生的感應電動勢與感應電流的方向判定生的感應電動勢與感應電流的方向判定 楞次定律楞次定律 第第4 4節節 法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律 這一節是本章的重點，可根據演示實驗定這一節是本章的重點，可根據演示實驗定 性得出，向線圈中插入磁鐵時，插入的越性得出，向線圈中插入磁鐵時，插入的越 快，磁場越強，感應電流越大。直接指出快，磁場越強，感應電流越大。直接指出 法拉第等多人工作的結果，電動勢跟穿過法拉第等多人工作的結果，電動勢跟穿過 回路的磁通變化率成正比。回路的磁通變化率成正比。 學習法拉第電磁感應規律前：學習法拉第電磁感應

26、規律前： 須正確理解須正確理解“磁通量磁通量” 1.磁通量磁通量 =BS ，單位： 單位：1Wb=1Tm2=1V s 2.磁通量是標量，但有正負，有抵消問題。磁通量是標量，但有正負，有抵消問題。 3.磁通量的變化量：磁通量的變化量： =BS= S B =B2 S2 B1 S1 4.磁通量的變化率：磁通量的變化率： t S BS t B t （S有磁場穿過有磁場穿過 的垂直磁場的有的垂直磁場的有 效面積）效面積） 1.法拉第電磁感應定律：法拉第電磁感應定律：電路中感應電動勢的電路中感應電動勢的 大小，跟穿過這一電路的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率磁通量的變化率成正成正 比。比。 t nE

27、注意注意平均電動勢、瞬時電動勢平均電動勢、瞬時電動勢的計算方法的計算方法 感應電動勢大小感應電動勢大小 2.公式公式 s EnB t B EnS t 3. B不變：不變： S不變：不變： 例例.如圖所示，將一條形磁鐵插入某一閉合線圈，第一次用如圖所示，將一條形磁鐵插入某一閉合線圈，第一次用 0.05s，第二次用，第二次用0.1s，設插入方式相同，試求：，設插入方式相同，試求： (1)兩次線圈中平均感應電動勢之比？兩次線圈中平均感應電動勢之比？ (2)兩次線圈之中平均電流之比？兩次線圈之中平均電流之比？ 例例.A、B兩閉合線圈為同樣導線繞兩閉合線圈為同樣導線繞 成且均為成且均為10匝，半徑匝，半

28、徑rA=2rB ，內有，內有 如圖所示的有理想邊界的勻強磁場，如圖所示的有理想邊界的勻強磁場， 若磁場均勻減小，則若磁場均勻減小，則A、B環中的環中的 感應電動勢之比感應電動勢之比A B= ， 產生的感應電流之比產生的感應電流之比 IA IB 。 例例.漆包線是在粗細均勻的細銅絲表面浸絕漆包線是在粗細均勻的細銅絲表面浸絕 緣漆制成的導線。取一段漆包線繞制成一個緣漆制成的導線。取一段漆包線繞制成一個 n匝半徑為匝半徑為R的平面線圈，并將線圈的兩端的平面線圈，并將線圈的兩端 連在一起成閉合線圈，將這個線圈放在勻強連在一起成閉合線圈，將這個線圈放在勻強 磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，如圖所磁場中，

29、線圈平面與磁場方向垂直，如圖所 示。磁場的磁感應強度隨時間均勻變化，這示。磁場的磁感應強度隨時間均勻變化，這 時線圈中的電流設為時線圈中的電流設為I。為了使線圈中的電。為了使線圈中的電 流減半，下列措施可行的是流減半，下列措施可行的是 A.使線圈繞其直徑從圖示位置轉過使線圈繞其直徑從圖示位置轉過30角角 B.線圈繞其直徑從圖示位置轉過線圈繞其直徑從圖示位置轉過60角角 C.保持導線長度不變，將線圈改繞成半徑為保持導線長度不變，將線圈改繞成半徑為 2R的線圈的線圈 D.保持導線長度不變，將線圈改繞成半徑為保持導線長度不變，將線圈改繞成半徑為 R2的線圈的線圈 說明：說明： 上述推導需條件：磁感應

30、強度上述推導需條件：磁感應強度B、導、導 線切割速度線切割速度v與長度與長度L三者互相垂直，三者互相垂直， 根據法拉第電磁感應定律根據法拉第電磁感應定律 4.導體切割磁感線導體切割磁感線 例例.如圖所示，平行金屬導軌間距為如圖所示，平行金屬導軌間距為d d，一端跨接電阻為，一端跨接電阻為R R，勻，勻 強磁場磁感應強度為強磁場磁感應強度為B B，方向垂直平行導軌平面，一根長金屬，方向垂直平行導軌平面，一根長金屬 棒與導軌成棒與導軌成 角放置，棒與導軌的電阻不計，當棒沿垂直棒的角放置，棒與導軌的電阻不計，當棒沿垂直棒的 方向以恒定速度方向以恒定速度v v在導軌上滑行時，通過電阻的電流是（在導軌上

31、滑行時，通過電阻的電流是（ ） A ABdv/Bdv/（RsinRsin） B BBdv/R Bdv/R C CBdvsin/R Bdvsin/R DDBdvcos/RBdvcos/R 例例.如圖所示，有一夾角為如圖所示，有一夾角為的金屬角架，的金屬角架， 角架所圍區域內存在勻強磁場中，磁場的角架所圍區域內存在勻強磁場中，磁場的 磁感強度為磁感強度為B，方向與角架所在平面垂直，方向與角架所在平面垂直， 一段直導線一段直導線ab垂直垂直ce，從頂角，從頂角c貼著角架以貼著角架以 速度速度v向右勻速運動，求：向右勻速運動，求：(1)t時刻角架的時刻角架的 瞬時感應電動勢；瞬時感應電動勢；(2)t時

32、間內角架的平均感時間內角架的平均感 應電動勢？應電動勢？ 導體切割磁感線產生的感應電動勢：導體切割磁感線產生的感應電動勢： sinBLvE V平均，平均，E平均平均 V瞬時，瞬時，E瞬時瞬時 不做重點要求不做重點要求 例例6.如圖所示如圖所示,豎直向下的勻強磁場中豎直向下的勻強磁場中,將將 一水平放置的金屬棒一水平放置的金屬棒ab以水平速度以水平速度vo拋拋 出出,設整個過程中設整個過程中,棒的取向不變棒的取向不變,且不計空且不計空 氣阻力氣阻力,則金屬棒運動過程中產生的感應則金屬棒運動過程中產生的感應 電動勢的大小變化情況應是電動勢的大小變化情況應是 A.越來越大越來越大 B.越來越小越來越

33、小 C.保持不變保持不變 D.無法判斷無法判斷 vo a b C 5.導體棒在磁場轉導體棒在磁場轉 動切割動切割 P16頁頁“思考和討論思考和討論”中通過電動機轉動引出中通過電動機轉動引出 了了反電動勢反電動勢的概念，同時又涉及到了的概念，同時又涉及到了非純電非純電 阻用電器阻用電器這樣一個實際問題，引導學生理論這樣一個實際問題，引導學生理論 聯系實際解決實際問題。聯系實際解決實際問題。“說一說說一說”觀察電觀察電 動機啟動過程中電流的變化動機啟動過程中電流的變化”可讓學生在課可讓學生在課 下去探討，同學之間交流，并嘗試解決。便下去探討，同學之間交流，并嘗試解決。便 于學生對電功、電熱的概念又

34、進一步的理解。于學生對電功、電熱的概念又進一步的理解。 第第5 5節節 電磁感應規律的應用電磁感應規律的應用 本節內容與舊教材不同之處是根據磁通量變化的原因不同本節內容與舊教材不同之處是根據磁通量變化的原因不同 將原來的感應電動勢分為感生電動勢和動生電動勢。教學時將原來的感應電動勢分為感生電動勢和動生電動勢。教學時 要引導學生利用類比的方法得出感生電動勢。對動生電動勢要引導學生利用類比的方法得出感生電動勢。對動生電動勢 教學中要充分發揮教學中要充分發揮“思考與討論思考與討論”的作用，引導學生層層深入的作用，引導學生層層深入 并結合洛侖茲力推導出動生電動勢的表達式。引導學生并結合洛侖茲力推導出動

35、生電動勢的表達式。引導學生 從能量轉化的角度分析問題，解決問題。從能量轉化的角度分析問題，解決問題。 第第6 6節節 互感和自感互感和自感 這一節是電磁感應現象在技術中的應用。教學中可讓學生這一節是電磁感應現象在技術中的應用。教學中可讓學生 列舉生活中利用互感的實例。對自感現象一定要做好演示實驗列舉生活中利用互感的實例。對自感現象一定要做好演示實驗 讓學生形成感性認識，然后引導學生分析引出自感現象和自感電讓學生形成感性認識，然后引導學生分析引出自感現象和自感電 動勢，有條件的學校還可用電流傳感器來演示，教學還要密切聯動勢，有條件的學校還可用電流傳感器來演示，教學還要密切聯 聯系學生的生活實際。

36、聯系學生的生活實際。 斷電自感，可讓多名學生手拉手，接在線斷電自感，可讓多名學生手拉手，接在線 圈兩端，來感受電擊感，從而得到震撼！圈兩端，來感受電擊感，從而得到震撼！ “互感和自感互感和自感”一節后面的一節后面的“問題與練習問題與練習”介紹了一個現象：用介紹了一個現象：用 歐姆表測量變壓器線圈后，表筆離開線圈兩端時線圈會使人產生歐姆表測量變壓器線圈后，表筆離開線圈兩端時線圈會使人產生 電擊的感覺，可讓學生認真分析，其機理與線圈斷電時能使小燈電擊的感覺，可讓學生認真分析，其機理與線圈斷電時能使小燈 泡閃亮的機理相同。當線圈電阻較小、自感系數較大時現象比較泡閃亮的機理相同。當線圈電阻較小、自感系

37、數較大時現象比較 明顯。明顯。 1.自感現象是指自感現象是指導體本身電流發生變化導體本身電流發生變化而產生的電磁而產生的電磁 感應現象，自感電動勢的大小與線圈中的電流的變化率成感應現象，自感電動勢的大小與線圈中的電流的變化率成 正比正比. 公式：公式：E=LE=LI/I/t t 2.自感電動勢的方向：自感電動勢總是自感電動勢的方向：自感電動勢總是阻礙導體中原阻礙導體中原 來電流的變化來電流的變化(同樣遵循楞次定律同樣遵循楞次定律).當原來電流在增大時，當原來電流在增大時， 自感電動勢與原來電流方向相反，當原來電流在減小時，自感電動勢與原來電流方向相反，當原來電流在減小時， 自感電動勢與原來電流

38、方向相同，另外，自感電動勢與原來電流方向相同，另外，“阻礙阻礙”并非并非“ 阻止阻止”，電流還是在變化的，電流還是在變化的. 3.自感系數自感系數 (1)自感系數是描述導體（注意：不只是線圈）通過自感系數是描述導體（注意：不只是線圈）通過 本身的電流變化所引起阻礙作用力大小的一個物理量。本身的電流變化所引起阻礙作用力大小的一個物理量。 其數值與導體中是否有電流，電流的大小，電流是否發其數值與導體中是否有電流，電流的大小，電流是否發 生變化均沒有關系。生變化均沒有關系。 (2) (2)線圈的自感系數跟線圈的形狀、長短、匝數、有無鐵線圈的自感系數跟線圈的形狀、長短、匝數、有無鐵 芯等因素有關。芯等

39、因素有關。 (3)(3)自感系數的單位是亨利，簡稱亨，符號是自感系數的單位是亨利，簡稱亨，符號是HH。 4.自感線圈在電路中的作用：自感線圈在電路中的作用： 即通過自感線圈中的電流不能突變，由于自感線圈對電即通過自感線圈中的電流不能突變，由于自感線圈對電 流變化的延遲作用，電流從一個值變到另一個值總需要時間：流變化的延遲作用，電流從一個值變到另一個值總需要時間： 剛閉合電路時，線圈這一支路相當于開路即此時剛閉合電路時，線圈這一支路相當于開路即此時I=0I=0； 電路閉合一段時間達到穩定后，線圈相當于導線或電阻；電路閉合一段時間達到穩定后，線圈相當于導線或電阻； 電路剛斷開時，線圈相當于一個電源

40、，該電源會重新建立電路剛斷開時，線圈相當于一個電源，該電源會重新建立 一個回路，但線圈的電流的方向與穩定工作時保持一致一個回路，但線圈的電流的方向與穩定工作時保持一致. . 【例】如圖所示的電路中，【例】如圖所示的電路中，A1和和A2是完全相同的燈泡，線圈是完全相同的燈泡，線圈 L的電阻可以忽略不計，下列說法中正確的是（的電阻可以忽略不計，下列說法中正確的是（ ） A合上開關合上開關S接通電路時，接通電路時，A2先亮先亮A1后亮，最后一樣亮后亮，最后一樣亮 B合上開關合上開關S接通電路時，接通電路時，A1和和A2始終一樣亮始終一樣亮 C斷開開關斷開開關S切斷電路時，切斷電路時，A2立即熄滅，立

41、即熄滅，A1過一會熄滅過一會熄滅 D斷開開關斷開開關S切斷電路時，切斷電路時，A1和和A2都要過一會才熄滅都要過一會才熄滅 練習：如圖所示，電感線圈的電阻和電池內阻均可忽略不計，練習：如圖所示，電感線圈的電阻和電池內阻均可忽略不計， 兩個電阻的阻值都是兩個電阻的阻值都是R，電鍵，電鍵K原來打開著，電流為原來打開著，電流為I0，今合，今合 上電鍵將一電阻短路，于是線圈中有自感電動勢產生，此時上電鍵將一電阻短路，于是線圈中有自感電動勢產生，此時 自感電動勢（自感電動勢（ ） A有阻礙電流的作用，最后電流由有阻礙電流的作用，最后電流由I0減小到零減小到零 B有阻礙電流的作用，最后電流總小于有阻礙電流

42、的作用，最后電流總小于I0 C有阻礙電流增大的作用，因而電流有阻礙電流增大的作用，因而電流I0保持不變保持不變 D有阻礙電流增大的作用，因而電流最后還是增大到有阻礙電流增大的作用，因而電流最后還是增大到2I0 第第7 7節節 渦流渦流 電磁阻尼和電磁驅動電磁阻尼和電磁驅動 渦流是一種特殊的電磁感應現象，在實際生活中有許多應用渦流是一種特殊的電磁感應現象，在實際生活中有許多應用 渦流有熱效應、機械效應、磁效應等。教學中，一定要通過演示渦流有熱效應、機械效應、磁效應等。教學中，一定要通過演示 實驗，結合實驗，結合“思考與討論思考與討論”“”“做一做做一做”引導學生弄清渦流的應用和有引導學生弄清渦流

43、的應用和有 害的影響。害的影響。 電磁爐、安檢門、變壓器等與學生的生活聯電磁爐、安檢門、變壓器等與學生的生活聯 系密切，可讓學生根據自己所了解的實際生系密切，可讓學生根據自己所了解的實際生 活中的例子進一步探討渦流問題。活中的例子進一步探討渦流問題。 通過演示實驗，觀察電磁阻尼和電磁驅動現象，通過演示實驗，觀察電磁阻尼和電磁驅動現象， 再加以理論分析，進一步理解楞次定律，阻礙再加以理論分析，進一步理解楞次定律，阻礙 相對運動。相對運動。 例例. . 如圖所示，蹄形磁鐵的如圖所示，蹄形磁鐵的N N、S S極之間放置一極之間放置一 個線圈個線圈abcdabcd，磁鐵和線圈都可以繞軸轉動，若，磁鐵和

44、線圈都可以繞軸轉動，若 磁鐵按圖示方向繞磁鐵按圖示方向繞OOOO軸轉動，線圈的運動軸轉動，線圈的運動 情況是：（情況是：（ ） A. A. 俯視，線圈順時針轉動，轉速與磁鐵相同俯視，線圈順時針轉動，轉速與磁鐵相同 B. B. 俯視，線圈逆時針轉動，轉速與磁鐵相俯視，線圈逆時針轉動，轉速與磁鐵相 同同 C. C. 線圈與磁鐵轉動方向相同，但開始時轉速線圈與磁鐵轉動方向相同，但開始時轉速 小于磁鐵的轉速，以后會與磁鐵轉速一致小于磁鐵的轉速，以后會與磁鐵轉速一致 D. D. 線圈與磁鐵轉動方向相同，但轉速總小于線圈與磁鐵轉動方向相同，但轉速總小于 磁鐵的轉速磁鐵的轉速 六、電磁感應中幾個重要問題：六

45、、電磁感應中幾個重要問題： 1.產生感應電流的條件產生感應電流的條件 2.感應電動勢的大小感應電動勢的大小 3.感因電流的方向判斷感因電流的方向判斷 4.感應電量的計算感應電量的計算 5.電磁感應和電路的綜合應用電磁感應和電路的綜合應用 6.電磁感應的動力學問題電磁感應的動力學問題 7.電磁感應的能量問題電磁感應的能量問題 8.電磁感應的圖像問題電磁感應的圖像問題 （一）感應電量的計算（一）感應電量的計算 設在時間設在時間 t t內通過導線截面的電量為內通過導線截面的電量為q q，則根據電流定，則根據電流定 義式義式 及法拉第電磁感應定律及法拉第電磁感應定律 E=n E=n /t t ，得：，

46、得：Iqt/ R n t tR n t R E tIq 如果閉合電路是一個單匝線圈（如果閉合電路是一個單匝線圈（n=1n=1），則：），則： q R 上式中上式中n為線圈的匝數，為線圈的匝數， 為磁通量的變化量，為磁通量的變化量，R為閉為閉 合電路的總電阻。合電路的總電阻。 注意：與發生磁通量變化的時間無關。注意：與發生磁通量變化的時間無關。 例例.有一面積為有一面積為S100cm2的金屬環，電的金屬環，電 阻為阻為R0.1，環中磁場變化規律如圖，環中磁場變化規律如圖 所示，磁場方向垂直環面向里，則在所示，磁場方向垂直環面向里，則在t2 t1時間內通過金屬環某一截面的電荷時間內通過金屬環某一截

47、面的電荷 量為量為_C 例例.物理實驗中，常用一種叫做物理實驗中，常用一種叫做“沖擊電流計沖擊電流計”的儀器測定通過的儀器測定通過 電路的電量如圖所示，探測線圈與沖擊電流計串聯后可用來電路的電量如圖所示，探測線圈與沖擊電流計串聯后可用來 測定磁場的磁感應強度已知線圈的匝數為測定磁場的磁感應強度已知線圈的匝數為n，面積為，面積為s，線圈，線圈 與沖擊電流計組成的回路電阻為與沖擊電流計組成的回路電阻為R若將線圈放在被測勻強磁場若將線圈放在被測勻強磁場 中，開始線圈平面與磁場垂直，現把探測圈翻轉中，開始線圈平面與磁場垂直，現把探測圈翻轉180，沖擊電，沖擊電 流計測出通過線圈的電量為流計測出通過線圈

48、的電量為q，由上述數據可測出被測磁場的磁，由上述數據可測出被測磁場的磁 感應強度為（感應強度為（ ） AqR/SBqR/ns CqR/2nSDqR/2S 例例. （2006全國理綜卷全國理綜卷）如圖，在）如圖，在 勻強磁場中固定放置一根串接一電勻強磁場中固定放置一根串接一電 阻阻R的直角形金屬導軌的直角形金屬導軌aob（在紙面（在紙面 內），磁場方向垂直紙面朝里，另內），磁場方向垂直紙面朝里，另 有兩根金屬導軌有兩根金屬導軌c、d分別平行于分別平行于oa、 ob放置。保持導軌之間接觸良好，放置。保持導軌之間接觸良好， 金屬導軌的電阻不計。現經歷以下金屬導軌的電阻不計。現經歷以下 四個過程：以速

49、率四個過程：以速率v移動移動d，使它，使它 與與ob的距離增大一倍；再以速率的距離增大一倍；再以速率v 移動移動c，使它與，使它與oa的距離減小一半；的距離減小一半； 然后，再以速率然后，再以速率2v移動移動c，使它回，使它回 到原處；最后以速率到原處；最后以速率2v移動移動d，使，使 它也回到原處。設上述四個過程中它也回到原處。設上述四個過程中 通過電阻通過電阻R的電量的大小依次為的電量的大小依次為Q1、 Q2、Q3和和Q4，則（，則（ ） AQ1=Q2=Q3=Q4 BQ1=Q2=2Q3=2Q4 C2Q1=2Q2=Q3=Q4 DQ1Q2=Q3Q4 1 1、確定電源、確定電源: :產生感應電流

50、或感應電動勢的那部分電路產生感應電流或感應電動勢的那部分電路 就相當于電源，利用就相當于電源，利用法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律確定其電動確定其電動 勢的大小，利用勢的大小，利用楞次定律楞次定律確定其正負極確定其正負極. . 2 2、分析電路結構、分析電路結構, ,畫等效電路圖畫等效電路圖. . 3 3、利用電路規律求解、利用電路規律求解, ,主要有歐姆定律，串并聯規律等主要有歐姆定律，串并聯規律等. . 注意：路端電壓、內壓注意：路端電壓、內壓 例例. .用同樣材料和規格的導線做成的圓環用同樣材料和規格的導線做成的圓環a a和和b,b,它們的它們的 半徑之比半徑之比r ra a:r :

51、rb b2:1,2:1,連接兩圓環部分的兩根直導線連接兩圓環部分的兩根直導線 的電阻不計且靠的很近的電阻不計且靠的很近, ,均勻變化的磁場具有理想均勻變化的磁場具有理想 的邊界（邊界寬于圓環直徑）如圖所示的邊界（邊界寬于圓環直徑）如圖所示, ,磁感應強磁感應強 度以恒定的變化率變化度以恒定的變化率變化. .那么當那么當a a環置于磁場中與環置于磁場中與b b 環置于磁場中兩種情況下環置于磁場中兩種情況下, ,直導線中上下直導線中上下A A、B B兩點兩點 電勢差之比電勢差之比U U1 1 / U / U2 2為為 . . B B A A B B A A 例例.如圖所示，水平面上平行放置的光滑金

52、屬導如圖所示，水平面上平行放置的光滑金屬導 軌相距軌相距L=0.2m，導軌置于磁感應強度，導軌置于磁感應強度B=0.5T、 方向與導軌平面垂直的勻強磁場中導軌左端接方向與導軌平面垂直的勻強磁場中導軌左端接 阻值為阻值為R1.5的電阻，導軌電阻可忽略今把的電阻，導軌電阻可忽略今把 電阻為電阻為r0.5的導體棒的導體棒ab放在導軌上，棒與導放在導軌上，棒與導 軌垂直，接觸良好若導體棒以軌垂直，接觸良好若導體棒以=10ms的速的速 度勻速向右運動，求：度勻速向右運動，求： (1)導體棒中感應電動勢的大小及通過導體棒中感應電動勢的大小及通過ab棒的電棒的電 流方向流方向 (2)導體棒兩端的電勢差導體棒

53、兩端的電勢差 (3)維持導體棒做勻速運動，維持導體棒做勻速運動， 所施加的向右的水平外力的大小所施加的向右的水平外力的大小 1v0.5A由由a到到b 0.75V0.05N 例例. .半徑為半徑為a a的圓形區域內有均勻磁場，磁感強度為的圓形區域內有均勻磁場，磁感強度為B=0.2TB=0.2T， 磁場方向垂直紙面向里，半徑為磁場方向垂直紙面向里，半徑為b b的金屬圓環與磁場同心地的金屬圓環與磁場同心地 放置，磁場與環面垂直，其中放置，磁場與環面垂直，其中a=0.4ma=0.4m，b=0.6mb=0.6m，金屬環，金屬環 上分別接有燈上分別接有燈L L1 1、L L2 2，兩燈的電阻均為，兩燈的電

54、阻均為R =2R =2，一金屬棒，一金屬棒 MNMN與金屬環接觸良好，棒與環的電阻均忽略不計與金屬環接觸良好，棒與環的電阻均忽略不計 （1 1）若棒以）若棒以v v0 0=5m/s=5m/s的速率在環上向右勻速滑動，求棒滑的速率在環上向右勻速滑動，求棒滑 過圓環直徑過圓環直徑OO OO 的瞬時（如圖所示）的瞬時（如圖所示）MNMN中的電動勢和流中的電動勢和流 過燈過燈L L1 1的電流。的電流。 （2 2）撤去中間的金屬棒）撤去中間的金屬棒MNMN，將右面的半圓環，將右面的半圓環OLOL2 2O O 以以 OO OO 為軸向上翻轉為軸向上翻轉9090，若此時磁場隨時間均勻變化，其，若此時磁場隨

55、時間均勻變化，其 變化率為變化率為B/t=4/B/t=4/（T/sT/s），求），求L L1 1的功率。的功率。 電磁感應中產生的感應電流在磁場中將受到安培力的電磁感應中產生的感應電流在磁場中將受到安培力的 作用，因此，電磁感應問題往往跟力學問題聯系在一起。作用，因此，電磁感應問題往往跟力學問題聯系在一起。 解決這類電磁感應中的力學問題，不僅要應用電磁學解決這類電磁感應中的力學問題，不僅要應用電磁學 中的有關規律，如中的有關規律，如楞次定律楞次定律、法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律、左右左右 手定則手定則、安培力的計算公式安培力的計算公式等，還要應用力學中的有關規等，還要應用力學中的有關規

56、 律，如律，如牛頓運動定律牛頓運動定律、動能定理動能定理、機械能守恒定律機械能守恒定律等。要等。要 將電磁學和力學的知識綜合起來應用。將電磁學和力學的知識綜合起來應用。 由于安培力和導體中的電流、運動速度均有關，由于安培力和導體中的電流、運動速度均有關， 所所 以對磁場中運動導體進行以對磁場中運動導體進行動態分析動態分析十分必要。十分必要。 例例.如圖所示，如圖所示，U形導線框固定在水平面上，形導線框固定在水平面上， 右端放有質量為右端放有質量為m的金屬棒的金屬棒ab，ab與導軌間與導軌間 的動摩擦因數為的動摩擦因數為，它們圍成的矩形邊長分，它們圍成的矩形邊長分 別為別為L1、L2，回路的總電

57、阻為，回路的總電阻為R。從。從t=0時刻時刻 起，在豎直向上方向加一個隨時間均勻變化起，在豎直向上方向加一個隨時間均勻變化 的勻強磁場的勻強磁場B=kt，（，（k0）那么在）那么在t為多大時，為多大時， 金屬棒開始移動？金屬棒開始移動？ 22 12 mgR K L L 例例. .豎直放置的豎直放置的U U形導軌寬為形導軌寬為L L，上端串有，上端串有 電阻電阻R R。磁感應強度為。磁感應強度為B B的勻強磁場方向垂的勻強磁場方向垂 直于紙面向外。金屬棒直于紙面向外。金屬棒abab的質量為的質量為mm，與，與 導軌接觸良好，不計摩擦。從靜止釋放后導軌接觸良好，不計摩擦。從靜止釋放后 abab保持

58、水平而下滑。試分析保持水平而下滑。試分析abab下滑過程中下滑過程中 的運動情況并求運動的最大速度（的運動情況并求運動的最大速度（其余導其余導 體部分的電阻都忽略不計）體部分的電阻都忽略不計） 基本思路是基本思路是: : F =F = B IB I L L 臨界狀臨界狀 態態 v v與與a a方向關系方向關系 運動狀態運動狀態 的分析的分析 a a變變 化 情化 情 況況 F =F = mama 合外合外 力力 運動導運動導 體所體所 受的安受的安 培力培力 感 應感 應 電流電流 確 定 電 源確 定 電 源 （E E，r r） rR E I 例例.如圖所示，位于同一水平面內的、兩根平行的光

59、滑金屬如圖所示，位于同一水平面內的、兩根平行的光滑金屬 導軌，處在勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌所在平面，導軌，處在勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌所在平面， 導軌的一端與一電阻相連；具有一定質量的金屬桿導軌的一端與一電阻相連；具有一定質量的金屬桿ab放在放在 導軌上并與導軌垂直。現用一平行于導軌的恒力導軌上并與導軌垂直。現用一平行于導軌的恒力F拉桿拉桿ab， 使它由靜止開始向右運動。桿和導軌的電阻、感應電流產使它由靜止開始向右運動。桿和導軌的電阻、感應電流產 生的磁場均可不計。用生的磁場均可不計。用E表示回路中的感應電動勢，表示回路中的感應電動勢，i表示表示 回路中的感應電流，在回路中的感應電

60、流，在i隨時間增大的過程中，電阻消耗的隨時間增大的過程中，電阻消耗的 功率等于功率等于 AF的功率的功率 B安培力的功率的絕對值安培力的功率的絕對值 CF與安培力的合力的功率與安培力的合力的功率 DiE 例例. .豎直放置的豎直放置的U U形導軌寬為形導軌寬為L L，上端串有，上端串有 電阻電阻R R。磁感應強度為。磁感應強度為B B的勻強磁場方向垂的勻強磁場方向垂 直于紙面向外。金屬棒直于紙面向外。金屬棒abab的質量為的質量為mm，與，與 導軌接觸良好，不計摩擦。從靜止釋放后導軌接觸良好，不計摩擦。從靜止釋放后 abab保持水平而下滑。試分析保持水平而下滑。試分析abab下滑過程中下滑過程