课件14张PPT。第四章 电磁感应 第一节 划时代的发现 （1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？
（2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是怎样做的？
（3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？
（4）电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。自主学习--奥斯特梦圆“电生磁”一品：信念 哲学家康德：各种自然现象之间是相互联系和相互转化的。
实例：摩擦生热、蒸汽机奥斯特实验：揭示了电流的磁效应突破：电与磁是有联系的！（1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？
（2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？
（3）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？
（4）法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？自主学习--法拉第心系“磁生电” 对称性的思考……英国的法拉第认为：
电和磁是一对和谐对称的自然现象。依据：磁化和静电感应现象猜想：磁铁应该可以感应出电流！信念：一定要转磁为电！1825年11月28日实验1. 两根长4英寸长的导线平行放置, 用两张厚纸将它们隔开, 先把其中的一根导线接到电池的两端通电,再把另一根与电流计相连。 实验2. 将空心螺线管接到电池的两极, 把一直导线引进螺线管, 直导线两端与电流计相连 。实验3. 将实验2中的直导线与电池两极相连, 螺线管与电流计连接 。实验4. 把两根导线互相缠绕着, 先把其中的一根的两头接到电池上通电, 把另一根的两头接到电流计上。 二品：科学的实验方法1831年8月29日 法拉第线圈：与160年后出现的现代变压器出奇的相似，现已成为著名的科学文物。开关电池组电流计进一步地思考和探索： 铁芯和线圈A是产生这一效应的必要条件吗？铁芯 1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交了一个报告，把这种现象定名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。 五种类型可以引起感应电流：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。有规律吗？三品：创造性的思维为什么以往的实验都失败了？思维定势！法拉第敢于突破，终于有了划时代的发现！1831年10月28日 法拉第的创新： 圆盘发电机，首先向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。 法拉第提出了“电场”、“磁场”和“力线”的概念。暗示了电磁波存在的可能性，并预言了光可能是一种电磁振动的传播 。 爱因斯坦对法拉第思想的评价：场的思想是法拉第最富创造性的思想，是牛顿以来最重要的发现。麦克斯韦正是继承和发展了场的思想，为之找到了完美的数学表示形式从而建立了电磁场理论。1.你能从电磁感应现象发现的特例中总结科学发现或科学研究的一般思路和方法吗?
2.从法拉第十年探索的艰难历程,你对法拉第的研究思想，研究方法和精神，得到了什么体会和感想？
3.法拉第出生贫寒，只读了两年小学，但最终成为伟大的科学家，依靠的是什么？对此，你有何感谢？
自主学习－－科学漫步课件15张PPT。第二节 探究电磁感应的产生条件第四章 电磁感应 英国的物理学家法拉第经过十年坚持不懈的努力，终于取得了重大的突破，在1831年8月29日发现了由磁场产生电流的现象，这种现象后来被称为电磁感应现象。由磁场产生的电流叫做感应电流。
电磁感应现象是电磁学的重大发现之一，对近代物理学的发展有重大的意义。提出问题： “有电就有磁”，那么是不是“有磁就有电 ”呢？探究课题： 由磁场产生电流的条件是什么呢？猜想一：有磁就有电 猜想二：有磁不一定有电实验一：闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动摆动实验一：闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动不摆动实验结论：当导体棒左右运动时，切割磁感线，有电流产生；导体棒上下平动时，不切割磁感线，没有电流产生。问题：是不是一定要导体去切割磁感线即导体运动磁场不动才能产生感应电流呢？思考：
1、科拉顿的这次尝试中，在他插入和拔出磁铁的过程中，线圈有没切割磁感线？
2、线圈中会不会产生感应电流？实验二：把磁铁插入螺线管或从螺线管拔出摆动不摆动摆动实验结论：磁铁插入和拔出的瞬间，螺线管中的每一线圈都切割磁感线，有电流产生；磁铁停在螺线管中时，没切割磁感线，无电流产生。问题： “闭合电路的一部分导体切割磁感线”是不是产生感应电流的必要条件呢？结论：无论是导体运动，还是磁场运动，只要闭合电路的一部分导体切割了磁感线，电路中就有电流产生
若：产生感应电流的必要条件是“闭合电路的一部分导体切割磁感线”。则：磁场和导体必须保持相对运动。即：磁场和导体相对静止的话，导体就不切割磁感线，导体中就没有感应电流产生。是这样吗？实验设计：1、实验目的：使用不切割磁感线的方法产生感应电流2、实验器材：电源、电键、电流表、滑动变阻器、大线圈、小线圈、导线 3、实验电路图：实验三：双螺线管实验摆动不摆动摆动摆动实验结论：即使大线圈与小线圈无相对运动，导体不切割磁感线，但当小线圈中电流变化时，大线圈所在处的磁场变化，大线圈中就有电流产生。结论：产生感应电流的原因可能与磁场的变化有关，与导体是否切割磁感线无关实验一、导体切割磁感线 实质：改变了闭合电路在磁场中的面积实验二、磁铁插入或拔出 实质：改变了闭合电路中磁场的强弱实验三、开关闭合或断开，滑动变阻器滑动 实质：改变了闭合电路中磁场的强弱总结：产生感应电流的条件：与面积有关与磁场的强弱有关‥B,S‥联想到φ=BS小结：结论：只要穿过闭合电路的磁通量发 生变化，闭合电路中就有电流产生。感应电流产生的条件是：
回路要闭合穿过回路的磁通量发生变化磁通量变化包括：
B不变，S变化
S不变，B变化
B、S不变，B、S的夹角变化
B、S都变化练习1、如图所示的匀强磁场中有一个矩形的闭合导线框。在下列几种情况下，线框中是否产生感应电流？没有没有有练习2、关于感应电流,下列说法中正确的是（ ）
A．只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈
中就一定有感应电流
B．只要闭合导线做切割磁感线运动，导线
中就一定有感应电流
C．若闭合电路的一部分导体不做切割磁感
线运动，闭合电路中一定没有感应电流
D．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，
闭合电路中一定有感应 电流D课件23张PPT。第三节 法拉第电磁感应定律第四章 电磁感应 1：要使闭合电路中有电流必须具备什么条件？这个电路中必须有电源，因为电流是由电源的电动势引起的 2：如果电路不是闭合的，电路中没有电流，电源的电动势是否还存在呢？ 电动势反映了电源提供电能本领的物理量，电路不闭合电源电动势依然存在 。复习提问：3、电磁感应现象中，闭合电路中出现了感应电流，那么有电动势存在么？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。产生感应电动势的那部分导体就是电源。一、感应电动势问题1：感应电动势和感应电流之间存在什么关系？2、感应电动势和感应电流关系：感应电动势是感应电流存在的必要条件，有感应电动势不一定有感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一定有感应电动势。⑶产生感应电流只不过是一个现象，它表示电路中在输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备了随时输出电能的能力。几点说明：⑴不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势，产生感应电动势是电磁感应现象的本质。⑵磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通量变化了，电路中就会产生感应电动势，再若电路又是闭合的，电路中将会有感应电流。问题2：影响感应电动势大小的因素？实验探究Φ变化产生E产生I 总电阻一定时，E越大，I越大，指针偏转越大。 Φ变化的快慢不同 Φ都发生了变化问题3：该实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同？ 都产生了I产生的I大小不等实验结论：感应电动势E的大小与磁通量的变化快慢有关，即与磁通量的变化率有关．3、磁通量的变化率表示磁通量的变化快慢问题3：磁通量大，磁通量变化一定大吗？磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？ 磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化不同。磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零;磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。（可以类比速度、速度的变化和加速度。） 1、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率△Φ/ △t成正比．二、法拉第电磁感应定律：2、数学表达式（注意单位）问题：若闭合电路是n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量相同，E＝？若有n匝线圈，相当于有n个电源串联，总电动势为：注意：公式中Δφ应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。问题：公式中E表示的是平均感应电动势还是瞬时感应电动势？说明：（1）所求E为t时间内的平均感应电动势例1.关于电磁感应，下述说法中正确的是
A.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
B.穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零
C.穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大
D.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大答：D注意:
感应电动势E与Φ、△Φ、 △Φ/△t的关系例2、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：( )A、线圈中0时刻感应电动势最大
B、线圈中D时刻感应电动势为零
C、线圈中D时刻感应电动势最大
D、线圈中0到D时间内平均
感应电动势为0.4VABD1、有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电动势。 2、一个100匝的线圈，在0. 5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。3、一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，在0. 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。练习三、导体作切割磁感线运动 如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势回路在时间t内增大的面积为：ΔS=LvΔt产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：ΔΦ=BΔS=BLvΔt（V是相对于磁场的速度）若导体斜切磁感线（θ为v与B夹角） （若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角）说明：1、导线的长度L应为有效长度。2、导线运动方向和磁感线平行时，E=0.3、速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）。 1、一般来说， ①求出的是平均感应电动势，E和某段时间或者某个过程对应，而②求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或者某个位置对应。 2、①求出的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。回路中感应电动势为零时，但是回路中某段导体的感应电动势不一定为零。如上图。区别： 1、公式①中的时间趋近于0时，E就为瞬时感应电动势 2、公式②中v若代表平均速度，则求出的E就为平均感应电动势。联系：例3：如图，匀强磁场的磁感应强度为B，长为L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，速度v与L成θ角，求金属棒ab产生的感应电动势。E=BL(Vsinθ)E=B(Lsinθ)V有效长度---导线在垂直速度方向上 的投影长度练习：半径为R的半圆形导线在匀强磁场B中， 以速度V向右匀速运动时，E=？E = B·2R·V有效长度---弯曲导线在垂直速度方向上 的投影长度四、反电动势V 此电动势阻碍电路中原来的电流. 故称之为反电动势NS电动机安培力方向
转动速度方向 电动机线圈的转动产生感应电动势是反电动势。这个电动势是削弱了电源电流, 阻碍线圈的转动。
线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为机械能。
正因为反电动势 的存在,所以对电动机,欧姆定律不成立。 如果电动机因机械阻力过大而停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。作业:P13～P14 第1题 ～第7题 课件21张PPT。第四节 楞次定律第四章 电磁感应 复习：
感应电动势的大小：
导体运动产生的感应电动势：
有感应电流产生时闭合电路中有几个磁场？两个磁场引起感应电流的磁场——原磁场感应电流的磁场根据图示条件判定，闭合电路的一部分导体中感应电流的方向。如何判断电磁感应电流的方向?实验 原磁场的方向（ B0 ）线圈中磁通量Φ的变化感应电流的方向感应电流磁场的方向 （ B ）B与B0的方向关系向上向上向下向下增大增大减小减小向上向上向下向下向上向上向下向下相反相反相同相同操作项目结论1：当线圈内原磁通量增加时，感应电流的磁场B＇的方向与原磁场B0的方向相反
→感应电流的磁场阻碍磁通量的增加
结论2：当线圈内原磁通量减少时，感应电流的磁场B＇的方向与原磁场B0的方向相同
→感应电流的磁场阻碍磁通量的减少阻碍磁通量的变化阻碍磁通量的变化一、实验结论 ⑴当线圈中的磁通量增大时，B与B0的方向相反；
⑵当线圈中的磁通量减小时，B与B0的方向相同。即:增“反” 减“同” 二、楞次定律 1.内容: 感应电流具有这样的方向，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 。2.适用范围：各种电磁感应现象 3.对楞次定律的理解： 回路磁通量的变化 感应电流（磁场） 阻碍1、“阻碍”是否就是“阻止”？
2、阻碍的是什么？
3、如何阻碍？ “阻碍”就是“相反”？从磁通量的角度看:阻碍的是磁通量的变化从导体与磁场的相对运动看:
阻碍的是导体与磁场的相对运动思考: 磁铁插入或拔出线圈的过程中，怎样判断感应电流的方向？ 结论： 磁铁插入或拔出线圈时，感应电流的磁场总是要阻碍磁铁与线圈的相对运动。
总而言之，理解“阻碍”含义时要明确：①谁起阻碍作用——感应磁场
②阻碍的是什么——原磁场的磁通量变化
③怎样阻碍——“增反减同”,来“拒” 去“留”
④阻碍的结果怎样——减缓原磁场的磁通量的变化楞次定律:1.内容:2.适用范围：各种电磁感应现象 4.用楞次定律判定感应电流的方向的方法：①从磁通量的变化的角度 ：增“反” 减“同” 即:来“拒” 去“留” 如右图所示，试运用楞次定律判定感应电流的方向。4.用楞次定律判定感应电流的方向的方法：（4）用安培定则判定感应电流的方向。（1）先确定原磁场方向。（增大或减小）（增反减同）（3）确定感应电流产生的磁场方向。（2）确定磁通量的变化趋势。三、楞次定律的应用【例1】如图所示，当线框向右移动，请判断线框中感应电流的方向解题思路：
原磁场B0的方向：向外
原磁场B0的变化情况：变小
感应磁场B的方向：向外
感应电流的方向：A→D →C →B楞次定律I安培定则?磁铁从线圈中插入时，标出感应电流的方向。
?磁铁从螺线管右端拔出时，A、B两点哪点电势高？解题思路：先用来“拒” 去“留”判断线圈产生的磁极, 再用右手螺旋定则确定感应电流的方向。
?磁铁从线圈中插入时，标出感应电流的方向。
?磁铁从螺线管右端拔出时，A、B两点哪点电势高？
NS（1）下图中弹簧线圈面积增大时，判断感应电流的方向是顺时针还是逆时针。 应用楞次定律解决问题 （2）下图中k接通时乙回路有感应电流产生吗？方向如何？小结：判断感应电流的方向： ?楞次定律是普遍适用的
?导体切割磁感线时用右手定则方便
?磁铁和线圈作相对运动时用“来拒去留”方便楞次定律的两个推论：
（1）闭合电路面积的增、减总是要阻碍原
磁通量的变化。
（2）闭合电路的移动（或转动）方向总是要阻碍原磁通量的变化。
（一般情况下，同一闭合电路会同时存在上述两种变化）
2、固定的长直导线中电流突然增大时，附近的导线框abcd整体受什么方向的力作用？1、一闭合的铜环放在水平桌面上，磁铁向下运动时，环的面积如何变化？思考题课件12张PPT。第五节 感生电动势和动生电动势第四章 电磁感应 导体切割磁感线电键闭合，改变滑动片的位置磁场变化引起的电动势△回顾电荷在外电路和内电路中的运动。△电源电动势的作用是某种
非静电力对自由电荷的作用。化学作用就是我们所说的非静电力一、理论探究感生电动势的产生磁场变强电流是怎样产生的？自由电荷为什么会运动？使电荷运动的力难道是变化
的磁场对其施加的力吗？猜想：使电荷运动的力可能是
洛伦兹力、静电力、或者是其它力〔英〕麦克斯韦认为，磁场变化时会在周围空间激发一种电场-----感生电场闭合导体中的自由电荷在这种电场下做定向运动产生感应电流（感生电动势）感生电动势的非静电力是感生电场对电荷的作用力。感生电场的方向类似感应电流方向的判定----安培定则实际应用电子感应加速器穿过真空室内磁场的方向由图知电子沿什么方向运动要使电子沿此方向加速，感生电场的方向如何由感生电场引起的磁场方向如何竖直向上逆时针顺时针向下原磁场在增强，即电流在增大。二、理论探究动生电动势的产生思考与讨论1、动生电动势是怎样产生的？2、什么力充当非静电力？提 示※导体中的自由电荷受到
什么力的作用？※导体棒的哪端电势比较高？※非静电力与洛伦兹力有关吗？文本呈现： 当导体棒在匀强磁场B中以速度v运动时，导体棒内部的自由电子要受到洛伦兹力作用，在洛仑兹力作用下电子沿导线向D端定向运动，使D端和C端出现了等量异种电荷，D为负极（低电势），C为正极（高电势）则导体CD相当一个电源。 动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。探讨：洛伦兹力不做功，不提供能量，只是起传递能量的作用。即外力克服洛伦兹力的一个分量F2所做的功，通过另一个分量F1转化为感应电流的能量※洛伦兹力做功吗？※能量是怎样转化的呢？例题：光滑导轨上架一个直导体棒MN，设MN向右匀速运动的速度为V，MN长为L,不计其他电阻求：
（1）导体MN做匀速运动时受到的安培力大小和方向？
（2）导体MN受到的外力的大小和方向？
（3）MN向右运动S位移，外力克服安培力做功的表达式是什么？
（4）在此过程中感应电流做功是多少？
结论：在纯电阻电路中，外力克服安培力做了多少功将有多少热量产生。实际应用动生电动势和感生电动势1、动生电动势:由于导体运动而产生的感应电动势.
2、感生电场:由变化的磁场激发的电场.
3、感生电动势:由感生电场产生的感应电动势称 为感生电动势.感应电动势：感生电动势动生电动势课堂总结课件20张PPT。第六节 互感和自感第四章 电磁感应 在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？1、 当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。互感现象中产生的感应电动势，称为互感电动势。
2、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,且可发生于任何两个相互靠近的电路之间.一、互感现象3、利用互感现象，可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈。因此，互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。 1、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象。二、自感现象2、自感现象中产生的电动势 -----叫自感电动势。
自感电动势的作用：
阻碍导体中原来的电流变化。
注意： “阻碍”不是“阻止”，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化起延迟作用。实验1 A1、A2 使用规格完全一样的灯泡。
闭合电键S，调节变阻器 R 和 R1 ，使A1、 A2亮度相同且正常发光.
然后断开开关S。
重新闭合S，观察到什么现象？ 灯泡A2立刻正常发光，
跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。 电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍L中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。现象分析实验2 接通电路，待灯泡A正常发光。然后断开电路，观察到什么现象？S断开时，A 灯突然闪亮一下才熄灭。现象自感电动势 磁通量变化率 正比关系电流变化率 正比关系正比关系对同一线圈:电流变化快,穿过线圈的磁通量变化快线圈中产生的自感电动势就大.电流变化慢,穿过线圈的磁通量变化慢线圈中产生的自感电动势就小.对不同线圈:电流变化快慢一样,自感电动势不同1、自感系数 L ------简称自感或电感 三、自感系数2、 自感系数 L 反映线圈 自身的性质.（1）决定线圈自感系数的因素： （2）自感系数的单位： 亨利 简称 亨 符号是 H
常用单位： 毫亨（mH） 微亨（μH） 实验表明，线圈越长，越粗，匝数越多，自感系数越大。
另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。问题：在断电自感的实验中，为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间？甚至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。 开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中.
开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。四、磁场的能量阅读教材最后一段P28，回答问题：
1、线圈能够体现电的“惯性”,应该怎样理解？
2、电的“惯性”大小与什么有关？ 当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能立即增大到最大值 或不能立即减小为零 电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数 1、演示自感的实验电路图如图所示，L是电感线圈，A1、A2是相同的灯泡，R阻值与L的直流电阻值相同。当开关由断开到合上时，观察到的自感现象是 比 先亮，最后达到同样亮。A2A1练习： A2 A12、右图中，电阻R的电阻值和电感L的自感系数都很大，但L的直流电阻值很小，A1、A2是两个规格相同的灯泡。则当电键S闭合瞬间， 比 先亮，最后 比 亮 。 3、如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开电键的瞬间会有( )
A . 灯A立即熄灭
B . 灯A慢慢熄灭
C . 灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭
D . 灯A突然闪亮一下再突然熄灭L AA小 结1、 当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。
2、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象。3、自感现象中产生的电动势叫 自感电动势。
（1）自感电动势的作用：阻碍导体中 原来的电流变化。
（2）自感电动势大小：
4、自感系数L：与线圈的大小、形状、 圈数及有无铁心有关
5、磁场具有能量课件12张PPT。第七节 涡流第四章 电磁感应 一.涡流1.当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流-----涡流.2.金属块中的涡流要产生热量。3.应用(1)利用真空冶炼炉金属探测器机场 安检门(2)危害 线圈中流过变化的电流,在铁芯中产生的涡流使铁芯发热,浪费了能量,还可能损坏电器.减少涡流的途径:a.增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。b.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯.二.电磁阻尼1.分析图中线圈中感应电流的方向和所受安培力的方向,并研究安培力对线圈的运动有何影响?V2.当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动-----电磁阻尼。演示:3.讨论:(1)为什么用铝框做线圈骨架?(2)微安表的表头在运输时为何应该把两个接线柱连在一起? 如磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来 ----电磁驱动。三.电磁驱动交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。交流感应电动机模型A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快
B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快
C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大 AD【例1】如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是（ ）巩固练习1．如图所示，一块长方形光滑铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动，则（ ）A．铝环的滚动速度将越来越小
B．铝环将保持匀速滚动
C．铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极
D．铝环的运动速率会改变，但运动方向将不会发生改变BA．若是匀强磁场，环滚上的高度小于h
B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h
C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h
D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于hBD2．如图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（ ）A．铁 B．木 C．铜 D．铝3．如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是（ ）CDA．A、B两点在同一水平线
B．A点高于B点
C．A点低于B点
D．铜环将做等幅摆动4．如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B。不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（ ）B第四章 单元测试题
一、选择题
1．关于感应电流，下列说法中正确的是（ ）
A．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流
B．穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生
C．线圈不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流产生
D．只要电路的一部分做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流
2．下列关于磁通量的变化说法正确的是（ ）
A．磁场不变，面积不变，磁通量一定不发生变化
B．当线圈平面转过180o时，整个过程中磁通量没有发生变化
C．通电螺线管内的电流只要发生变化，螺线管内部的磁通量就发生变化
D．磁感应强度发生变化，磁通量一定变化
3．如图所示，正方形闭合线圈水平放置，在其正上方即线圈轴线OO/正上方有一长直通电导线，电流方向如图，则下列说法中正确的是（ ）
A．若通电导线中电流I是恒定的，则穿过线圈的磁通量不为零，但线圈中的电流为零
B．若通电导线中电流I是恒定的，则穿过线圈的磁通量为零，线圈中的电流也为零
C．若通电导线中电流I是变化的，则穿过线圈的磁通量是变化的，线圈中有感应电流
D．若通电导线中电流I是变化的，则穿过线圈的磁通量为零，线圈中的电流也为零
4．有一个矩形线框如图所示，其平面与匀强磁场垂直并匀速穿过有界磁场区域，且d＜L，则下列说法正确的是（ ）
A．线框在整个过程中都有感应电流
B．只有线框进入磁场区域的过程，线框中才有感应电流
C．只有线框离开磁场区域的过程，线框中才有感应电流
D．线框进入或离开磁场区域的过程，线框中都有感应电流
5．地球是一个巨大的磁体.它的两个磁极就在地球的南北极附近.若南北极地区的磁感应强度大小为B，地球表面积为S，则穿过地球表面的磁通量为( )
A.BS B.2BS C.BS D.0
6．超导是当今高科技的热点，当一块磁铁靠近超导体时，超导体会产生强大的电流，对磁体有排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车采用了这种技术。超导体产生强大的电流，是由于：（ ）
A．超导体中的磁通量很大 B．超导体中磁通量变化率很大
C．超导体中电阻极小 D．超导体中电阻极大
7．磁悬浮列车底部装有浸在低温槽内的超导材料制成的线圈，这种线圈的电阻为零，而在两条铁轨之间连续安放线圈，线圈中通以强大电流，产生强磁场．当列车运动时，超导线圈中会产生感应电流，从而使列车浮起．对于使列车悬浮的力产生的原因，下列说法正确的是（ ）
A．地磁场与超导线圈磁场的相互作用
B．地磁场与通电线圈磁场的相互作用
C．线圈所通电流与地磁场的相互作用
D．通电线圈磁场与超导线圈磁场的相互作用
8．下列各项描述了决定感应电动势大小的因素，其中正确的是（ ）
A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
B．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
C．线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大
D．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大
9．给电动机接通电源，线圈受安培力的作用转动起来．由于线圈要切割磁感线，
因此必有感应电动势产生，感应电流方向与原电流方向相反．就此问题，下列说
法正确的是（ ）
A．电动机中出现的感应电动势为反电动势，反电动势会阻碍线圈的运动
B．如果电动机正常工作，反电动势会加快电机的运转
C．如果电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动，就没了反电动势，线圈中的电流就会很大，很容易烧毁电动机
D．如果电动机工作电压低于正常电压，电动机也不会运转，此时尽管没有反电动势，但由于电压低也不容易烧坏电动机
10．如图所示，有一固定的超导体圆环，在其右侧放着一个条形磁铁，此时圆环中没有电流，当把磁铁向右移动时，由于电磁感应，在超导体圆环中产生了一定的电流( )
A.这电流的方向如图中箭头所示，磁铁移走后，这电流很快消失
B．这电流方向如图中箭头所示，磁铁移走后，这电流保持
C．这电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁移走后，这电流很快消失
D.这电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁移走后，这电流继续维持
11．如图所示，闭合矩形线圈abcd从静止开始竖直下落，穿过一个匀强磁场区域，此磁场区域竖直方向的长度远大于矩形线圈bc边的长度，不计空气阻力，则( )
A．从线圈dc边进入磁场到ab边穿过出磁场的整个过程，线圈中始终有感应电流
B．从线圈dc边进入磁场到ab边穿出磁场的整个过程中，有一个阶段线圈的加速度等于重力加速度
C．dc边刚进入磁场时线圈内感应电流的方向，与dc边刚穿出磁场时感应电流的方向相反
D．dc边刚进入磁场时线圈内感应电流的大小，与dc边刚穿出磁场时感应电流的大小一定相等
12．如图所示MN、GH为平行导轨，AB、CD为跨在导轨上的两根横杆，导轨和横杆均为导体。有匀强磁场垂直于导轨所在平面，方向如图。用I表示回路中的电流( )
A．当AB不动CD向右滑动时，I0且沿瞬时针方向
B．当AB向左、CD向右滑动且速度大小相等时，I=0
C．当AB、CD都向右滑动且速度大小相等时，I=0
D．当AB、CD都向右滑动，且AB速度大于CD速度时,I0且沿逆时针方向。
13．两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环，当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则 ( )
A．A可能带负电且转速减小
B．A可能带负电且转速增大
C．A可能带正电且转速增大
D．A可能带正电且转速减小
14．如图所示，在一均匀磁场中有一U形导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动。杆ef及线框中导线的电阻都可不计。开始时，给ef一个向右的初速度，则 ( )
A．ef将匀减速向右运动，最后停止
B．ef将匀速向右运动
C．ef将减速向右运动，但不是匀减速
D．ef将往返运动
15．如图所示，三角形金属导轨EOF上放有一根金属杆ab，在外力作用下，保持ab跟OF垂直，以速度v匀速向右移动，设导轨和金属杆都是用粗细相同的同种材料制成的，ab与导轨接触良好，则下列判断正确的是（ ）
A．电路中的感应电动势大小不变
B．电路中的感应电流大小不变
C．电路中的感应电动势大小逐渐增大
D．电路中的感应电流大小逐渐增大
16.如图所示，电路中，p、Q两灯相同，L的电阻不计，则( )
A．S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会才熄灭
B．S接通瞬间，P、Q同时达正常发光
C．S断开瞬间，通过P的电流从右向左
D．S断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相反
17.如图所示，多匝线圈的电阻和电池的内阻忽略，两个电阻器的阻值都是R．电键S原来打开，电流I0=E／2R，现合上电键，线圈中有自感电动势产生，这自感电动势( )
A．有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小为零
B．有阻碍电流的作用，最后总小于I0
C．有阻碍电流增大作用，因而电流保持为I0不变
D．有阻碍电流增大作用，但电流最后还是要增大到2I0
二、填空题
18．如图所示，线圈内有理想边界的磁场，当磁场均匀增加时，有一带电粒子静止于平行板(两板水平放置)电容器中间，则此粒子带____电，若线圈的匝数为n，平行板电容器的板间距离为d，粒子的质量为m，带电量为q，则磁感应强度的变化率为____(设线圈的面积为S)．
19.如图所示，在一个光滑金属框架上垂直放置一根长L=0.4m的金属棒ab，其电阻r=0.1Ω．框架左端的电阻R=0.4Ω．垂直框面的匀强磁场的磁感强度B=0.1T．当用外力使棒ab以速度v=5m／s右移时，ab棒中产生的感应电动势E=____，通过ab棒的电流I=____．ab棒两端的电势差Uab=____。
20．将一条形磁铁插入螺线管线圈。第一次插入用0.2秒，第二次插入用1秒，则两次线圈中电流强度之比为____，通过线圈的电量之比为____。
21.自感系数为100mH，通入变化规律如图所示的电流。从0到2s时间内自感电动势大小是____V；在2到4s时间内自感电动势大小是____V；在4到5s时间内自感电动势大小是____V。
22.如图所示为一演示实验电路图，图中L是一带铁心的线圈，A是一个灯泡，电键S处于闭合状态，电路是接通的．现将电键Ｓ打开，则在电路切断的瞬间，通过灯泡Ａ的电流方向是从____端到____端．这个实验是用来演示____现象的。
23.如图所示是演示自感现象的实验电路图，L是电感线圈，A1、A2是规格相同的灯泡，R的阻值与L的电阻值相同．当开关由断开到合上时，观察到自感现象是____，最后达到同样亮．
三、计算题
24．如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距L = 0.50 m，左端接一电阻R = 0.20 Ω，磁感应强度B = 0.40 T的匀强磁场，方向垂直于导轨平面，导体棒ab垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ab以v = 4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：
（1）ab棒中感应电动势的大小；
（2）回路中感应电流的大小；
（3）维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小．
25．如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t = 0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t = 0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式．
26．如图所示，光滑导体棒bc固定在竖直放置的足够长的平行金属导轨上，构成框架abcd，其中bc棒电阻为，其余电阻不计。一质量为且不计电阻的导体棒ef水平放置在框架上，且始终保持良好接触，能无摩擦地滑动。整个装置处在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直框面。若用恒力向上拉ef，则当ef匀速上升时，速度多大？
27.如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成θ=370角，下端连接着阻值为R的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直，质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25．
①求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小．
②当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小．
③在上问中，若R=2Ω，金属棒中的电流由a到b，求磁感应强度的大小和方向（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）．
参考答案
1．C 产生感应电流的条件是电路闭合与穿过回路的磁通量变化
2．C 影响磁通量变化的有三个因素，磁感应强度、面积、两者夹角。对于C答案，电流发生变化，只有磁感应强度变化，所以磁通量要发生变化。
3．BD 因为电流在正方形线框的正上方，所以无论电流是否变化，穿过线圈的磁通量始终为零。
4．D 只有在进入或离开时，磁通量才发生变化
5．D
6．C 因为超导体电阻极小，所以超导体里面的电流非常大，产生很强的磁场，让列车悬浮。
7．D 地磁场太弱，不可能把列车悬浮。
8．D
9．AC
10. D(提示：超导体没有电阻，一旦产生电流就永远保持)
11. BC（提示：线圈完全进入磁场后，没有电流，加速度为重力加速度；线圈出来比进入时速度大，电流也大）
12.C（提示：用两杆都运动时，用愣次定律判断）
13、AC
14、C
15、BC 提示：ab向右匀速运动，接入电路部分的导线增长，感应电动势增大，同时回路中导体的总长度也成正比地增大，即总电阻增大，电流不变．
16. C S接通瞬间L中电流从0开始增大，于是产生自感电动势，阻碍电流的增加。因此Q不会立即正常发光，较P要晚些。所以B项错误，S断开瞬间，因L的自感作用，通过PQ形成的回路的电流逐渐减小为0。因此，P、Q两只灯泡会一起渐渐熄灭。故选C项。
17. D自感电动势有阻碍电流增大作用，但不能阻止，最终达到稳定状态时，电流最后还是要增大到2I0。
18、负 mgd／nqs
19、0.2V，0.4A，0.16V
20、5∶1，1∶1
21. 0.20，0，0.40
22. a，b，断电自感
23. A2立即正常发光，A1逐渐亮起来
24．（1）0.80 V；（2）4.0 A；（3）0.8 N．
解析：匀速运动时，水平外力的大小应该与安培力的大小相等．
（1）根据法拉第电磁感应定律，ab棒中的感应电动势E = Blv = 0.40×0.50×4.0 V = 0.80 V．
（2）感应电流大小为I = A = 4.0 A．
（3）由于ab棒受安培力F = BIl = 0.40×4.0×0.50 N = 0.8 N，故外力的大小也为0.8 N．
25．B =
解析：要使MN棒中不产生感应电流，应该使穿过线圈平面的磁通量不发生变化，
在t = 0时刻，穿过线圈平面的磁通量应该是 = B0S = B0L2，设t时刻的磁感
应强度是B，这时的磁通量的表达式是： = BL（L+vt），根据两个磁通量的大
小相等，联立方程可以得到结果．
26. 答案
解析 当棒向上运动时，棒ef受力如所示。当ef棒向上运动的速度变大时，ef棒产生的感应电动势变大，感应电流I=变大，它受到的向下的安培力F安=BIL变大，因拉力F和重力都不变，故由牛顿第二定律有=变小。因此，棒ef做加速度越来越小的变加速运动，当=0时，棒达到最大速度，此后棒做匀速运动。当棒匀速运动时，由物体的平衡条件有
①
=B= ②
由①、②式解得：
27． (1)a=4m/s2 (2)v=10m/s (3)B=0.4T
解：①金属棒开始下滑初速度为零，根据牛顿第二定律
mgsinθ－μmgcosθ＝ma
2
②设稳定时金属棒的速度为v，所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡
此时，金属棒克服安培力做功的功率等于电路中R消耗的电功率 即
得
③设电路中电流为I，导轨间金属棒长为l，磁感应强度为B
方向垂直导轨平面向上
第一节 划时代的发现
教学目标：
（一）知识与技能
1．知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
2．知道电磁感应、感应电流的定义。
（二）过程与方法
领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。
（三）情感、态度与价值观
1．领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。
2．以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。
教学重点：
知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学难点：
领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教学方法：
教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。
教学用具：
计算机、投影仪、录像片
教学过程：
（一）引入新课
在上一册（选修3—1）我们学习了有关电场和磁场的知识，对电现象和磁现象有了较为深刻的理解。我们已经知道电荷能够通过“感应”使附近的导体出现电荷，电流能够在其周围“感应”出磁场，那么在磁场能否“感应”出电流呢？回答是肯定的，这就是电磁感应现象。从这节课开始，我们就来学习这方面的知识。
我们首先来了解科学家们的探究历程。
（二）新课教学
1、奥斯特梦圆“电生磁”
引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答：
（1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？
（2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是怎样做的？
（3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？
（4）电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。
学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。
（1）许多哲学家提出了各种自然现象之间是相互联系和相互转化的思想。奥斯特坚信电与磁之间可能存在着某种联系。而在这之前许多物理学家都坚持认为电与磁是互不相关的。
（2）奥斯特的研究并不是一帆风顺的。经历了好多次失败，但奥斯特始终没有放弃。直到1820年4月的一次演讲中他才发现了电流竟使下面的小磁针发生了转动。也就是电流的磁效应。
（3）奥斯特在1820年4月的一次演讲中，碰巧在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针。当电源接通时，小磁针发生了转动。说明电流对小磁针产生了作用，证明电流在其周围产生了磁场。这就是发现电流磁效应的过程。通过前面的学习，我们知道，地磁场是南北方向的，小磁针静止时指示南北方向。通电直导线的磁场方向遵守安培定则。当导线南北放置时，导线下方的磁场方向沿东西方向，当导线通电后，小磁针受到电流的磁场作用由原来的南北方向转向东西方向。奥斯特从磁针的偏转，确定电和磁的联系，也就是电流的磁效应。
（4）电流磁效应的发现揭示了电现象和磁现象之间存在的某种联系。
奥斯特的思维和实践突破了人类对电与磁认识的局限性。电流磁效应的发现引发了科学认识领域的思考，推动了电磁学的发展。
教师活动：倾听学生回答，及时给出点评。
［课件演示］电流的磁效应。通过课件演示增加学生的感性认识。
2．法拉第心系“磁生电”
教师活动：引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答：
（1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？
（2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？
（3）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？
（4）法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？
（5）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。
学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。
（1）奥斯特发现电流磁效应引发了对称性的普遍思考：既然电流能够引起磁针的运动，那么磁铁也会使导线产生电流。法拉第坚信：磁与电之间也应该有类似的“感应”。
（2）法拉第的研究并不是一帆风顺的。经历了好多次失败，但法拉第始终没有放弃。直到1831年8月29日，他苦苦寻找了10年之久的“磁生电“的效应终于被发现了。
（3）法拉第在1822年12月、1825年11月、1828年4月作过三次集中的实验研究，均以失败告终。原因在于，法拉第认为，既然奥斯特的实验表明有电流就有磁场，那么有了磁场就应该有电流。他在实验中用的都是恒定电流产生的磁场。
（4）多次失败后，1831年8月29日，法拉第终于发现了电磁感应现象。他把两个线圈绕到同一个铁环上，如图所示。一个线圈接电源，一个线圈接“电流表”，在给线圈通电和断电的瞬间，另一个线圈中就出现电流。之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是： “磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
（5）法拉第探索电磁感应现象的历程经历了10年之久，经历了大量的失败，但法拉第凭借自己的坚定信念和对科学的执著追求，勇敢地面对失败，一次又一次，最终成功属于坚持不懈的有心人，他成功了。作为现代的中学生就要学习法拉第不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
教师及时给出点评。
［课件演示］电磁感应现象。通过课件演示增加学生的感性认识。电磁感应现象产生的条件将在下节课深入学习，本节课不宜过多地展开。让学生体会一下最终法拉第成功的原因，在于“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
（三）实例探究
有关物理学史的知识
【例1】 （2004，上海综合）发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是（ ）
A．安培 B．赫兹 C．法拉第 D．麦克斯韦
解析：该题考查有关物理学史的知识，应知道法拉第发现了电磁感应现象。
答案：C
【例2】发现电流磁效应现象的科学家是___________，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是__________，发现电磁感应现象的科学家是___________，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是___________。
解析：该题考查有关物理学史的知识。
答案：奥斯特 安培 法拉第 库仑
对概念的理解和对物理现象的认识
【例3】下列现象中属于电磁感应现象的是（ ）
A．磁场对电流产生力的作用
B．变化的磁场使闭合电路中产生电流
C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化
D．电流周围产生磁场
解析：电磁感应现象指的是在磁场产生电流的现象，选项B是正确的。
答案：B
作业
认真阅读教材，领悟科学家奥斯特发现电流磁效应现象和法拉第发现电磁感应现象的探究历程。阅读教材第4页“科学足迹”，体会科学家们不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志，学习科学家们的人格魅力。
第二节 探究电磁感应的产生条件
教学目标：
（一）知识与技能
1．知道产生感应电流的条件。
2．会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。
（二）过程与方法
学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法
（三）情感、态度与价值观
渗透物理学方法的教育，通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。
教学重点：通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。
教学难点：感应电流的产生条件。
教学方法：实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法
教学用具：条形磁铁（两个），导体棒，示教电流表，线圈（粗、细各一个），学生电源，开关，滑动变阻器，导线若干，
教学过程：
（一）引入新课
“科学技术是第一生产力。”在漫漫的人类历史长河中，随着科学技术的进步，一些重大发现和发明的问世，极大地解放了生产力，推动了人类社会的发展，特别是我们刚刚跨过的二十世纪，更是科学技术飞速发展的时期。经济建设离不开能源，人类发明也离不开能源，而最好的能源是电能，可以说人类离不开电。饮水思源，我们忘不了为发现和使用电能做出卓越贡献的科学家——法拉第。
1820年奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第由此受到启发，开始了“由磁生电”的探索，经过十年坚持不懈的努力，于1831年8月29日发现了电磁感应现象，开辟了人类的电气化时代。
本节课我们就来探究电磁感应的产生条件。
（二）新课教学
1、实验观察
（1）闭合电路的部分导体切割磁感线
在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图4.2-1所示。
演示：导体左右平动，前后运动、上下运动。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。如图所示。
观察实验，记录现象。
表1
导体棒的运动
表针的摆动方向
导体棒的运动
表针的摆动方向
向右平动
向左
向后平动
不摆动
向左平动
向右
向上平动
不摆动
向前平动
不摆动
向下平动
不摆动
结论：只有左右平动时，导体棒切割磁感线，有电流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生。
还有哪些情况可以产生感应电流呢？
（2）向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出
演示：如图4.2-2所示。把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。
观察实验，记录现象。
表2
磁铁的运动
表针的摆动方向
磁铁的运动
表针的摆动方向
N极插入线圈
向右
S极插入线圈
向左
N极停在线圈中
不摆动
S极停在线圈中
不摆动
N极从线圈中抽出
向左
S极从线圈中抽出
向右
结论：只有磁铁相对线圈运动时，有电流产生。磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。
（3）模拟法拉第的实验
演示：如图4.2-3所示。线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。观察以下几种操作中线圈B中是否有电流产生。把观察到的现象记录在表3中。
观察实验，记录现象。
表3
操作
现象
开关闭合瞬间
有电流产生
开关断开瞬间
有电流产生
开关闭合时，滑动变阻器不动
无电流产生
开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片
有电流产生
结论：只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生。
2、分析论证
分组讨论，学生代表发言。
演示实验1中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。
演示实验2中，磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图4.2-4）
演示实验3中，通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈A中电流变化，导致线圈B内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当线圈A中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图4.2-5）
3、归纳总结
请大家思考以上几个产生感应电流的实例，能否从本质上概括出产生感应电流的条件？
实例1中，部分导体切割磁感线，磁场不变，但电路面积变化，从而穿过电路的磁通量变化，从而产生感应电流；实例2中，导体插入、拔出线圈，线圈面积不变，但磁场变化，同样导致磁通量变化，从而产生感应电流；实例3中，通断电的瞬间，滑动变阻器的滑动片迅速滑动的瞬间，都引起线圈A中电流的变化，最终导致线圈B中磁通量变化，从而产生感应电流。从这三个实例看见，感应电流产生的条件，应是穿过闭合电路的磁通量变化。
引起感应电流的表面因素很多，但本质的原因是磁通量的变化。因此，电磁感应现象产生的条件可以概括为：
只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。
（三）实例探究
关于磁通量的计算
【例1】如图所示，在磁感应强度为 B的匀强磁场中有一面积为S的矩形线圈abcd，垂直于磁场方向放置，现使线圈以ab边为轴转180°，求此过程磁通量的变化？
错解：初态，末态，故。
错解分析：错解中忽略了磁通量的正、负。
正确解法：初态中，末态，故
关于电磁感应现象产生的条件
【例2】在图所示的条件下，闭合矩形线圈中能产生感应电流的是（ ）
答案：EF
【例3】（综合性思维点拨）如图（甲）所示，有一通电直导线MN水平放置，通入向右的电流I，另有一闭合线圈P位于导线正下方且与导线位于同一竖直平面，正竖直向上运动。问在线圈P到达MN上方的过程中，穿过P的磁通量是如何变化的？在何位置时P中会产生感应电流？
解：根据直流电流磁场特点，靠近导线处磁场强，远离导线处磁场弱。把线圈P从MN下方运动到上方过程中的几个特殊位置如图（乙）所示，可知Ⅰ→Ⅱ磁通量增加，Ⅱ→Ⅲ磁通量减小，Ⅲ→Ⅳ磁通量增加，Ⅳ→Ⅴ磁通量减小，所以整个过程磁通量变化经历了增加→减小→增加→减小，所以在整个过程中P中都会有感应电流产生。
关于电磁感应现象的实际应用
【例4】如图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合回路。在断开开关S的时候，弹簧E并不能立即将衔铁D拉起，因而不能使触头C（连接工作电路）立即离开，过一段时间后触头C才能离开，延时继电器就是这样得名的。试说明这种继电器的原理。
解析：线圈A与电源连接，线圈A中有恒定电流，产生恒定磁场，有磁感线穿过线圈B，但穿过线圈B的磁通量不变化，线圈 B中无感应电流。断开开关S时，线圈A中电流迅速减减小为零，穿过线圈B的磁通量也迅速减少，由于电磁感应，线圈B中产生感应电流，由于感应电流的磁场对衔铁D的吸引作用，触头C不离开；经过一小段时间后感应电流减弱，感应电流磁场对衔铁D的吸引力减小，当弹簧E的作用力比磁场力大时，才将衔铁D拉起，触头C离开。
巩固练习
1.关于磁通量、磁通密度、磁感应强度，下列说法正确的是?（ ）
A．磁感应强度越大的地方，磁通量越大
B．穿过某线圈的磁通量为零时，由B=可知磁通密度为零
C．磁通密度越大，磁感应强度越大
D．磁感应强度在数值上等于1 m2的面积上穿过的最大磁通量
答案：CD
2.下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是?（ ）
A．Wb/m2 B．N/A·m?
C．kg/A·s2 D．kg/C·m
答案：ABC
3.关于感应电流，下列说法中正确的是?（ ）
A．只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流
B．只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流
C．若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流
D．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流
答案：D
4.在一长直导线中通以如图所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环（环面与导线垂直，长直导线通过环的中心），当发生以下变化时，肯定能产生感应电流的是?（ ）
A．保持电流不变，使导线环上下移动
B．保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小
C．保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针（或逆时针）转动
D．保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动
解析：画出电流周围的磁感线分布情况。
答案：C
5.如图所示，环形金属软弹簧，套在条形磁铁的中心位置。若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将?（ ）
A．增大 B．减小
C．不变 D．无法确定如何变化
答案：B
6.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程
A．物体克服阻力做功
B．物体的动能转化为其他形式的能量
C．物体的势能转化为其他形式的能量
D．物体的机械能转化为其他形式的能量
解析：都是宏观的机械运动对应的能量形式——机械能的减少，相应转化为其他形式能（如内能、电能）。能的转化过程也就是做功的过程。
答案：AD
7.在无线电技术中，常有这样的要求：有两个线圈，要使一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响。图16-1-9中，最能符合这样要求的一幅图是 （ ）
答案：D
作业
书面完成P8“问题与练习”第5、6、7题；思考并回答第1、2、3、4题。
第三节 法拉第电磁感应定律
教学目标：
（一）知识与技能
1．知道什么叫感应电动势。
2．知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、。
3．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。
4．知道E=BLvsinθ如何推得。
5．会用和E=BLvsinθ解决问题。
（二）过程与方法
通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探
究问题的方法。
（三）情感、态度与价值观
1．从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分
析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。
2．了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。
教学重点：法拉第电磁感应定律。
教学难点：平均电动势与瞬时电动势区别。
教学方法：演示法、归纳法
教学用具：多媒体电脑、投影仪、投影片。
教学过程：
（一）引入新课
教师：在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？
在电磁感应现象中，磁通量发生变化的方式有哪些情况？
恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？
在电磁感应现象中，既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电
动势。在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。下面我们就来探讨感应电动势的大小决定因素。
（二）新课教学
1、感应电动势
教师：在图a与图b中，若电路是断开的，有无电流？有无电动势？
学生：电路断开，肯定无电流，但有电动势。
教师：电动势大，电流一定大吗？
学生：不一定，电流的大小由电动势和电阻共同决定。
教师：图b中，哪部分相当于a中的电源？
学生：螺线管相当于电源。
教师：图b中，哪部分相当于a中电源内阻？
学生：线圈自身的电阻。
教师：在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势.有感应电动势是电磁感应现象的本质。
2、电磁感应定律
感应电动势跟什么因素有关？现在演示前节课中三个成功实验，用CAI课件展示出这三个电路图，同时提出三个问题供学生思考：
丙
问题1：在实验中，电流表指针偏转原因是什么?
问题2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系?
问题3：第一个成功实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同?
学生：穿过电路的Φ变化产生E感产生I感.
由全电路欧姆定律知I=，当电路中的总电阻一定时，E感越大，I越大，指针偏转越大。
磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同。
教师：磁通量变化的快慢用磁通量的变化率来描述，即单位时间内磁通量的变化量，用公式表示为。从上面的三个实验，同学们可归纳出什么结论呢？
学生：实验甲中，将条形磁铁快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）时，大，
I感大，E感大。
实验乙中，导体棒运动越快，越大，I感越大，E感越大。
实验丙中，开关断开或闭合，比开关闭合时移动滑动变阻器的滑片时大，I感大，E感大。
从上面的三个实验我们可以发现，越大，E感越大，即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。精确的实验表明：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比，即E∝。这就是法拉第电磁感应定律。
（师生共同活动，推导法拉第电磁感应定律的表达式）
设t1时刻穿过回路的磁通量为Φ1，t2时刻穿过回路的磁通量为Φ2，在时间Δt=t2－t1内磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2－Φ1，磁通量的变化率为，感应电动势为E，则
E=n
在国际单位制中，电动势单位是伏（V），磁通量单位是韦伯（Wb），时间单位是秒（s），可以证明式中比例系数k=1，（同学们可以课下自己证明），则上式可写成
E=
设闭合电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于n个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为
E=n
3、导线切割磁感线时的感应电动势
导体切割磁感线时，感应电动势如何计算呢？用CAI课件展示如图所示电路，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势？
解析：设在Δt时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，这时线框面积的变化量为
ΔS=LvΔt
穿过闭合电路磁通量的变化量为
ΔΦ=BΔS=BLvΔt
据法拉第电磁感应定律，得
E==BLv
问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ，感应电动势可用上面
的公式计算吗？
如图所示电路，闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中，导体棒以v斜向切割磁感线，求产生的感应电动势。
解析：可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1=vsinθ和平行于磁感线的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感线，不产生感应电动势。前者切割磁感线，产生的感应电动势为
E=BLv1=BLvsinθ
［强调］在国际单位制中，上式中B、L、v的单位分别是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v与B的夹角。
4、反电动势
引导学生讨论教材图4.3-3中，电动机线圈的转动会产生感应电动势。这个电动势是加强了电源产生的电流，还是削弱了电源的电流？是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动？
学生讨论后发表见解。
教师总结点评。电动机转动时产生的感应电动势削弱了电源的电流，这个电动势称为反电动势。反电动势的作用是阻碍线圈的转动，这样线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为其它形式的能。
讨论：如果电动机因机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？这时应采取什么措施？
学生讨论，发表见解。电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。
系统归纳：
感应电动势为E
E=n
在国际单位制中，电动势单位是伏（V），磁通量单位是韦伯（Wb），时间单位是秒（s），
E=BLv1=BLvsinθ
［强调］在国际单位制中，上式中B、L、v的单位分别是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v与B的夹角。
练习巩固（课堂作业）：
【例1】如图所示，有一弯成θ角的光滑金属导轨POQ，水平放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，有一金属棒MN与导轨的OQ边垂直放置，当金属棒从O点开始以加速度a向右匀加速运动t秒时，棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是多少?
解：由于导轨的夹角为θ，开始运动t秒时，金属棒切割磁感线的有效长度为：
L=stanθ=at2tanθ
据运动学公式，这时金属棒切割磁感线的速度为v=at
由题意知B、L、v三者互相垂直，有
E=BLv=Bat2tanθ·at=Ba2t3tanθ
即金属棒运动t秒时，棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是E=Ba2t3tanθ.
【例2】（2001年上海）如图所示，固定于水平面上的金属框cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动.此时abed构成一个边长L的正方形，棒电阻r，其余电阻不计，开始时磁感应强度为B。
（1）若以t=0时起，磁感应强度均匀增加，每秒增加量k，同时保持棒静止，求棒中的感应电流。
（2）在上述情况中，棒始终保持静止，当t=t1时需加垂直于棒水平外力多大?
（3）若从t=0时起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右匀速运动，可使棒中不产生I感，则磁感应强度应怎样随时间变化?（写出B与t的关系式）
解析：（1）据法拉第电磁感应定律，回路中产生的感应电动势为
E==kL2
回路中的感应电流为
I=
（2）当t=t1时，B=B0+kt1
金属杆所受的安培力为
F安=BIL=（B0+kt1）
据平衡条件，作用于杆上的水平拉力为
F=F安=（B0+kt1）
（3）要使棒中不产生感应电流，则通过闭合回路的磁通量不变，即
B0L2=BL（L+v t）
解得
B=
作业布置：
学习小组课下做一做教材13页上“做一做”栏目中的小实验，思考并回答该栏目中的问题。
将“问题与练习”中的第2、3、6、7题做在作业本上，思考并完成其他题目。
第四节 楞次定律
教学目标：
（一）知识与技能
1．掌握楞次定律的内容，能运用楞次定律判断感应电流方向。
2．培养观察实验的能力以及对实验现象分析、归纳、总结的能力。
3．能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向
4．掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式。
（二）过程与方法
1．通过实践活动，观察得到的实验现象，再通过分析论证，归纳总结得出结论。
2．通过应用楞次定律判断感应电流的方向，培养学生应用物理规律解决实际问题的能力。
（三）情感、态度与价值观
在本节课的学习中，同学们直接参与物理规律的发现过程，体验了一次自然规律发现过程中的乐趣和美的享受，并在头脑中进一步强化“实践是检验真理的唯一标准”这一辩证唯物主义观点。
教学重点：楞次定律的理解和应用
教学难点：楞次定律的理解和应用
教学方法：教师启发讲授，学生讨论
教学用具：干电池、灵敏电流表、外标有明确绕向的大线圈、条形磁铁、导线。
教学过程：
（一）引入新课
［演示］按下图将磁铁从线圈中插入和拔出，引导学生观察现象，提出：
①为什么在线圈内有电流？
②插入和拔出磁铁时，电流方向一样吗？为什么？
③怎样才能判断感应电流的方向呢？
本节我们就来学习感应电流方向的判断方法。
（二）新课教学
演示实验
［实验目的］研究感应电流方向的判定规律。
［实验步骤］
（1）按右图连接电路，闭合开关，记录下G中流入电流方向与电流表G中指针偏转方向的关系。（如电流从左接线柱流入，指针向右偏还是向左偏?）
（2）记下线圈绕向，将线圈和灵敏电流计构成通路。
（3）把条形磁铁N极（或S极）向下插入线圈中，并从线圈中拔出，每次记下电流表中指针偏转方向，然后根据步骤（1）结论，判定出感应电流方向，从而可确定感应电流的磁场方向。
学生活动内容
根据实验结果，填表：
磁铁运动情况
N极下插
N极上拔
S极下插
S极上拔
磁铁产生磁场方向
线圈磁通量变化
感应电流磁场方向
通过上面的实验，同学们发现了什么?
学生活动内容
当磁铁移近或插入线圈时，线圈中感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当磁铁离开线圈或从线圈中拔出时，线圈中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。
当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。
当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场阻碍磁通量增加；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场阻碍磁通量减少。
物理学家楞次概括了各种实验结果，在1834年提出了感应电流方向的判定方法，这就是楞次定律。投影打出楞次定律的内容。
感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，这就是楞次定律。
（1）“阻碍”并不是“阻止”，一字之差，相去甚远。要知道原磁场是主动的，感应电流的磁场是被动的，原磁通仍要发生变化，感应电流的磁场只是起阻碍变化而已。
（2）楞次定律判断感应电流的方向具有普遍意义。
楞次定律符合能量守恒。从上面的实验可以发现：感应电流在闭合电路中要消耗能量，在磁体靠近（或远离）线圈过程中，都要克服电磁力做功，克服电磁力做功的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程。
楞次定律也符合唯物辩证法。唯物辩证法认为：“矛盾是事物发展的动力”。电磁感应中，矛盾双方即条形磁铁的磁场（B原）和感应电流的磁场（B感），两者都处于同一线圈中，且感应电流的磁场总要阻碍原磁场的变化，形成既相互排斥又相互依赖的矛盾，在回路中对立统一，正是“阻碍”的形成产生了电磁感应现象。
2、楞次定律的应用
应用楞次定律判断感应电流方向的基本步骤：
（1）明确原磁场的方向。
（2）明确穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少。
（3）根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。
（4）利用安培定则确定感应电流的方向。
开关断开前，线圈M中的电流在线圈N中产生的磁场方向向哪？ 向下。
开关断开瞬间，线圈N中磁通量如何变化? 减少。
线圈N中感应电流的磁场方向如何？ 向下（阻碍磁通量减少）。
线圈N中感应电流的方向如何？ 由下向上，整个回路是顺时针电流。
利用楞次定律判定感应电流方向的思路可以概括为以下框图。
3．右手定则
当闭合电路的一部分做切割磁感线运动时，如何应用楞次定律判定感应电流的方向？
如果磁通量的变化是由导体切割磁感线引起的，感应电流的方向可以由右手定则来判断。
右手定则的内容：
伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指指的就是感应电流的方向。
巩固练习
1．根据楞次定律知感应电流的磁场一定是 （ ）
A.阻碍引起感应电流的磁通量 B.与引起感应电流的磁场反向
C.阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D.与引起感应电流的磁场方向相同
答案：C
2．如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd.则 （ ）
A.若线圈向右平动，其中感应电流方向是a→b→c→d
B.若线圈竖直向下平动，无感应电流产生
C.当线圈以cd边为轴转动时，其中感应电流方向是a→b→c→d
D.当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是a→b→c→d
答案：BCD
3．如图所示，一水平放置的矩形闭合线框abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，如图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ，在这个过程中，线圈中感应电流 （ ）
A.沿abcd流动
B.沿dcba流动
C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动
D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动
答案：A
点评：明确N极附近磁感线的分布情况由穿过磁感线的条数判定磁通量变化,再用楞次定律分段研究
4．如图所示，两个相同的铝环套在一根光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环的过程中两环的运动情况是 （ ）
A.同时向左运动，间距增大
B.同时向左运动，间距不变
C.同时向左运动，间距变小
D.同时向右运动，间距增大
答案：C
点评：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥
5．如图所示，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里, a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形.设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中 （ ）
A.线圈中将产生abcd方向的感应电流
B.线圈中将产生adcb方向的感应电流
C.线圈中产生感应电流的方向先是abcd，后是adcb
D.线圈中无感应电流产生
答案：A
课堂小结：
应用楞次定律判断感应电流方向的基本步骤：
（1）明确原磁场的方向。
（2）明确穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少。
（3）根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。
（4）利用安培定则确定感应电流的方向。
右手定则的内容：
伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指指的就是感应电流的方向。
作业布置：1、认真阅读教材。
2、思考并完成 “问题与练习”中的题题目。
第五节 感生电动势和动生电动势
教学目标：
（一）知识与技能
1．知道感生电场。
2．知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。
（二）过程与方法
通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣。
（三）情感、态度与价值观
通过对相应物理学史的了解，培养热爱科学、尊重知识的良好品德。
教学重点：感生电动势与动生电动势的概念。
教学难点：对感生电动势与动生电动势实质的理解。
教学方法：讨论法，讲练结合法
教学用具：多媒体课件
教学过程：
（一）引入新课
什么是电源？什么是电动势？
电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。
如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么W与q的比值W/q，叫做电源的电动势。用E表示电动势，则： E=w/q
在电磁感应现象中，要产生电流，必须有感应电动势。这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？下面我们就来学习相关的知识。
（二）进行新课
1、感生电场与感生电动势
投影教材图4.5-1，穿过闭会回路的磁场增强，在回路中产生感应电流。是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时在空间激发出一种电场，这种电场对自由电荷产生了力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电动势。这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。由感生电场产生的感应电动势，叫做感生电动势。
例题：教材P22，例题分析
2、洛伦兹力与动生电动势
（投影）教材P23的〈思考与讨论〉
1．导体中自由电荷（正电荷）具有水平方向的速度，由左手定则可判断受到沿棒向上的洛伦兹力作用，其合运动是斜向上的。
2．自由电荷不会一直运动下去。因为C、D两端聚集电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动。
3．C端电势高。
4．导体棒中电流是由D指向C的。
一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关。由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。
如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况。
导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能。
（三）实例探究
【例1】如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（AC）
A．磁场变化时，会在在空间中激发一种电场
B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力
C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力
D．以上说法都不对
【例2】如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是（AB）
A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势
B．动生电动势的产生与洛仑兹力有关
C．动生电动势的产生与电场力有关
D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的
【例3】如图所示，两根相距为L的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆ab、cd质量均为m，电阻均为R，若要使cd静止不动，则ab杆应向 上运动，速度大小为2mgR/B2L2，作用于ab杆上的外力大小为2mg 。
巩固练习
1．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将（B）
A．不变 B．增加 C．减少 D．以上情况都可能
2．穿过一个电阻为lΩ的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2Wb，则（BD）
A．线圈中的感应电动势一定是每秒减少2V
B．线圈中的感应电动势一定是2V
C．线圈中的感应电流一定是每秒减少2A
D．线圈中的感应电流一定是2A
3．在如图所示的磁场中，磁感应强度均匀增加，下列说法正确的是（AC）
A．a点电势高于b点
B. a点电势低于b点
C．该过程中产生的电动势为感生电动势
D. 该过程中产生的电动势为动生电动势
小结: 感生电动势和动生电动势产生的原理，电动势大小的计算，方向的判断方法。
作业：完成问题与练习
第六节 互感和自感
教学目标：
（一）知识与技能
1．知道什么是互感现象和自感现象。
2．知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的决定因素。
3．知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。
4．能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因及磁场的能量转化问题。
（二）过程与方法
1．通过对两个自感实验的观察和讨论，培养学生的观察能力和分析推理能力。
2．通过自感现象的利弊学习，培养学生客观全面认识问题的能力。
（三）情感、态度与价值观
自感是电磁感应现象的特例，使学生初步形成特殊现象中有它的普遍规律，而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点
教学重点：互感和自感的应用与分析
教学难点：互感和自感的应用与分析
教学方法：复习讨论，教师讲授启发
教学用具：自感现象示教板，多媒体课件
教学过程：
（一）引入新课
提问：在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？
引起回路磁通量变化的原因有哪些？
（1）在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？
（2）当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？
本节课我们学习这方面的知识。
（二）新课教学
1、互感现象
教师：在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？请同学们用学过的知识加以分析说明。
学生：当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场就发生变化，变化的磁场在周围空间产生感生电场，在感生电场的作用下，另一个线圈中的自由电荷定向运动，于是产生感应电动势。
总结：当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。
教师：利用互感现象，可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈。因此，互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。请大家举例说明。
学生：变压器，收音机里的磁性天线。
2、自感现象
教师：我们现在来思考第二个问题：当电路自身的电流发生变化时，会不会产生感应电动势呢？下面我们首先来观察演示实验。
［实验1］演示通电自感现象。
画出电路图（如图所示），A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调节变阻器R，使A1、A2亮度相同，再调节R1，使两灯正常发光，然后断开开关S。重新闭合S，观察到什么现象？（实验反复几次）
现象：跟变阻器串联的灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。
提问：为什么A1比A2亮得晚一些？试用所学知识（楞次定律）加以分析说明。
学生：电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍L中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。
［实验2］演示断电自感。
画出电路图（如图所示）接通电路，待灯泡A正常发光。然后断开电路，观察到什么现象？
现象：S断开时，A灯突然闪亮一下才熄灭。
提问：为什么A灯不立刻熄灭？
学生：当S断开时，L中的电流突然减弱，穿过L的磁通量逐渐减少，L中产生感应电动势，方向与原电流方向相同，阻碍原电流减小。L相当于一个电源，此时L与A构成闭合回路，故A中还有一段持续电流。灯A闪亮一下，说明流过A的电流比原电流大
教师：用多媒体课件在屏幕上打出i—t变化图，如下图所示.
结论：导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
提问：在断电自感的实验中，为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间？甚至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。
学生分组讨论。
师生共同活动：推断出能量可能存储在磁场中。
以上只能是一种推断，电磁场具有能量还需要进一步的实验验证。
教师：自感电动势的大小决定于哪些因素呢？请同学们阅读教材内容。然后用自己的语言加以概括，并回答有关问题。
教材最后一段说，线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理解？电的“惯性”大小与什么有关？
学生：当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能立即增大到最大值或不能立即减小为零，因此可以借用力学中的术语，说线圈能够体现电的“惯性”。线圈的自感系数越大，这个现象越明显，可见，电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数。
自感电动势的大小与线圈中电流的变化率成正比，与线圈的自感系数L成正比。写成公式为
E =L
L叫自感系数，自感系数是用来表示线圈的自感特性的物理量。
实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。
自感系数的单位：亨利，符号H，更小的单位有毫亨（mH）、微亨（μH）
1H=103 mH 1H=106μH
小结：
1当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。
2导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
练习巩固（课堂作业）：
1下列关于自感现象的说法中，正确的是 （ ACD ）
A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象
B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反
C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关
D．加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大
2．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是 （ D ）
A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大
B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零
C．线圈中电流变化越快，自感系数越大
D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定
3．磁通量的单位是韦伯，磁感强度的单位是特斯拉，自感系数的单位是亨利。
4．如图所示，L为一个自感系数大的自感线圈，开关闭合后，小灯能正常发光，那么闭合开关和断开开关的瞬间，能观察到的现象分别是 （ A ）
A．小灯逐渐变亮，小灯立即熄灭
B．小灯立即亮，小灯立即熄灭
C．小灯逐渐变亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭
D．小灯立即亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭
5．如图所示是一演示实验的电路图。图中L是一带铁芯的线圈，A是一灯泡。起初，开关处于闭合状态，电路是接通的。现将开关断开，则在开关断开的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从b端经灯泡到a端.这个实验是用来演示断电现象的。
6．如图所示的电路中，灯泡A1、A2的规格完全相同，自感线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是 （ C ）
A．当接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后A2比A1亮
B．当接通电路时，A1和A2始终一样亮
C．当断开电路时，A1和A2都过一会儿熄灭
D．当断开电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿熄灭
7．如图所示电路中，A1、A2是两只相同的电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等.下面判断正确的是 （ BD ）
A．开关S接通的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数
B．开关S接通的瞬间，电流表A1的读数小于A2的读数
C．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数
D．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A 1数等于A2的读数
课堂小结：互感和自感的产生，自感系数，通电自感与断电自感的分析与判断
作业布置：
1、认真阅读教材。
2、思考并完成“问题与练习”中的习题。
第七节 涡流
教学目标：
（一）知识与技能
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的两方面，以及如何利用和防止。
3．知道电磁阻尼和电磁驱动。
（二）过程与方法
培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。
（三）情感、态度与价值观
培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。
教学重点：
1．涡流的概念及其应用。
2．电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
教学难点：电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
教学方法：通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验
教学用具：电机、变压器铁芯、演示涡流生热装置（可拆变压器）、电磁阻尼演示装置（示教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁），电磁驱动演示装置（U形磁铁、能绕轴转动的铝框）。
教学过程：
（一）引入新课
出示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点？
它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。
为什么要这样做呢？用一个整块的金属做铁心不是更省事儿？学习了涡流的知识，同学们就会知道其中的奥秘。
（二）进行新课
1、涡流
［演示1］涡流生热实验。
在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2mm的铁板，铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。在原线圈接交流电。几分钟后，让学生摸摸铁芯和铁板，比较它们的温度，报告给全班同学。
为什么铁芯和铁板会发热呢？原来在铁芯和铁板中有涡流产生。安排学生阅读教材，了解什么叫涡流？
当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。
课件演示，涡流的产生过程，增强学生的感性认识。
因为铁板中的涡流很强，会产生大量的热。而铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大为减弱，涡流产生的热量也减少。
2、电磁阻尼
阅读教材30页上的“思考与讨论”，分组讨论，然后发表自己的见解。
导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。
［演示2］电磁阻尼。
按照教材“做一做”中叙述的内容，演示电表指针在偏转过程中受到的电磁阻尼现象。
［演示3］如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到某高度后释放，磁铁能振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一固定线圈，磁铁会很快停下来。上述现象说明了什么？
当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开，也就是磁铁振动时除了空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，安培阻力相对较大，因而磁铁会很快停下来。
3、电磁驱动
［演示4］电磁驱动。
演示教材31页的演示实验。引导学生观察并解释实验现象。
磁场相对于导体运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种现象称为电磁驱动。
交流感应电动机就是应用电磁驱动的原理工作的。简要介绍交流感应电动机的工作过程。
（三）实例探究
【例1】如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是（AD）
A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快
B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快
C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大
巩固练习
1．如图所示，一块长方形光滑铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动，则（B）
A．铝环的滚动速度将越来越小
B．铝环将保持匀速滚动
C．铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极
D．铝环的运动速率会改变，但运动方向将不会发生改变
2．如图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（BD）
A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于h
B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h
C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h
D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h
3．如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是（CD）
A．铁 B．木 C．铜 D．铝
4．如图所示，圆形金属环竖直固定穿套在光滑水平导轨上，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线在圆环圆心，并与环面垂直，则磁铁在穿过环过程中，做减速运动．（选填“加速”、“匀速”或“减速”）
5．如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B．不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（B）
A．A、B两点在同一水平线 B．A点高于B点
C．A点低于B点 D．铜环将做等幅摆动
小结：涡流的产生原理，电磁阻尼和电磁驱动的原理及以及与能量观点的结合分析。
作业：
1、认真阅读教材。
2、思考并完成“问题与练习”中的习题。
3、收集“涡流的利用和防止”方面的资料，课后交流。
