课件46张PPT。 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,那么磁场能否“感应”出电流呢？ 能，就是电磁感应现象！导 入 新 课 从这节课开始，我们就来学习这方面的知识。
让我们首先来了解科学家们的探究历程吧。正确第一节 划时代的发现1.知识与技能
知道奥斯特实验、电磁感应现象。 了解电生磁和磁生电的发现过程。
知道电磁感应和感应电流的定义。 教 学 目 标2.过程与方法 通过阅读使学生掌握自然现象之间是相互联系和相互转化的。
通过学习了解科学家们在探究过程中的失败和贡献，从中学习科学探究的方法和思想。
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。 3.情感态度与价值观
通过学习阅读培养学生正确的探究自然规律的科学态度和科学精神。
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。
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、难点教学重点
探索电磁感应现象的历史背景。
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。
教学难点
体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神。
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。1.奥斯特梦圆“电生磁”
2.法拉第心系“磁生电” 本 节 导 航1.奥斯特梦圆“电生磁” 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 物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的各种其他现象的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。奥斯特
（1770—1851） 奥斯特实验：奥斯特在作报告时，无意中发现小磁针偏转奥斯特断言：电与磁是有联系的！ 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。当通电导线南北放置时，导线下方的磁场方向沿东西方向，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。 奥斯特从小磁针的偏转，确定了电和磁的联系，也就是电流的磁效应。
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。 ， （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。 奥斯特发现电流磁效应会引发科学界怎样的哲学思考？
既然电流能够引起磁针的运动，那么用磁能不能使导线中产生电流呢？猜想：磁是否能生电呢？2.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！然而从法拉第的日记中我们知道
科学的道路决不平坦
法拉第日记未显示作用毫无反应不行 从普通的磁铁中获得电的希望，时时激励着我从实验上探求电流的感应效应。古老而繁华的伦敦是法拉第成长、学习和工作的地方法拉第在实验室里工作的情景 法拉第于1822年到1828年间先后做过三次集中的实验研究，然而均以失败告终。实验1.他用两根长约4m的导线平行放置, 相隔约两张纸厚的距离, 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。（1822年12月）
实验2.把一根螺旋线与电池两极联接，直导线穿过它，后者两端连接电流计。（1825年11月）
实验3.如图4－1所示，法拉第用一根线把一个铜线环固定在导线上并把它悬挂起来，象一个扭秤一样，把强磁棒的极放置在环内。（1828年4月) 让磁生电的扭秤式实验装置 请同学们思考一下：
法拉第这些实验失败的原因在哪？ （1）受传统观念的影响，只注意寻找静态的和稳定的感生电流，而忽略了对动态过程的观察。
（2）为了避免电流磁效应的影响，检测感生电流的电流计（当时用是的类似小磁针那样的电流计）一般都用较长的的导线连接，离实验装置较远，不利于观察动态过程。 麦克斯韦：科学家其实也有许多粗糙的想法和不成功的经验。他们是伟大的，但并不是高不可攀的。麦克斯韦
（1831—1879） 1831年8月29日，法拉第把两个线圈绕到同一个铁环上，如图4－2所示。他发现，当把与电池、开关相连的线圈A的开关2接通，使线圈A中的电流由零增大到某恒定值的瞬间，在闭合线圈B附近的小磁针偏转、振动并且最终停在原来的位置上。当把线圈A的开关2断开，使线圈A中的电流由某恒定值减小到零，在此瞬间，闭合线圈B附近的小磁针反向偏转、振动并且最终停在原来的位置上。 但他并没因此放弃 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 经过大量的实验研究法拉第把引起电流的原因概括为五类：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。
法拉第将上述他所发现的 “前所未有”现象定义为电磁感应现象，请根据你的理解为电磁感应下个定义。 利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象。电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。 电磁感应现象的发现是一个划时代的发现，它揭开了人类社会迈进电气化时代的序幕。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。法拉第圆盘电机法拉第于1832年研制出第一台发电机，它能产生少量稳定的电流最早的电动机：电磁旋转器法拉第的电磁旋转器电动机的雏形 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。 1820年，奥斯特的磁效应发表后，在科学界引起极大反响，科学家想既然“电能生磁”，反过来“磁也能生电”。可以说，想实现“磁生电”是当时许多科学家的愿望，例如，安培、科拉顿等人都曾为之努力过，但是都失败了。在这个问题上，最遗憾的莫过于科拉顿。 1825年，科拉顿将一个磁铁插入连有灵敏电流计的螺旋线圈，来观察在线圈中是否有电流产生。但科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响，他通过很长的导线把接在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里他想，反正产生的电流应该是“稳定”的，插入磁铁后，如果有电流，跑到另一间房里观察也来得及就这样，科拉顿开始了实验。然而，无论他跑得多快，他看到的电流计指针都是指在“0”刻度的位置。 “跑失良机”的科拉顿螺旋管电流计跑来跑去的科拉顿动画：奥斯特实验动画：探究感应电流的产生条件动画：探究感应电流的产生条件课 堂 小 结 1.电和磁存在着关系,电流能使磁针偏转,这种作用称为电流的磁效应。 2.电和磁是一对和谐对称的自然现象。 3.利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象。 4.电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。课 堂 练 习 1.奥斯特实验要有明显的效果，通电导线必须____________放置。
2. 1831年8月29日， ______________发现了电磁现象；把两个线圈绕在同一个铁环上，一个绕圈接到__________，另一个线圈接入_____________________ ，在给一个线圈____________________或___________________的瞬间，发现了另一个线圈中也出现了____________________ 。 南北 法拉第电源电流表通电断电电流 3.法拉第把引起电流的原因概括为五类：_________________ 、 __________________ 、____________________、 _________________ 、_________________________________。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课后习题答案1.解答：奥斯特实验,电磁感应等。 2.解答：电路是闭合的,导体切割磁感线运动。课件49张PPT。导 入 新 课电从何而来？答案就在节！！！！ 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感应电流的产生条件 重走法拉第之路 （experiment & exploring）第二节 探究感应电流的产生条件1.知识与技能
知道产生感应电流的条件。
会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。 教 学 目 标2.过程与方法 通过实验探究过程，培养和强化学生科学探究的基本思想和理性分析方法。
通过探究性实验之间逻辑关系的分析，使学生感悟“由现象到本质”的实验设计思想。 3.情感态度与价值观
经历科学探究的过程，培养学生的科学态度和科学精神。
通过科学进步和科技成果对生产生活方式的改变，激发学生热爱科学、热爱祖国的优秀品质！教学重、难点教学重点
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。 1.实验观察
2.分析论证
3.归纳结论 本 节 导 航1.实验观察知识回顾：磁通量 法拉弟设想：把绕在磁铁上的导线和电流表连接起来组成一个闭合电路，结果发现指针不偏转，不能产生电流，换用强的磁铁或换用更灵敏电流表，也没有电流。
怎样才能产生电流呢？我们通过几个实验来说明这个问题吧。三类典型实验情境磁场和导体都不动，磁场变化。
导体不动，磁场动。
磁场动，导体不动。实验一：磁场不动，导体运动 ——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。 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。表 1 现象分析：导体不切割磁力线时，电路中没有电流；而切割磁力线时闭合电路中有电流。回忆磁通量定义Φ＝BS（师生讨论）对闭合回路而言，所处磁场B未变，仅因为导体棒的运动使回路在磁场中部分面积变了，使穿过回路的磁通变化，故回路中产生了感应电流。概括与总结： 当闭合电路的部分导体切割磁感线时，导体中就有感应电流产生 还有哪些情况可以产生感应电流呢？实验二：导体不动，磁场运动
——向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出 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，如图4.2-2所示。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。图4.2-2研究对象：由线圈,电流表构成的闭合回路。 磁场提供：条形磁铁。观察实验，记录现象 表 2 现象分析：如图，（师生讨论）对线圈回路，当线圈与磁铁有沿轴线的相对运动时，所处磁场B因磁铁的远离和靠近而变化，而S未变，故穿过线圈的磁通变化，产生感应电流，而当磁铁不动时，线圈处B,S不变，故无感应电流。 ，概括与总结： 当线圈中的磁场发生变化时，线圈中就有感应电流产生。实验三：磁场和导体都不动，磁场变化。
——模仿法拉第的实验 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。 移动变阻器滑片（或通断开关）观察电流表指针是否偏转？研究对象：线圈B和电流表构成的闭合回路 磁场提供：通电线圈A表 3 现象分析：对线圈B，滑片移动或开关通断，引起A中电流变，则磁场变，穿过B的磁通变 ，故B中产生感应电流。当A中电流稳定时，磁场不变，磁通不变则B中无感应电流。结论与实验二相同： 当线圈中的磁场发生变化时，线圈中就有感应电流产生。 （1）闭合电路中一段直导线在磁场中做割磁感线运动时，电路中有电流 。 （2）条形磁铁和线圈有沿轴线的相对运动时，线圈中有电流。 （3）原副线圈有沿轴线的相对运动时，线圈中有电流。
（4）原副线圈没有相对运动，但通过原线圈的电流有变化。 不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。2.分析论证 “磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。试以上面三个演示实验为例，对以上结论进行分析论证。 演示实验1：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：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）磁场变强磁场变弱由于磁铁的插入与抽出，线圈中磁场的强弱在变化。 演示实验3：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）磁通量变大磁通量变小 由于线圈A中电流的变化，磁场也在变化3.归纳结论 大家回想一下什么是磁通量？说出磁通量的物理意义以及引起磁通量变化的因素。 一个面积为S的平面垂直一个磁感应强度为B的匀强磁场放置，则B与S的乘积叫做穿过这个面的磁通量。
物理意义：磁通量表示穿过这个面的磁感线条数。对于同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁场越强，穿过它的磁感线条数越多，磁通量就越大。当它跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过它，则磁通量为零。 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。 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（或感应电动势）。产生感应电流的必要条件：（1）闭合电路
（2）磁通量发生变化摇绳能发电吗？ 长约十米的导线与一电流表形成闭合回路。两个同学迅速摇动这条电线，可以发电吗?简述你的理由课外不妨试一试动画：楞次定律课 堂 小 结 1.当闭合电路的部分导体切割磁感线时， 导体中就有感应电流产生。 2.当线圈中的磁场发生变化时，线圈中就有 感应电流产生。
3.原副线圈有沿轴线的相对运动时，线圈中有电流。
4.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（或感应电动势）。课 堂 练 习 1.关于感应电流，下面说法正确的是（ ） 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 只要闭合电路中有部分导线做切割磁感线运动，导体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干线运动，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 2.产生感应电流的必要条件:____________________ _________________________________ 3.只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有_____________________________ 4.当线圈中_____________________的时候，线圈中就有感应电流产生。感应电流闭合电路磁通量发生变化磁场发生变化课后习题答案 1.解答：
（1）不产生感应电流
（2）不产生感应电流 （3）产生感应电流
2.解答:由于弹簧线圈收缩时,面积减小,磁通量减小,所以产生感应电流。
3.解答:在线圈进入磁场的过程中,线圈中产生感应电流;在线圈离开磁场的过程中,线圈中产生感应电流;当整个线圈都在磁场中时,不产生感应电流。 4.解答：当线圈远离导线移动时，由于线圈所在位置的磁感应强度不断减小，所以穿过线圈的磁通量不断减小，线圈中产生感应电流.当导线中的电流逐渐增大或减小时，线圈所在位置的磁感应强度也逐渐增大或减小，穿过线圈的磁通量也随之增大或减小，所以线圈中产生感应电流 5.解答：如果使铜环沿匀强磁场的方向运动，由于穿过铜环的磁通量不发生变化，所以，铜环中没有感应电流产生；如果使铜环在不均匀磁场中移动，由于穿过铜环的磁通量发生变化，所以，铜环中有感应电流产生。
6.解答：乙、丙、丁三种情况下，可以在线圈B中观察到感应电流。
7.解答：B=BOl/l+vt课件47张PPT。导 入 新 课说明：线圈中产生了电流。 如右图灵敏电流计显示，当条形磁体在线圈中上下运动时，指针发生了偏转。（1）为什么在线圈中有电流？
（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方向呢？从这节课开始，我们就来学习这方面的知识。第三节 楞次定律 教 学 目 标1.知识与技能
通过实验探究得出感应电流与磁通量变化的关系，并会叙述楞次定律的内容。
体会楞次定律内容中“阻碍”二字的含义，感受“磁通量变化”的方式和途径。
通过实验现象的直观比较，进一步明确感应电流产生的过程仍能遵循能量转化和守恒定律。2.过程与方法 观察实验，体验电磁感应现象中感应电流存在方向问题。
尝试用所学的知识，设计感应电流方向的指示方案，并动手实验操作。
关注实验现象的个性，找出实验现象的共性，并总结出规律，培养学生抽象思维能力和创新思维能力。3.情感态度与价值观
热情:在实验设计,操作过程中逐步积蓄探究热情,培养学生勇于探究的精神。
参与:养成主动参与科学研究的良好学习习惯。
交流:在自由开放平等的探究交流空间,能互相配合,互相鼓励,友好评价,和谐相处。
哲学思考:能够用因果关系和矛盾论的辨正观点认识楞次定律。教学重、难点教学重点
楞次定律探究实验设计和实验结果的总结。
教学难点
感应电流激发的磁场与原来磁场之间的关系。
定律内容表述中“阻碍”二字的理解。 本 节 导 航1.理解楞次定律
2.楞次定律的应用
3.右手定则1.理解楞次定律楞次简介 楞次(Heinrich Friedrich Emil Lenz)
是俄国物理学家，1804年2月12日生于爱
沙尼亚多尔巴脱。他是彼得堡科学院院士，1834年起兼圣?彼得堡大学物理教授。
楞次从青年时代开始研究电磁感应1831Michael Faraday发现电磁感应时，没有确定感应电流的方向。1834年Lenz研究电磁感应得到“楞次定律”。并独立地发现了电流的热效应规律——焦耳—楞次定律。
1865年2月10日楞次在罗马逝世。 （1）查明电流表指针偏转方向、电流方向、线圈绕向三者之间的关系 （2）实验演示并记录
（3）规律总结 （4）准确记忆楞次定律的具体内容 （1）查明电流表指针偏转方向、电流方向、线圈绕向三者之间的关系第一次记录第二次记录第三次记录第四次记录（2）实验演示并记录向下
向下
增加
向右
逆时针
向上
相反
阻碍增加向下
向上
减小
向左
顺时针
向下
相同
阻碍减小向上
向下
增加
向左
顺时针
向下
相反
阻碍增加向上
向上
减小
向右
逆时针
向上
相同
阻碍减小 ●凡是由磁通量的增加引起的感应电流，感应电流激发的磁场就阻碍原来磁通量的增加； ●凡是由磁通量的减少引起的感应电流，感应电流激发的磁场就阻碍原来磁通量的减少；
●感应电流激发的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。（3）规律总结 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。（4）准确记忆楞次定律的具体内容●谁起阻碍作用——感应磁场
●阻碍的是什么——原磁场的磁通量变化
●怎样阻碍——“增反减同”,来“拒”去“留”
●阻碍的结果怎样——减缓原磁场的磁通量的变化理解“阻碍”含义时要明确： （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） 当手持条形磁铁使它的一个磁极靠近闭合线圈的另一端时，线圈中产生了感应电流，获得了电能。从能量守恒的角度看，这必定有其他形式的能在减少，或者说，有外力对磁体——线圈这个系统做了功。
你能不能用楞次定律作出判断，手持磁体运动时我们克服什么做了功？ 结论：外力克服磁体和螺线管之间作用力做功的过程就是能量转化的过程;否则,能量将无法转化或能量不守恒！ 把磁体移近螺线管时，外力要克服磁体和螺线管间的斥力做功；让磁体离开螺线管时，外力要克服磁体和螺线管间的吸引力做功。你能从能量转化和守恒的角度解释这一现象吗？如果感应电流不是按照楞次定律所确定的方向流动，而是相反，那将会出现什么情况？2. 楞次定律的应用（1）基本理解
（2）加深理解
（3）使用步骤
（4）应用举例 ● 楞次定律是判定感应电流方向更普遍的方法，特别对感生的电磁感应现象更有效。
● “右手定则”是应用楞次定律中的特例，对动生的电磁感应使用起来更简便。
● 特别申明：楞次定律比较难，要求大家努力学、仔细推敲、琢磨。（1）基本理解 ● 两个磁场：原磁场及感应电流的磁场。
● 因果关系：原磁场磁通量的变化是因；感应电流的产生是果。
● 阻碍关系：感应电流的“磁场”阻碍原磁场的“磁通量的变化” 。
● 怎样阻碍：增反减同。
● 阻碍不是阻止:“阻碍”只能是原磁通量的变化变慢，但磁通量仍在变化。（2）加深理解● 明确原磁场的磁感线分布特点及其方向；
● 明确穿过闭合电路的磁通量变还是不变?怎样变？
● 根据楞次定律判断感应电流的磁场方向。（增反减同）
● 利用安培定则（右手螺旋定则），逆向确定感应电流方向。（3）使用步骤 例1.如图所示,光滑水平导轨处于竖直向下的匀强磁场B中,导体棒ab、cd静置于导轨上,并于导轨垂直,当cd在外力F作用下,以速度V匀速运动时
求:(1)闭合电路中的感应电流方向？
(2)导体棒ab的运动方向？（4）应用举例 解:①判断原磁场的方向。磁铁N极向下,可判断出穿过线圈的磁场方向向下。 ②根据安培定则，由感应电流的方向可判断出感应电流的磁场方向也向下。
③穿过线圈的原磁场与感应电流的磁场方向相同，由楞次定律可判断出穿过线圈的磁通量减少。 例2.如图所示,已知线圈中的感应电流的方向,试判断条形磁铁是向上运动,还是向下运动？因此，可判断出条形磁铁是向上运动的 例3.甲、乙两块完全相同的电流表如图连接。若向右拔动乙表指针,求：甲表指针怎样偏转？ 理论分析：向右拔动乙表指针产生感应电流,而感应电流又要阻碍向右拔动。感应电流方向应该是从乙表“—”端流进，“+”端流出。此时，感应电流使甲表指针偏转,甲表指针左偏。
注意：电流从那边进，指针向那边偏(实验验证)。 例4：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。3. 右手定则 伸开右手，四指并拢且与拇指垂直；让磁感线垂直穿入手心，拇指指向速度方向，四指指向感应电流的方向。右手定则示意图X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X
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X X X X X X X X X X X （1）右手定则是判定导体棒切割磁感线产生感应电流方向的。 （2）右手定则与楞次定律判断结果相同。在判定部分导体在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流时，右手定则更为简便。X X X X X
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X X X X X
X X X X X
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×·判断电流I方向判断电流I方向判断速度V方向判断磁场B方向 两个通电的直导线平行放置，如图所示，线框从左移动到右边的过程中，线框中感应电流的方向如何？电流方向不变，为顺时针方向。X X X X X
X X X X X
X X X X X
X X X X X
线圈绕轴转动判断感应电流I的方向X X X X
X X X X
X X X X。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。
要使小环中产生如图所示的电流,大环中的电流方向如何?大小如何变化?大环中的电流顺时针方向且变大大环中的电流逆时针方向且变小动画：楞次定律1.楞次定律是普遍适用的。
2.导体切割磁感线时用右手定则方便。
3.磁铁和线圈作相对运动时用“来拒去留”方便。课 堂 小 结 1.如图所示，导线ab和cd相互平行，试确定在开关闭合和断开的瞬间，导线cd中感应电流的方向。课 堂 练 习 2.如图所示，把一条形磁铁从闭合螺线管的右端插入，试判断螺线管里产生感应电流的方向。Nv 3.如图，金属棒ab在匀强磁场中沿金属框架向右匀速运动，用右手定则和楞次定律两种方法判定ab导体中感应电流的方向。 4.一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？ 5.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？ 6.如图2—1所示，光滑固定导体轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（ ）
A．P、Q将互相靠拢
B．P、Q相互相远离
C．磁铁的加速度仍为g
D．磁铁的加速度小于gMNPQN 1.解答：从左侧看，感应电流沿顺时针方向。
2.解答：当闭合开关时，感应电流方向是由D到C。当断开开关时，感应电流方向是由C到D。
3.解答：线框ABCD中感应电流方向：A B C D,线框ABEF中感应电流方向：A B F E,可以用这两个先框中的任意一个判定导体AB中毒感应电流方向。
4.解答：从A到B：从上向下看为逆时针方向；从B到C：从上向下看也为逆时针方向。课后习题答案 5.解答： （1）有感应电流
（2）没有感应电流
（3）有感应电流
（4）当合上开关S的一瞬间，线圈P的左端为N极；当打开开关S的一瞬间，线圈P的右端为N级。 6.解答：用磁铁的任一极（如N极）接近A环是，穿过A环中的磁通量增加，根据楞次定律，A环将产生感应电流，阻碍磁铁与A环接近，A环将远离磁铁;同理，当磁铁远离A环是，A环中产生感应电流的方向将阻碍A环与磁铁远离，A环将靠近磁铁。由于B环是断开的，无论磁铁接近或远离B环，都不会在B环中形成感应电流，所以B环将不移动。X X X D X
X X X X
C
X X X X 7.解答： （1）圆盘中任意一根半径CD都在切割磁感线，这半径可以看成一个电源，根据右手定则可以判断，D点的电势比C点高，也就是说，圆盘边缘上的电势比圆心电势高，在CD之间接上用电器，转动的圆盘就可以为用电器供电。
（2）根据右手定则判断，D点电势比C点高，所以流过电阻R的电流方向自下向上。课件47张PPT。导 入 新 课亚洲最大的风力发电站新疆风力发电站 据前面所学,电路中存在持续电流的条件是什么？（1）闭合电路（2）有电源 那电磁感应现象中的电源在哪、电动势又为多少呢？ 什么叫电磁感应现象？产生感应电流的条件是什么？利用磁场产生电流的现象产生感应电流的条件是：（1）闭合电路（2）磁通量变化第四节 法拉第电磁感应定律1.知识与技能
知道感应电动势,及决定感应电动势大小的因素。
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。
理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。
知道E=BLvsinθ如何推得。
会用解决问题。 教 学 目 标经历学生实验，培养学生的动手能力和探究能力．
推导导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。2.过程与方法3.情感态度与价值观
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。 通过比较感应电流、感应电动势的特点引导学
生把握主要矛盾。教学重点掌握法拉第电磁感应定律及应用。平均电动势与瞬时电动势区别。培养学生空间思维能力和通过观察、实验寻找物理规律的能力。理解感应电动势的大小与磁通变化率的关系。教学难点1.电磁感应定律
2.导线切割磁感线时的感应电动势
3.反电动势1.电磁感应定律试从本质上比较甲、乙两电路的异同。相同点：两电路都是闭合的，有电流不同点：甲中有电池（电源） 乙中有螺线管（相当于电源） 有电源就有电动势。（1）在电磁感应现象中产生的电动势称感应电动势
（2）产生感应电动势的那部分导体相当于电源感应电动势的大小跟哪些因素有关？提出问题 既然闭合电路的磁通量发生改变就能产生感应电动势,那么感应电动势大小与磁通量的变化是否有关呢？猜想或假设 感应电动势E的大小与磁通量的变化量△φ有关。也与完成磁通量变化所用的时间△t有关。 也就是与磁通量变化的快慢有关（而磁通量变化的快慢可以用磁通量的变化率表示△φ/△t ）探究感应电动势大小与磁通量变化的关系 如图1导线切割磁感线,产生感应电流,导线运动的速度越快、磁体的磁场超强,产生的感应电流越大。 如图2向线圈插入条形磁铁,磁铁的磁场越强、插入的速度越快,产生的感应电流就越大。现象 （1）当时间△t相同时,磁通量变化△φ越大,感应电流就越大,表明感应电动势越大。 （2）当磁通量变化△φ相同时,所用时间△t越短,感应电流就越大,表明感应电动势越大。 感应电动势的大小跟磁通量变化△φ和所用时间△t都有关.结论磁通量φ 磁通量变化ΔΦ 磁通量的变化率 磁通量：φ表示穿过某一面积的磁感线的条数
磁通量变化：△φ=φ2—φ1
磁通量变化率：区别 ，产生感应电动势的条件是什么？ 发现：S断开，回路中无电流，由图（2）知电动势依然还有！ 产生感应电动势的条件: 回路中的磁通量发生变化．分析 法拉第总结了感应电动势与磁通量变化之间的关系，得到了法拉第电磁感应定律。 法拉第（1791—1876）是英国著名的物理学家、化学家。他发现了电磁感应现象，提出电场和磁场的概念。场的概念对近代物理的发展的重大意义。 电路中的感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。（式中物理量都取国际单位）注意：公式中Δφ应取绝对值,不涉及正负. 若闭合电路是一个n匝线圈，则相当于n个相同的电源串联，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，所以整个线圈的感应电动势为 实际工作中,为了获得较大的感应电动势,常常采用几百匝甚至几千匝的线圈一切电磁感应现象平均感应电动势一般不等于初态与末态电动势的平均值。 法拉第电磁感应定律告诉我们:电能的产生一定是以消耗其他形式的能量为代价的.
今天,我们使用的电能从各种形式的能转化而来:水力发电,风力发电,火力发电……电磁感应现象中能量是守恒的新西兰地热发电站 2.导体切割磁感线时的感应电动势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。aRL设：ab向右匀速运动了t秒.Δφ=BΔS=BLVt面积增加了ΔS=Ld=LVtΔS根据:E=Δφ/Δt得:E=BLV注：本题在证明时，设V与LB都垂直。 当导线L垂直于磁场B，并以速度V垂直于L和B作切割磁感线运动时，导线上产生的感应电动势：E=BLV。在国际单位制中：
B——特斯拉
L——米
V——米/秒
E——伏特 当导线切割速度V于磁感线不垂直时，如何求感应电动势？BVL等效替代法V∥V⊥αV的效果与V⊥
的效果相同. 所以,当导线的切割速度V与磁场成α角时,产生的感应电动势E=BLVsinα（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）
（4）α为v与B夹角公式的比较 （1）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。
区别:联系： 公式①中的时间趋近于0时,E就为瞬时感应电动势
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导体切割磁感线运动的若干图景①部分导体在匀强磁场中的相对平动切割②部分导体在匀强磁场中的匀速转动切割③闭合线圈在匀强磁场中转动切割3.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安培力方向
转动速度方向电动机 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？ 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。 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？ 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。动画：电磁感应课 堂 小 结 1.导体做切割磁感线运动时，感应电动势可由 δ=Blvsinθ确定．
2.穿过电路的磁通量发生变化时，感应电动势由法拉第电磁感应定律确定，即E=ΔΦ/Δt 3.感应电动势就是电源电动势．有关闭合电路相关量的计算在这里都适用．
4.同学们应该会证明单位关系：V＝Wb／S． 1.应用楞次定律判断感应电流的方向，一般步骤是：首先要明确___________________，其次要明确_________________________________________________ 再次根据楞次定律确定____________________________最后利用______________确定感应电流的方向。原磁场的方向 穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少 安培定则 感应电流的磁场方向 A、a B、b C、c D、d A 当长直导线中的电流减小时，它在其周围产生的磁场将减弱，两导体环中的磁通量亦将减少。因而，两环中产生感应电流的原因都是穿过其中的磁通量在减少，所产生的感应电流的结果必将“反抗磁通量的减少”。又因越靠近直导线处，磁场越强，所以，导体环和 b 都向直导线靠近。即环向右移动， b 环向左移动。 3.如图所示，当长直导线中电流减小时，两轻质闭合导体环 a、b 将如何运动？5.解答：因为线圈绕oo’轴转动时，线圈长为L2的边切割磁感线的速度变化，感应电动势因而变化。根据公式E=Blvsinθ和v=wr有E=BL1L2wsinθ。因为S=L1L2，θ=90，所以E=BSW。
6.解答：（1）4 （2）2
7.解答：管中有导电液体流过时，相当于一段长为d的导体在切割磁感线，产生的感应电动势E=Bdv。液体的流量Q=v 即液体的流量与电动势E的关系是Q=课件48张PPT。法拉第电机 在电磁感应现象中，由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，本节课我们就一起来学习感应电动势产生的机理。第五节 电磁感应规律的应用1.知识与技能
了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。
了解感生电动势和动生电动势产生的原因。
能用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算。 教 学 目 标通过探究感生电动势和动生电动势产生的原因, 培养学生对知识的理解和逻辑推理能力。 用实验的方法引入新课，激发学生的求知欲。
通过用旧知识分析新问题弄清涡流的产生。2.过程与方法3.情感态度与价值观
体验实验的乐趣，引发学生去分析问题、解决问题。 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。 教学重、难点教学重点
感生电动势和动生电动势。 教学难点
感生电动势和动生电动势产生的原因。 1.电磁感应现象中的感生电场
2.电磁感应现象中的洛伦兹力1.电磁感应现象中的感生电场●导体在磁场中切割磁感线产生的电动势与什么因素有关,表达式是什么,它成立的条件又是什么？ 答:导体在磁场中切割磁感线产生的电动势的大小与导体棒的有效长度、磁场强弱、导体棒的运动速度有关,表达式是E= BLvsinθ，该表达式只能适用于匀强磁场中。●法拉第电磁感应定律的内容是什么？数学表达式是什么？ 由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同,一般分为两种：一种是磁场不变,导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势,这种电动势称作动生电动势,另外一种是导体不动,由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作感生电动势。 电路中电动势的作用是某种非静电力对自由电荷的作用。 每一个电动势都对应有一种非静电力 ——正是由于非静电力做功把其它形式的能转化为电能。 问题:感应电动势对应的非静电力是一种什么样的作用?麦克斯韦:磁场变强感应电场----- 充当了 “非静电力”的作用●产生感生电动势------电源 产生感应电动势的电路-----内电路 它与外电路连接----闭合电路
●感应电场是产生感应电流或感应电动势的原因. 感应电场的方向----由楞次定律判断. 内电路中的电流方-----就是感应电场的方向 （1）产生：磁场变化时会在空间激发电场，闭合导体中的自由电子在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。
（2）定义：由感生电场产生的感应电动势成为感生电动势。
（3）感生电场方向判断：右手螺旋定则。 在空间出现如图所示的闭合电场，电场线为一簇闭合曲线，这可能是（ ）
A 沿AB方向磁场在迅速减弱
B 沿AB方向磁场在迅速增强
C 沿BA方向磁场在迅速减弱
D 沿BA方向磁场在迅速增强 分析：根据电磁感应，闭合回路中的磁通量变化时，使闭合回路中产生感应电流，该电流可用楞次定律来判断，根据麦克斯韦电磁理论，闭合回路中产生感应电流，使因为闭合回路中受到了电场力的作用，而变化的磁场产生电场，与是否存在闭合回路没有关系，故空间磁场变化产生的电场方向，仍可用楞次定律来判断，四指环绕方向即感应电场的方向，由此可知AC正确。 点评：已知感应电场方向求原磁通量的变化情况的基本思路是：感应电场的方向 感应磁场的方向 磁通量的变化情况2.电磁感应现象中的洛伦兹力 ●导体切割磁感线时也会产生感应电动势,该电动势产生的机理是什么?
●导体切割磁感线产生的感应电动势的大小与哪些因素有关?
●它是如何将其它形式的能转化为电能的? （1）自由电荷会随着导体棒运动,并因此受到洛伦兹力。导体中自由电荷的合运动在空间大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷。分析与解答:
（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）导体棒一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去?为什么?分析与解答:
（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. （4）如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的?
分析与解答:
导体棒中电流是由D指向C的。此时导体棒可以看作是一个电源，导体棒切割磁感线产生了动生电动势。 从能的角度定量了解动生电动势（3）导体棒的哪端电势比较高?分析与解答：
C端电势高. （1）产生：导体切割磁感线运动产生动生电动势
（2）大小：E=BLv（B的方向与v的方向垂直）
（3）动生电动势大小的推导： 如图所示， ab棒处于匀强磁场中，磁感应强度为B，垂直纸面向里，棒沿光滑导轨以速度v匀速向右滑动，已知导轨宽度为L，经过时间t由M运动导N.故动生电动势大小为E=BLv。 （5）动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力的分力. （4）由于导体的运动(切割磁感线)而产生的感应电动势叫动生电动势. 注意：动生电动势与洛伦兹力有关，但洛伦兹力始终不做功 导体在磁场中切割磁感线时，产生动生电动势，它是由于导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而引起的。
如图所示，一条直导线CD在匀强磁场B中以速度v向右运动，并且导线CD与B、v的方向垂直，由于导体中的自由电子随导体一起以速度v运动，因此每个电子受到的洛伦兹力为： F洛=Bev F的方向竖直向下，在力F的作用下，自由电子沿导体向下运动，使导体下端出现过剩的负电荷，导体上端出现过剩的正电荷，结果使导体上端D的电势高于下端C的电势，出现由D指向C的静电场，此电场对电子的静电力F’的方向向上，与洛伦兹力F方向相反，随着导体两端正负电荷的积累，电场不断增强， 当作用在自由电子上的静电力与电子受到的洛伦兹力相平衡时，DC两端产生一个稳定的电势差如果用另外的导线把CD两端连接起来，由于D段的电势比C段的电势高，自由电子在静电力的作用下将在导线框中沿顺时针流动，形成逆时针方向的电流，如图乙所示，电荷的流动使CD两端积累的电荷不断减少，洛伦兹力又不断使自由电子从D端运动到C端从而在CD两端维持一个稳定的电动势。 可见运动的导体CD就是一个电源，D端是电源的正极，C端是电源的负极，自由电子受洛伦兹力的用，从D端搬运到C端，也可以看做是正电荷受洛伦兹力作用从C端搬运到D端，这里洛伦兹力就相当于电源中的非静电力，根据电动势的定义，电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到电源的正极非静电力所做的功，作用在单位电荷上的洛伦兹力为： F=F洛/e=Bv
于是动生电动势就是：
E=FL=BLv动生电动势感生电动势特点磁场不变，闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中磁通量变化闭合回路的任何部分都不动，空间磁场变化导致回路中磁通量变化原因由于S变化引起回路中?变化非静电力是洛仑兹力的分力，由洛仑兹力对运动电荷作用而产生电动势变化磁场在它周围空间激发感生电场，非静电力是感生电场力，由感生电场力对电荷做功而产生电动势方向
的来源
非静电力楞次定律楞次定律或右手定则应用实例---电子感应加速器电子感应加速器是用感生电场来加速电子的一种设备。 它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁场中安置一个环形真空管道作为电子运行的轨道。当磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。 如何使电子维持在恒定半径为R的圆规道上加速，这对磁场沿径向分布有一定的要求，设电子轨道出的磁场为B，电子做圆周运动时所受的向心力为洛伦兹力，因此：
eBv=mv2/R
m v=Re B
也就是说，只要电子动量随磁感应强度成正比例增加，就可以维持电子在一定的轨道上运动。动画：动生电动势动画：感生电动势动画：电磁场 1.感生电场的方向与感应电流的方向和感应电动势的方向都相同。 2.电磁感应中因导体切割磁感线产生感应电动势。其非静电力是洛伦兹力。 3.静电场是由电荷产生的电场，感生电场是由变化的磁场产生的电场。 4.由于导体的运动(切割磁感线)而产生的感应电动势叫动生电动势。课 堂 练 习减速C DA 4.在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒以水平速度沿与杆垂直的方向抛出，设棒在运动过程中不发生转动，空气阻力不计，则金属棒在做平抛运动的过程中产生的感应电动势（ ）
A 越来越大 B 越来越小
C 保持不变 D 无法判断C课后习题答案 1.解答：根据导线切割磁感线产生感应电动势的公式E=BLV，该机两翼尖间的电势差为E=4.7×10-5×12.7×0.7×340 V=0.142V 根据右手定则可知，从驾驶员角度来说，左侧机翼电势高。 2.解答： （1）50V （2）感应电场的方向为逆时针方向 （3）A端
3.解答：（1）等效电路图如图所示 （2）通过R的电流方向从上到 下,大小为1A （3）通过MN的电流方向为自N到M，通过PQ的电流方向为自Q到P。 4.解答：（1）2:1
（2）4:1
（3）2:1 课件51张PPT。导 入 新 课 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？ 法拉第发现电磁感应现象的第一个成功试验就是互感现象。 到底什么是互感？自感又是怎么回事呢？这节课我们就来学习这方面的内容。第六节 互感和自感1.知识与技能
知道互感与自感现象都是常见的电磁感应现象。 知道自感电动势的大小由什么因素决定，并理解自感电动势的作用，能解释相关现象。 知道自感系数的单位、决定因素。 教 学 目 标2.过程与方法 利用已知知识发现问题，提出问题以及设计解决问题的方法，产生创新和设计的冲动。 了解互感现象和自感现象，以及对它们的利用和防止。培养学生客观全面认识问题的能力。 能够通过电磁感应的有关规律分析通电、断电自感现象的成因及磁场的能量转化问题。 3.情感态度与价值观 体验用已知知识去探索未知规律的乐趣，增强成就感。 通过电磁感应的有关规律分析通电、断电自感现象的成因及磁场的能量转化问题。 教学重、难点教学重点
自感电动势的作用
教学难点
断电自感过程对小灯泡闪亮一下的原因解释 1.互感现象
2.自感现象 3.自感系数 4.磁场的能量 本 节 导 航1.互感现象 当线圈1中的电流变化时,所激发的磁场会在它邻近的另一个线圈2中产生感应电动势。这种现象称为互感现象。该电动势叫互感电动势。 互感电动势与线圈电流变化快慢有关；与两个线圈结构以及它们之间的相对位置和磁介质的分布有关。 M21、M12是比例系数,M21称为线圈1对线圈2的互感系数，M12称为线圈2对线圈1的互感系数。从能量观点可以证明两个给定的线圈有： M 就叫做这两个线圈的互感系数，简称为互感。 互感仅与两个线圈形状、大小、匝数、相对位置以及周围的磁介质有关。 单位：亨利 H[W/A] 豪亨 1H=103mH互感系数的计算： ①假设线圈中的电流I ； ②求另一个线圈中的磁通量∮m ； ③由定义求出互感系数M。 对于上述的由两个线圈构成的电子元件称为变压器或电流互感器。由法拉第电磁感应定律可知： 线圈1电流变化在线圈2中产生的互感电动势:线圈2电流变化在线圈1中产生的互感电动势:问：下列几种情况互感是否变化？
（1）线框平行直导线移动；
（2）线框垂直于直导线移动；
（3）线框绕 OC 轴转动；
（4）直导线中电流变化. 例.一长直螺线管，单位长度上的匝数为n0,另一半经为r的圆环放在螺线管内，圆环平面与管轴垂直。求螺线管与圆环的互感系数。解：设螺线管内通有电流i1，螺线管内磁场为B1。通过圆环的全磁通为由互感系数的定义式解: 设长直导线通电流I 例.在磁导率为 的均匀无限大的磁介质中, 一无限长直导线与一宽长分别为 和 的矩形线圈共面。直导线与矩形线圈的一侧平行,且相距为 。
求二者的互感系数.2.自感现象 在做右图的实验时，由于线圈A中电流的变化，它产生的磁通量发生变化，磁通量的变化在线圈B中激发了感应电动势。 ——互感。 思考：线圈A中电流的变化会引起线圈A中激发感应电动势吗？ 对于单一的线圈，当线圈中电流发生变化时，线圈中的磁通量也会发生变化，并在线圈中产生电动势。把这种现象称为自感。自感电动势有阻止线圈两端的电流变化的趋势。 这是由于线圈中的电流在线圈周围产生一个磁场，电流变化时，磁场也发生变化。并在线圈中激发感应电动势。 当线圈中电流变化时，它所激发的磁场通过线圈自身的磁通量也在变化，使线圈自身产生感应电动势的现象叫自感现象。该电动势称为自感电动势。 现象：在实验中，两并联支路中的电阻与电感的纯电阻相同，当电键K闭合时，灯泡B立刻点亮，而灯泡A为渐亮过程。 分析：这是由于电键 K 闭合瞬间，电路中电流发生变化，在线圈L中产生自感电动势，阻止支路中的电流变化，电流是渐变的。自感现象对电路的影响 ——观察两个实验演示实验一：开关闭合时的自感现象要求和操作： 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？
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。分析： 接通电路的瞬间,电流增大,穿过线圈的磁通量也增加,在线圈中产生感应电动势，由楞次定律可知,它将阻碍原电流的增加,所以A1中的电流只能逐渐增大,A1逐渐亮起来。
线圈中出现的感应电动势只是阻碍了原电流的变化（增加）,而非阻止,所以虽延缓了电流变化的进程,但最终电流仍然达到最大值,A1最终达到正常发光。 按图连接电路。开关闭合时电流分为两个支路，一路流过线圈L，另一路流过灯泡A。灯泡A正常发光，把开关断开，注意观察灯泡亮度演示实验二：开关断开时的自感现象要求：线圈L的电阻较小
现象：开关断开时，灯A先更亮后再熄灭分析： 电路断开时，线圈中的电流减小而导致磁通量发生变化，产生自感电动势阻碍原电流的减小，L中的电流只能从原值开始逐渐减小，S断开后，L与A组成闭合回路，L中的电流从A中流过，所以A不会立即熄灭，而能持续一段发光时间．用电路图分析实验二3.自感系数 考虑一闭合回路，设其中电流为I。由毕—萨定律知道，线圈在空间激发的磁感应强度与I成正比，因此，穿过回路本身的磁通量也与I成正比，即称 L为自感系数,简称自感或电感。 物理意义：一个线圈中通有单位电流时，通过线圈自身的磁通链数，等于该线圈的自感系数。 实验表明，L与回路的形状、大小以及周围介质的磁导律有关。回路自感的数值上等于回路中的电流为单位值时通过这回路所围面积的磁通量。 N匝线圈时，上式应改写为： 单位：亨利H，毫亨 m H 1H=103mH
注意：自感系数与电流无关，只决定于线圈本身性质——几何尺寸、匝数、介质。自感系数的计算： ①假设线圈中的电流I； ②求线圈中的磁通量?m； ③由定义求出自感系数L。 长度=l,
截面=S,
匝数=n,
磁导率=μ
这说明了，无铁芯线圈的自感系数只决定于线圈本身，于线圈中的电流大小无关。长直螺线管的自感系数同轴电缆的自感同轴电缆的自感系数由法拉第电磁感应定律可知：当线圈自感系数不变时，自感电动势4.磁场的能量 由于载流线圈中具有磁场，所以线圈的能量也可以说是磁场的能量。 以载流长直螺线管为例：长直螺线管中插有磁导率为 ? 的磁介质，管内磁感应强度为：长直螺线管的自感系数为：磁场能量为由（2）（3） 从上三式中可看出磁场的能量只与磁场强度和磁场分布的空间有关。（1）动画：断电自感现象（先变亮后变暗）动画：断电自感现象（改变自感系数）动画：自感课 堂 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。
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 堂 练 习 1．自感现象是指____________________________________ 而产生的电磁感应现象
2．自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍流过导体电流的变化，当电流增大时，自感电动势的方向与原来电流的方向_______；当电流减小时，自感电动势的方向与原来电流的方向________。
3．自感电动势的大小与通过导体的电流的_________成正比 。相反由于通过导体本身的电流变化 相同变化率 3.一个线圈中的电流如果均匀增大，则这个线圈的（ ）
A 自感电动势将均匀增大 B 磁通量将均匀增大
C 自感系数均匀增大 D 自感系数和自感电动势都不变BD课后习题答案 1.解答： （1）当开关S断开后，使线圈A中的电流减小并消失时，穿过线圈B的磁通量减小，从而在线圈B中将产生感应电流。根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小，这样就使铁心中磁场减弱的慢些，即在开关S断开后一段时间内，铁心中还有逐渐减弱的磁场，这个磁场对衔铁D依然有力作用，因此，弹簧K不能立即将衔铁拉起。 （2）如果线圈B不闭合不会对延时效果产生影响。在开关S断开时，线圈A中电流减小并很快消失，线圈B中只有感应电动势而无感应电流，线圈中的磁场很快消失，磁场对衔铁D的作用力也很快消失，弹簧K将很快将衔铁拉起。 2.解答：当李辉把多用表的表笔和被测线圈断开时，线圈中的电流将减小，发生自感现象，会产生较大的自感电动式，两只表笔间有较高电压，“电了”刘伟一下，所以刘伟惊叫起来。当李辉再摸多用表的表笔时，由于时间经历的较长，自感现象基本“消失”。 3.解答： （1）当开关S由断开变闭合，A灯由亮变得更加明亮，B灯由亮变暗，直到不亮。 （2）当开关由闭合变为断开，A灯不亮，B灯由亮变暗，直到不亮。课件52张PPT。导 入 新 课 上一节课我们学习了两种特殊的电磁感应现象—互感和自感，现在我们继续来学习另一种特殊的电磁感应现象—涡流。 涡流在实际生活中有许多应用，比如：发电机、电动机和变压器等。当然涡流也有利和弊两个方面，我们如何去加以利用？如何去防止呢？这节课我们就学习这方面的知识第七节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动1.知识与技能
知道涡流是如何产生的。
知道涡流的利与弊，以及如何利用和防止涡流。 教 学 目 标2.过程与方法 用实验的方法引入新课激发学生的求知欲。
通过旧知识分析新问题弄清涡流的产生原因。
利用理论联系实际的方法加深理解涡流 。 3.情感态度与价值观
体验实验的乐趣，引发学生去分析问题，解决问题，提高其学习掌握知识的能力。
通过理论与实际相结合，提高学习情趣，培养其用理论知识解决实际问题的能力。教学重、难点教学重点
涡流的产生原因和涡流的作用。
教学难点
涡流的产生原因。1.涡流
2.电磁阻尼
3.电磁驱动 本 节 导 航1.涡流 前面我们讲过，根据麦克斯韦电磁场理论，当如右图所示的磁场变化时，导体中的自由电子就会在此电场力的作用下定向移动从而产生感应电流，这种感应电流是像旋涡一样的闭合的曲线，我们把它叫涡电流。 变压器在工作时，除了在原、副线圈产生感应电动势外，变化的磁通量也会在铁芯中产生感应电流。 一般来说，只要空间有变化的磁通量，其中的导体就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做涡流。实验1：
如图线圈接入220V交变电源，块状铁芯插入线圈中，让一名学生感知铁芯的变化。 现象：几分钟后学生感到铁芯变热。
解释：原来把块状的金属放在变化的磁场中或让它在磁场中运动时，金属块内将产生感应电流，这种电流在金属块内自成闭合电路，很像水的漩涡，因此叫做涡电流，简称涡流。 （1）金属块中的涡流也要产生热量,如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。 （2）涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律。由于整块金属的电阻通常很小，故涡流常常很大。 （3）涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律！（1）真空冶炼炉，高频焊接 冶炼金属的高频感应电炉就是利用高频交流电，通过线圈使装入冶炼炉内的金属中产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。焊接原理：
线圈中通以高频交流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，由于焊接缝处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起. 电源焊
接
处待焊接元件线圈导线 ， 交变电流的频率越高，它产生的磁场的变化就越快，根据法拉第电磁感应定律，在待焊接工件中产生的感应电动势就越大，感应电流就越大.而放出的电热与电流的平方成正比，所以交变电流的频率越高焊接处放出的热量越多.生活中的物理：电磁灶的工作原理 电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，将饭菜煮熟。（2）探雷器自制金属探测器 这种探雷器可以用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷。 探测地雷的探雷器是利用涡流工作的，士兵手持一个长柄线圈在地面上扫过，线圈中有变化的电流。探雷器是利用涡流制成的 如果地下埋着金属物品，金属中感应涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。 探雷器（3）安检门 机场的安检门可以探测人身携带的金属物品，道理和探雷器是一样的。 新型炉灶——电磁炉。
金属探测器：飞机场、火车站安全检查、扫雷、探矿。电磁炉 导体在产生涡流的过程中，涡流也会产生热量这样的话会造成很多的能源浪费，还可能烧坏电器！（例如在电动机和变压器里面）问题：里面铁芯的作用？ 变压器、电机的铁芯都不是整块金属，而是由许多相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成的，以减少涡流和电能的损耗，同时避免破坏绝缘层。铁芯的作用用硅钢片做变压器的铁芯 原因：上面的实验中，把块状铁芯换成硅钢片铁芯，再接通电源，几分钟后，通过学生感知，温度没有明显变化。 解释：涂有绝缘的薄硅钢片叠加的铁芯，在变化的磁场中，产生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，又因为硅钢片比普通的电阻大，可以进一步减小涡流损失，电动机和变压器的铁芯都不是整块金属。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。（1）增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。 （2）用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，因涡流而导致能量损耗称为涡流损耗。 涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。涡流损耗的计算需根据导体中的电磁场的方程式，结合具体问题的上述诸因素进行。 涡流检测适用于导电材料探伤，常见的金属材料可分为两大类：非铁磁性材料和铁磁性材料。后者为铜、铝、钛及其合金和奥氏体不锈钢；前者为钢、铁及其合金。它们的本质差别是材质磁导率μ约为1或远大于1?。在发电厂，除復水器等少量管道使用铜、钛、奥氏体不锈钢非铁磁性材料外，大量管道都采用钢管等铁磁性材料，典型的应用有省煤器、水冷壁等。脉 冲 涡 流 检 测 原理：脉冲涡流通常是以一定占空比的方波作为激励信号施加于初级线圈，当载有方波电信号的初级线圈接近导电材料或试件时，在导体中感应产生瞬变的涡流和再生磁场。瞬时涡流的大小、衰减状况与导体的电磁特性、几何形状及耦合状况相关，次级线圈（或电磁传感器）接收到的涡流再生磁场包含有被检测对象导电率、磁导率及形状尺寸的相关信息，据此可实现脉冲涡流的检测与评价。原理图：2.电磁阻尼分析电表线圈骨架的作用 如图（图一）所示，一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力的方向，安培力对线圈的运动有什么影响？图一 磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上（图二）。假定仪表工作时指针向右转动，铝框中感应电流沿什么方向？由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培力。安培力是沿什么方向的？安培力对铝框的转动产生什么影响？使用铝框做线圈骨架有什么好处？图二 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。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？连接两个接线柱的导线3.电磁驱动 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。 交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。动画：涡流动画：电磁阻尼摆动画：阻尼电子仪器课 堂 小 结 1.块状金属放在变化磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内产生的感应电流叫涡流。 2.涡流的防止
①增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。
②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 3.涡流的利用
①真空冶炼炉，高频焊接
②探雷器和安检门都是利用涡流制成的
③电磁灶课 堂 练 习 1.用来冶炼合金钢的真空__________ ，炉外有_________ ，线圈中通入___________________电流，炉内的金属中产生______________ ．涡流产生的________使金属熔化并达到很高的温度。
2.利用涡流冶炼金属的优点是整个过程能在__________中进行，这样就能防止__________________进入金属，可以冶炼高质量的__________ 。冶炼炉线圈周期性变化的涡流热量真空空气中的杂质合金 3.同样大小的整块金属和叠合的硅钢片铁芯放在同一变化的磁场中相比较（ ）
A 金属块中的涡流较大，热功率也较大
B 硅钢片中涡流较大，热功率也较大
C 金属块中涡流较大，硅钢片中热功率较大
D 硅钢片中涡流较大，金属块中热功率较大A课后习题答案 1.解答：当铜盘在磁极间运动时，由于发生电磁感应现象在铜盘中产生感应电流，使铜盘受到安培力作用，而安培力方向阻碍导体的运动，所以铜盘很快就停了下来。 2.解答：当条形磁铁的N极靠近线圈时，线圈中向下的磁通量增加，根据楞次定律可得，线圈中感应电流的磁场应该向上，再根据右手螺旋定则，判断出线圈中的感应电流的方向为逆时针方向（自上而下看）。感应电流的磁场对条形磁铁N极的作用力向上，阻碍条形磁铁向下运动。 当条形磁铁的N极远离线圈时，线圈中向下的磁通量减小，根据楞次定律可得，线圈中感应电流的磁场应该向下，再根据右手螺旋定则，判断出线圈中的感应电流的方向为顺时针方向（自上而下看）。感应电流的磁场对条形磁铁N极的作用力向下，阻碍条形磁铁向上运动。因此，无论条形磁铁怎样运动，都将受到线圈中感应电流磁场的阻碍作用，所以条形磁铁较快的停了下来，在此过程中，弹簧和磁铁的机械能均将转化为线圈中的电能。 3.解答：在磁性很强的小圆片下落的过程中，没有缺口的铝管中的磁通量发生变化（小圆片上方铝管中的磁通量减小，下方铝管中的磁通量增加）所以铝管中将产生感应电流，感应电流的磁场将对下落的小圆片产生阻碍作用，小圆片在铝管中缓慢下落；如果小圆片在有缺口的铝管中下落，尽管铝管中也会产生感应电流，感应电流的磁场将对下落的小圆片也产生阻力作用，但这时的阻力非常小，所以小圆片在旅馆中下落的比较快。 4.解答：这些微弱的感应电流，将使卫星受到地磁场的安培力作用。因为克服安培力的作用，卫星的一部分动能转化为电能，这样卫星机械能减小，运动轨道距离地面高度会逐渐降低。
5.解答：当条形磁铁向右移动时，金属圆环中的磁通量减小，圆环中将产生感应电流，金属圆环将受到条形磁铁向右的作用力，这个力实际上就是条形磁铁的磁场对感应电流的安培力。这个安培力将驱使金属圆环向右运动。
