高中素質(zhì)練習(xí)教案
發(fā)表時間:2020-11-02互感和自感課件學(xué)案同步練習(xí)基礎(chǔ)夯實訓(xùn)練。
作為優(yōu)秀的教學(xué)工作者,在教學(xué)時能夠胸有成竹,作為高中教師就要早早地準(zhǔn)備好適合的教案課件。教案可以讓學(xué)生更好的吸收課堂上所講的知識點(diǎn),幫助高中教師提前熟悉所教學(xué)的內(nèi)容。我們要如何寫好一份值得稱贊的高中教案呢?小編經(jīng)過搜集和處理,為您提供互感和自感課件學(xué)案同步練習(xí)基礎(chǔ)夯實訓(xùn)練,歡迎閱讀,希望您能閱讀并收藏。
第六節(jié)互感和自感學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
(1)、知道互感現(xiàn)象和互感電動勢。
(2)、知道自感現(xiàn)象和自感電動勢。
(3)、知道自感系數(shù)。
(4)、了解日光燈的工作原理
(5)、會靈活運(yùn)用公式求感生電動勢
(6)、會利用自感現(xiàn)象和互感現(xiàn)象解釋相關(guān)問題
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】運(yùn)用自感知識解決實際問題。
【學(xué)習(xí)方法】討論法、探究法、實驗法
【學(xué)習(xí)用具】
變壓器原理說明器(用400匝線圈)、3.8V0.3A燈泡兩只、滑動變阻器、電源(3V)、導(dǎo)線、開關(guān),日光燈組件,
【學(xué)習(xí)過程】
一、復(fù)習(xí)舊課,引入新課
1、引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象最重要的條件是什么?
2、楞次定律的內(nèi)容是什么?
二、新課學(xué)習(xí)
問題:在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導(dǎo)線連接,當(dāng)一個線圈中的電流變化時,在另一個線圈中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢?
(一)互感現(xiàn)象
兩個線圈之間并沒有導(dǎo)線相連,但當(dāng)一個線圈中的電流變化時,它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這種現(xiàn)象叫做,這種感應(yīng)電動勢叫做。
利用互感現(xiàn)象可以把由一個線圈傳遞到另一個線圈。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。如下圖所示。
在電力工程中和電子電路中,互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作,這時要設(shè)法電路間的互感現(xiàn)象。例如在電路板的刻制時就要設(shè)法減小電路間的現(xiàn)象。
(二)、自感現(xiàn)象
1、動手做一做
實驗1:斷電自感現(xiàn)象。學(xué)生幾人一組作實驗
實驗電路如圖所示。接通電路,燈泡正常發(fā)光后,迅速斷開開關(guān),可以看到燈泡閃亮一下再逐漸熄滅。
問1:燈泡閃亮一下,說明了什么問題?
問2:在開關(guān)斷開這一瞬間,增大的電壓從哪里來的。
實驗2:將與燈泡并聯(lián)的線圈取掉。再演示上述實驗,這時燈泡不再閃亮。
問3:線圈本身并不是電源,它又是如何提供高電壓的呢?
2、分析現(xiàn)象,建立概念
⑴討論:相互討論。出示實驗電路圖,運(yùn)用已學(xué)過的電磁感應(yīng)的知識來分析實驗現(xiàn)象。
②問:這個實驗中,線圈也發(fā)生了電磁感應(yīng)。那么是什么原因引起線圈發(fā)生電磁感應(yīng)呢?
問1:開關(guān)接通時,線圈中有沒有電流?
問2:有電流通過線圈時,線圈會不會產(chǎn)生磁場?根據(jù)是什么?
問3:既然線圈產(chǎn)生了磁場,那么就有磁感線穿過線圈,線穿過線圈的磁胎量就不等于0。開關(guān)斷開后,線圈中還有磁通量嗎?
問4:所以,在開關(guān)斷開這一過程中,穿過線圈的磁通量變了嗎?如何變化?
問5:穿過線圈的磁通量發(fā)生了變化,會發(fā)生什么現(xiàn)象?
⑵討論小結(jié):
⑶建立概念:上述現(xiàn)象屬于一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,發(fā)生電磁感應(yīng)的原因是由于通過導(dǎo)體的電流發(fā)生變化而引起磁通量變化。這種電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為。
自感現(xiàn)象:由于發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
自感電動勢:在現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。
練習(xí):在實驗中,若線圈L的電阻RL與燈泡A的電阻RA相等,則電鍵斷開前后通過線圈的電流隨時間的變化圖像為圖,通過燈泡的電流隨時間的變化圖像為圖;若RL遠(yuǎn)小于RA,則電鍵斷開前后通過線圈的電流隨時間的變化圖像為圖,通過燈泡的電流圖像為圖。
答案:A;C;B;D
3、演示實驗,強(qiáng)化概念
實驗3:演示通電自感現(xiàn)象。實驗電路如圖。
開關(guān)接通時,可以看到,燈泡2立即正常發(fā)光,而燈泡1是逐漸亮起來的。
問:為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?
問:為什么自感電動勢不是使燈泡1突然變得很亮,而是使它慢慢變亮呢?
4、綜合因素,講解規(guī)律
在自感現(xiàn)象中,自感電動勢的產(chǎn)生是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生了變化而引起的,而自感電動勢卻總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化的。
特點(diǎn):自感電動勢總是導(dǎo)體中原來電流的的。
具體而言:①如果導(dǎo)體中原來的電流是增大的,自感電動勢就要阻礙原來電流的增大。
I原↑,則ε自(I自)與I原相反
②如果導(dǎo)體中原來的電流是減小的,自感電動勢就要阻礙原來電流的減小。
I原↓,則ε自(I自)與I原相同
5、分析實驗,深化理解
①實驗1稱為斷電自感現(xiàn)象,實驗2稱為通電自感現(xiàn)象。那么,在實驗1中電路接通的瞬間,線圈是否發(fā)生自感?在實驗2中,把開關(guān)斷開時,線圈是否發(fā)生自感現(xiàn)象呢?
②實驗2中,如果以很快的頻率反復(fù)打開、閉合開關(guān),會出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢?
③實驗1中開關(guān)斷開了,電源已不再給燈泡提供電能了,燈還閃亮一下。這些能量是哪里來的呢?是憑空產(chǎn)生了能量嗎?
練習(xí):實驗中,當(dāng)電鍵閉合后,通過燈泡1的電流隨時間變化的圖像為圖;通過燈泡2的電流隨時間變化的圖像為圖。
答案:C;A
(二)、自感系數(shù)
問:感應(yīng)電動勢的大小跟什么因素有關(guān)?
自感電動勢的大小跟其它感應(yīng)電動勢的大小一樣,跟穿過線圈的磁通量的變化快慢有關(guān)。而在自感現(xiàn)象中,穿過線圈的磁通量是由電流引起的,故自感電動勢的大小跟導(dǎo)體中電流變化的快慢有關(guān)。
(閱讀教材)
理論分析表明:
E=。
L稱為線圈的自感系數(shù),簡稱自感或。自感表示線圈產(chǎn)生本領(lǐng)大小的物理量。L的大小跟線圈的形狀、長短、匝數(shù)、有無鐵芯有關(guān)。
單位:亨利(H)
1H=mH=μH
(三)、自感現(xiàn)象的應(yīng)用——日光燈的原理
日光燈就是利用自感現(xiàn)象的例子。燈管的兩端各有一個燈絲,燈管內(nèi)充有微量的氬和稀薄的天然汞蒸汽,燈管內(nèi)壁涂有熒光物質(zhì)。當(dāng)燈管內(nèi)的氣體被擊穿而導(dǎo)電時,燈管兩端的燈絲就會釋放出大量的電子,這些電子與汞原子碰撞而放出紫外線,涂在燈管內(nèi)的熒光物質(zhì)在紫外線的照射下發(fā)出可見光,根據(jù)不同的需要充以不同的氣體,并在管的內(nèi)壁上涂上不同的熒光物質(zhì),就可制造出不同顏色的日光燈了。
日光燈的電路圖如下圖所示:
其中:啟動器的作用是當(dāng)開關(guān)閉合時電源把電壓加在啟動器兩極間,使氖氣放電發(fā)出輝光,輝光產(chǎn)生的熱量使U形觸片膨脹伸長接觸靜片而電路導(dǎo)通,于是鎮(zhèn)流器中的線圈和燈管中的燈絲就有電流通過,電路接通后,啟動器中的氖氣停止放電,U形觸片冷卻收縮,電路斷開,鎮(zhèn)流器線圈因自感產(chǎn)生一個瞬時高壓,這個高壓加上電源兩端的電壓一起加在燈管的兩端,使水銀蒸汽開始放電導(dǎo)通,使日光燈發(fā)光。在啟動器兩觸片間還并聯(lián)了一個電容,它的作用是在動靜觸片分離時避免產(chǎn)生火花而燒毀,沒有電容器,啟動器也能正常工作,日光燈啟動后,啟動器就不需要了。
鎮(zhèn)流器就是一個自感系數(shù)很大的線圈,在日光燈點(diǎn)燃時,利用自感現(xiàn)象,產(chǎn)生瞬時高壓,在日光燈正常發(fā)光時,利用自感現(xiàn)象起降壓限流的作用。
(四)磁場中的能量
開關(guān)閉合時線圈中有電流,電流產(chǎn)生磁場,能量儲存在磁場中,開關(guān)斷開時,線圈作用相當(dāng)于電源,把磁場中的能量轉(zhuǎn)化成。
【課堂練習(xí)】
例1、關(guān)于自感現(xiàn)象,正確的說法是:
A、感應(yīng)電流一定和原電流方向相反;
B、線圈中產(chǎn)生的自感電動勢較大的其自感系數(shù)一定較大;
C、對于同一線圈,當(dāng)電流變化越大時,線圈中產(chǎn)生的自感電動勢也越大;
D、自感電動總是阻礙原來電流變化的。
解:D。
例2、如圖所示,兩個電阻的阻值都是R,多匝線圈的電阻和電源內(nèi)阻均可忽略不計。電鍵S原來斷開,此時電路中的電流為I0=ε/2R。現(xiàn)將S閉合,于是線圈產(chǎn)生自感電動勢,此自感電動勢的作用是:
A、使電路的電流減小,最后由I0將小到0;
B、有阻礙電流增大的作用,最后電流小于I0;
C、有阻礙電流增大的作用,因而電流總保持不變;
D、有阻礙電流增大的作用,但電流還是增大,最后等于I0。
解:D。
說明:要深刻理解“阻礙”的意思。阻礙并不等于“阻止”。當(dāng)原電流增大時,自感電動勢要阻礙電流的增大,但電流最后還是要增大的,只不過增大得慢些(如通電自感實驗中所見);當(dāng)原電流減小時,自感電動勢要阻礙電流的減小,但電流最后還是要減小的,只不過減小得慢些(如斷電自感實驗中所見)。自感電動勢的作用只不過是起一個“延時”作用。
例3、如圖所示的電路中,L是一帶鐵芯的線圈,R為電阻。兩條支路的直流電阻相等。那么在接通和斷開電鍵的瞬間,兩電流表的讀數(shù)I1、I2的大小關(guān)系是:
A、接通時I1I2,斷開時I1I2;B、接通時I1I2,斷開時I1=I2;
C、接通時I1I2,斷開時I1I2;D、接通時I1=I2,斷開時I1I2。
解:B。
相關(guān)知識
楞次定律課件+學(xué)案+同步練習(xí)+基礎(chǔ)夯實訓(xùn)練
一名優(yōu)秀的教師就要對每一課堂負(fù)責(zé),作為教師準(zhǔn)備好教案是必不可少的一步。教案可以讓學(xué)生們能夠更好的找到學(xué)習(xí)的樂趣,使教師有一個簡單易懂的教學(xué)思路。那么,你知道教案要怎么寫呢?下面是小編幫大家編輯的《楞次定律課件+學(xué)案+同步練習(xí)+基礎(chǔ)夯實訓(xùn)練》,但愿對您的學(xué)習(xí)工作帶來幫助。
第三節(jié):楞次定律學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
(1)、理解楞次定律的內(nèi)容,理解楞次定律中“阻礙”二字的含義,能初步應(yīng)用楞次定律判定感應(yīng)電流方向,理解楞次定律與能量守恒定律是相符的
(2)、通過實驗教學(xué),感受楞次定律的實驗推導(dǎo)過程,逐漸培養(yǎng)自己的觀察實驗,分析、歸納、總結(jié)物理規(guī)律的能力。
(3)、學(xué)會由個別事物的個性來認(rèn)識一般事物的共性的認(rèn)識事物的一種重要的科學(xué)方法。
(4)、通過對楞次定律的探究過程,培養(yǎng)自己的空間想象能力。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】應(yīng)用楞次定律(判感應(yīng)電流的方向)
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】理解楞次定律(“阻礙”的含義)
【學(xué)習(xí)方法】實驗法、探究法、討論法、歸納法
【教具準(zhǔn)備】
靈敏電流計,線圈(外面有明顯的繞線標(biāo)志),導(dǎo)線若干,條形磁鐵,線圈
【教學(xué)過程】
一、溫故知新:
1、要產(chǎn)生感應(yīng)電流必須具備什么樣的條件?
2、磁通量的變化包括哪情況?
二、引入新課
1、問題1:如圖,已知通電螺線管的磁場方向,問電流方向?
2、問題2:如圖,在磁場中放入一線圈,若磁場B變大或變小,問
①有沒有感應(yīng)電流?
②感應(yīng)電流方向如何?
3、感應(yīng)電流不是個好“孩子”。感應(yīng)電流的方向與磁通量間又有什么樣的關(guān)系?
三、新課學(xué)習(xí)
1、介紹研究感應(yīng)電流方向的主要器材并讓學(xué)生思考:
(1)、靈敏電流計的作用是什么?為什么用靈敏電流計而不用安培表?
(2)、為什么本實驗研究的是螺線管中的感應(yīng)電流,而不是單匝線圈或其它導(dǎo)體中的感應(yīng)電流?
2、實驗內(nèi)容:
研究影響感應(yīng)電流方向的因素按照圖所示連接電路,并將磁鐵向線圈插入或從線圈拔出等,分析感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)。
3、學(xué)生探究:研究感應(yīng)電流的方向
(1)、探究目標(biāo):
(2)、探究方向:
(3)、探究手段:分組實驗(器材:螺線管,靈敏電流計,條形磁鐵,導(dǎo)線)
(4)、探究過程
NS磁鐵在管上靜止不動時磁鐵在管中靜止不動時
插入拔出插入拔出N在下S在下N在下S在下
原來磁場的方向
原來磁場的磁通量變化
感應(yīng)磁場的方向
原磁場與感應(yīng)磁場方向的關(guān)系
感應(yīng)電流的方向(螺線管上)
(5)、學(xué)生帶著問題分組討論:
問題1、請你根據(jù)上表中所填寫的內(nèi)容分析一下,感應(yīng)電流的磁場方向是否總是與原磁場的方向相反?
問題2、請你仔細(xì)分析上表,用盡可能簡潔的語言概括一下,究竟如何確定感應(yīng)電流的方向?并說出你的概括中的關(guān)鍵詞語。
問題3、你能從導(dǎo)體和磁體相對運(yùn)動的角度來確定感應(yīng)電流的方向嗎?如果能,請用簡潔的語言進(jìn)行概括,并試著從能量的轉(zhuǎn)化與守恒角度去解釋你的結(jié)論?
相互交流、分析、討論,用最簡潔的語言概括出本組的結(jié)論。師巡視各組的情況,然后指定某些組公布本組的成果在全班進(jìn)行交流,師生共同討論,形成結(jié)論。
教學(xué)中,學(xué)生概括多種多樣,有的也非常準(zhǔn)確到位,甚至于出乎意料,如:
概括1:
概括2:
概括3:
……
總結(jié)規(guī)律:原磁通變大,則感應(yīng)電流磁場與原磁場相,有阻礙變作用
原磁通變小,則感應(yīng)電流磁場與原磁場相,有阻礙變作用
結(jié)論:
投影展示楞次定律內(nèi)容及其理解:
4、楞次定律——感應(yīng)電流的方向
(1)、內(nèi)容:。
(2)、理解:
①、阻礙既不是也不等于,增反減同
②、注意兩個磁場:磁場和電流磁場
③、在圖中標(biāo)出每個螺線管的感應(yīng)電流產(chǎn)生的等效N極和S極。
強(qiáng)調(diào):楞次定律可以從兩種不同的角度來理解:
a、從磁通量變化的角度看:感應(yīng)電流總要磁通量的變化。
b、從導(dǎo)體和磁體的相對運(yùn)動的角度來看,感應(yīng)電流總要相對運(yùn)動。
④、感應(yīng)電流的方向即感應(yīng)電動勢的方向
⑤、阻礙的過程中,即一種能向轉(zhuǎn)化的過程
例:上述實驗中,若條形磁鐵是自由落體,則磁鐵下落過程中受到向上的阻力,即機(jī)械能→電能→內(nèi)能
(3)、應(yīng)用楞次定律步驟:
①、明確磁場的方向;
②、明確穿過閉合回路的是增加還是減少;
③、根據(jù)楞次定律(增反減同),判定的磁場方向;
④、利用判定感應(yīng)電流的方向。
(4)、楞次定律的應(yīng)用
例:兩同心金屬圓環(huán),使內(nèi)環(huán)A通以順時針方向電流,現(xiàn)使其電流增大,則在大環(huán)B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向如何?若減小電流呢?
5、楞次定律的特例——閉合回路中部分導(dǎo)體切割磁感線
問題1:當(dāng)閉合回路的部分導(dǎo)體切割磁感線也會引起磁通量的變化,從而使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種情況下回路中的電流的方向如何判斷呢,可以用楞次定律判斷電流的方向嗎?
問題2:用楞次定律判斷感應(yīng)電流的過程很復(fù)雜,能否找到一種很簡單的方法來判斷閉合回路中部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電流的方向呢?
(1)、右手定則的內(nèi)容:伸開手讓拇指跟其余四指,并且都跟手掌在
內(nèi),讓磁感線從掌心進(jìn)入,指向?qū)w運(yùn)動方向,其余四指指向的就是導(dǎo)體中方向
(2)、適用條件:的情況
(3)、說明:
①、右手定則是楞次定律的特例,用右手定則求解的問題也可用楞次定律求解
例:分別用右手定則和楞次定律判斷
通過電流表的電流方向(課本P204(3))
②、右手定則較楞次定律方便,但適用范圍較窄,而楞次定律應(yīng)用于所有情況
③、當(dāng)切割磁感線時電路不閉合,四指的指向即感應(yīng)電動勢方向(畫出等效電源的正負(fù)極)
6、鞏固練習(xí)
例1:為什么閉合回路完全在垂直勻強(qiáng)磁場的面內(nèi)切割磁感線時回路中無感應(yīng)電流?
例2:如圖所示,平行金屬導(dǎo)軌的左端連有電阻R,金屬導(dǎo)線框ABCD的兩端用金屬棒跨在導(dǎo)軌上,勻強(qiáng)磁場方向指向紙內(nèi)。當(dāng)線框ABCD沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動時,線框ABCD中有無閉合電流?____;電阻R上有無電流通過?____
【學(xué)習(xí)小結(jié)】
1、楞次定律的內(nèi)容:感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
2、判定感應(yīng)電流方向的步驟
3、右手定則確定感應(yīng)電流的方向
【課后作業(yè)】選修3-2課本第12頁“思考與討論”1、2、3、4題
課后作業(yè):第13頁1、2、3、4題
【學(xué)習(xí)心得】
劃時代的發(fā)現(xiàn)課件學(xué)案同步練習(xí)基礎(chǔ)夯實訓(xùn)練
一名愛崗敬業(yè)的教師要充分考慮學(xué)生的理解性,作為高中教師就要好好準(zhǔn)備好一份教案課件。教案可以讓學(xué)生更好地進(jìn)入課堂環(huán)境中來,有效的提高課堂的教學(xué)效率。那么如何寫好我們的高中教案呢?為此,小編從網(wǎng)絡(luò)上為大家精心整理了《劃時代的發(fā)現(xiàn)課件學(xué)案同步練習(xí)基礎(chǔ)夯實訓(xùn)練》,相信您能找到對自己有用的內(nèi)容。
一、劃時代的發(fā)現(xiàn)[要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)]
1、不同自然現(xiàn)象之間是有相互聯(lián)系的,而這種聯(lián)系可以通過我們的觀察與思考來發(fā)現(xiàn)。例如摩擦生熱則表明了機(jī)械運(yùn)動與熱運(yùn)動是互相聯(lián)系的,奧斯特之所以能夠發(fā)現(xiàn)電流產(chǎn)生磁場,就是因為他相信不同自然現(xiàn)象之間是互相聯(lián)系和互相轉(zhuǎn)化的。
2、機(jī)遇總是青睞那些有準(zhǔn)備的頭腦,奧斯特的發(fā)現(xiàn)是必然中的偶然。發(fā)現(xiàn)中子的歷史過程(在選修3-5中學(xué)習(xí))也說明了這一點(diǎn)。小居里夫婦首先發(fā)現(xiàn)這種不帶電的未知射線,他們誤認(rèn)為這是能量很高的射線,一項劃時代的偉大發(fā)現(xiàn)就與小居里夫婦擦肩而過了。當(dāng)查德威克遇到這種未知射線時,查德威克很快就想到這種不帶電的射線可能是高速運(yùn)動的中子流,因為查德威克的老師盧瑟神福早已預(yù)言中子的存在,所以查德威克的頭腦是一個有準(zhǔn)備的頭腦,查德威克就首先發(fā)現(xiàn)了中子,并因此獲得諾貝爾物理學(xué)獎。所以學(xué)會用聯(lián)系的眼光看待世界,比記住奧斯特實驗重要得多。
3、法拉第就是用聯(lián)系的眼光看待世界的人,他堅信既然電流能夠產(chǎn)生磁場,那么利用磁場應(yīng)該可以產(chǎn)生電流。信念是一種力量,但信念不能代替事實。探索“磁生電”的道路非常艱苦,法拉第為此尋找了10年之久,我們要學(xué)習(xí)的就是這種百折不撓的探索精神。
4、法拉第為什么走了10年彎路,這個問題值得我們研究。原來自然界的聯(lián)系不是簡單的聯(lián)系,自然界的對稱不是簡單的對稱,“磁生電”不象“電生磁”那樣簡單,“磁生電”必須在變化、運(yùn)動的過程中才能出現(xiàn)。法拉第的彎路應(yīng)該使我們對自然界的聯(lián)系和對稱的認(rèn)識更加深刻、更加全面。
[范例精析]
例1奧斯特的實驗證實了電流的周圍存在磁場,法拉第經(jīng)過10年的努力終于發(fā)現(xiàn)了利用磁場產(chǎn)生電流的途徑,法拉第認(rèn)識到必須在變化、運(yùn)動的過程中才能利用磁場產(chǎn)生電流。法拉第當(dāng)時歸納出五種情形,請說出這五種情形各是什么。
解析法拉第把能引起感應(yīng)電流的實驗現(xiàn)象歸納為五類:變化的電流、變化的磁場、運(yùn)動的恒定電流、運(yùn)動的磁鐵、在磁場中運(yùn)動的導(dǎo)體。它們都與變化和運(yùn)動有關(guān)。
拓展法國物理學(xué)家安培也曾將恒定電流或磁鐵放在導(dǎo)體線圈的附近,希望在線圈中看到被“感應(yīng)”出來的電流,可是這種努力均無收獲。因為“磁生電”是在變化或運(yùn)動中產(chǎn)生的物理現(xiàn)象。
例2自然界的確存在對稱美,質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力F=Gm1m2/r2和電荷間的庫侖力F=kq1q2/r2就是一個對稱美的例子。電荷間的相互作用是通過電場傳遞的,質(zhì)點(diǎn)間的相互作用則是通過引力場傳遞的。點(diǎn)電荷q的在相距為r處的電場強(qiáng)度是E=kq/r2,那么質(zhì)點(diǎn)m在相距為r處的引力場強(qiáng)度是多少呢?如果兩質(zhì)點(diǎn)間距離變小,引力一定做正功,兩質(zhì)點(diǎn)的引力勢能一定減少。如果兩電荷間距離變小,庫侖力一定做正功嗎?兩電荷的電勢能一定減少嗎?請簡述理由。
解析可以應(yīng)用點(diǎn)電荷電場的定義方法定義質(zhì)點(diǎn)的引力場強(qiáng)度,EG=FG/m1=Gm/r2如果兩電荷間距離變小,庫侖力不一定做正功,因為庫侖力可能是吸引力,也可能是排斥力。如果庫侖力是吸引力,兩電荷間距離變小則電勢能減少;如果庫侖力是排斥力,則兩電荷間距離變小電勢能增大。
拓展由以上分析可見,萬有引力和庫侖力雖然有對稱性,但是因為電荷有正負(fù)兩種,而質(zhì)點(diǎn)只有一種,所以庫侖力做功的情況就要比萬有引力做功復(fù)雜一些。
[能力訓(xùn)練]
1.史料記載“1831年8月29日這一天,法拉第在接通電池的一剎那,偶然看到檢流計指針動了一下,接著便回到了原位,然后就一直停住不動?!狈ɡ谝虼税l(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,圖4-1-1是這個實驗的示意圖。又有史料記載“瑞士物理學(xué)家科拉頓設(shè)計了一個利用磁鐵在閉合線圈中獲取電流的實驗:將一塊磁鐵在螺線管中移動,使導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電流。為了排除磁鐵移動對檢流計指針偏轉(zhuǎn)的影響,他把檢流計放到隔壁房間中去,用長導(dǎo)線把檢流計和螺線管連接起來。實驗開始了,科拉頓把磁鐵插到線圈中去以后,就跑到隔壁房間中去,但他十分痛心地看到檢流計的小磁針靜止在原位?!笨评D沒能發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象,他的實驗示意圖見圖4-1-2。請你分析一下,科拉頓沒能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因是什么?
科拉頓沒能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因是因為電磁感應(yīng)現(xiàn)象是在變化或運(yùn)動的過程中出現(xiàn)的,當(dāng)科拉頓趕到隔壁房間去時,檢流小磁針已經(jīng)動過了,所以他沒能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
2.科學(xué)家對自然現(xiàn)象和自然規(guī)律的某些信念在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中起著重要的作用。結(jié)合具體例子說說這種作用。
牛頓相信使蘋果下落的力和“使月亮下落的力”是同一種力,導(dǎo)致萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)(牛頓認(rèn)為如果月亮不下落,應(yīng)該是沿軌道圓的切線運(yùn)動,現(xiàn)在月亮沿圓周運(yùn)動,所以月亮實際上是下落了);奧斯特、法拉第相信電與磁是相互聯(lián)系的,導(dǎo)致他們分別發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
3.設(shè)有兩個物體,一個是熱的,另一個是冷的,或更確切他說:一個物體的溫度比另一個高些。我們使它們進(jìn)行接觸,并使它們不受到任何外界影響,我們知道,最后它們會達(dá)到同樣的溫度。但是這個情況是怎樣發(fā)生的呢?從它們開始接觸起到它們達(dá)到同樣溫度的時間里,究竟發(fā)生了什么呢?有人的腦海中想象這么一個圖景:熱從一個物體流向另一個物體,正如水由較高的水位流向較低的水位一樣。于是這些人因此提出這樣的類比:“水——熱水”,“較高的水位——較高的溫度”,“較低的水位——較低的溫度”,水的流動一直要繼續(xù)到兩個水位相同,熱的流動也要到溫度相等時才停止。這些人的觀點(diǎn)是:“熱是一種物質(zhì),就像物體的質(zhì)量一樣。它的量可以改變,也可以不改變,正如錢一樣,可以儲存在保險柜里,也可以花掉。只要保險柜始終鎖著,柜里面錢的總數(shù)就始終保持不變,和這一樣,一個被隔離的物體中的質(zhì)量的總數(shù)和熱的總數(shù)也是不變的?!?br> 請你對上述觀點(diǎn)作些點(diǎn)評,如果同意就說說論據(jù),如果反對就說說理由。
這種類比的思想方法不能否定,但得出的結(jié)論不能茍同。例如我們用一砂輪打摩一鐵塊,鐵塊和鐵屑的總質(zhì)量是不改變的,但是只要打摩不停,熱就可以源源不斷地增加。可見熱是一種能量,它可以從其它形式的能量轉(zhuǎn)化而來。這一例子也告訴我們,對自然現(xiàn)象的聯(lián)系與對稱要深刻研究,全面理解。
4.請你說說教科書把科學(xué)發(fā)現(xiàn)中經(jīng)歷的失敗和挫折表達(dá)出來有什么意義?
失敗和挫折能夠起到警示作用,使我們更加聰明,少走彎路。
互感和自感學(xué)案和課件及練習(xí)
作為優(yōu)秀的教學(xué)工作者,在教學(xué)時能夠胸有成竹,準(zhǔn)備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學(xué)生們有一個良好的課堂環(huán)境,幫助高中教師在教學(xué)期間更好的掌握節(jié)奏。怎么才能讓高中教案寫的更加全面呢?以下是小編收集整理的“互感和自感學(xué)案和課件及練習(xí)”,歡迎您參考,希望對您有所助益!
第六節(jié)互感和自感學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
(1)、知道互感現(xiàn)象和互感電動勢。
(2)、知道自感現(xiàn)象和自感電動勢。
(3)、知道自感系數(shù)。
(4)、了解日光燈的工作原理
(5)、會靈活運(yùn)用公式求感生電動勢
(6)、會利用自感現(xiàn)象和互感現(xiàn)象解釋相關(guān)問題
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】運(yùn)用自感知識解決實際問題。
【學(xué)習(xí)方法】討論法、探究法、實驗法
【學(xué)習(xí)用具】
變壓器原理說明器(用400匝線圈)、3.8V0.3A燈泡兩只、滑動變阻器、電源(3V)、導(dǎo)線、開關(guān),日光燈組件,
【學(xué)習(xí)過程】
一、復(fù)習(xí)舊課,引入新課
1、引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象最重要的條件是什么?
2、楞次定律的內(nèi)容是什么?
二、新課學(xué)習(xí)
問題:在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導(dǎo)線連接,當(dāng)一個線圈中的電流變化時,在另一個線圈中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢?
(一)互感現(xiàn)象
兩個線圈之間并沒有導(dǎo)線相連,但當(dāng)一個線圈中的電流變化時,它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這種現(xiàn)象叫做,這種感應(yīng)電動勢叫做。
利用互感現(xiàn)象可以把由一個線圈傳遞到另一個線圈。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。如下圖所示。
在電力工程中和電子電路中,互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作,這時要設(shè)法電路間的互感現(xiàn)象。例如在電路板的刻制時就要設(shè)法減小電路間的現(xiàn)象。
(二)、自感現(xiàn)象
1、動手做一做
實驗1:斷電自感現(xiàn)象。學(xué)生幾人一組作實驗
實驗電路如圖所示。接通電路,燈泡正常發(fā)光后,迅速斷開開關(guān),可以看到燈泡閃亮一下再逐漸熄滅。
問1:燈泡閃亮一下,說明了什么問題?
問2:在開關(guān)斷開這一瞬間,增大的電壓從哪里來的。
實驗2:將與燈泡并聯(lián)的線圈取掉。再演示上述實驗,這時燈泡不再閃亮。
問3:線圈本身并不是電源,它又是如何提供高電壓的呢?
2、分析現(xiàn)象,建立概念
⑴討論:相互討論。出示實驗電路圖,運(yùn)用已學(xué)過的電磁感應(yīng)的知識來分析實驗現(xiàn)象。
②問:這個實驗中,線圈也發(fā)生了電磁感應(yīng)。那么是什么原因引起線圈發(fā)生電磁感應(yīng)呢?
問1:開關(guān)接通時,線圈中有沒有電流?
問2:有電流通過線圈時,線圈會不會產(chǎn)生磁場?根據(jù)是什么?
問3:既然線圈產(chǎn)生了磁場,那么就有磁感線穿過線圈,線穿過線圈的磁胎量就不等于0。開關(guān)斷開后,線圈中還有磁通量嗎?
問4:所以,在開關(guān)斷開這一過程中,穿過線圈的磁通量變了嗎?如何變化?
問5:穿過線圈的磁通量發(fā)生了變化,會發(fā)生什么現(xiàn)象?
⑵討論小結(jié):
⑶建立概念:上述現(xiàn)象屬于一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,發(fā)生電磁感應(yīng)的原因是由于通過導(dǎo)體的電流發(fā)生變化而引起磁通量變化。這種電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為。
自感現(xiàn)象:由于發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
自感電動勢:在現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。
練習(xí):在實驗中,若線圈L的電阻RL與燈泡A的電阻RA相等,則電鍵斷開前后通過線圈的電流隨時間的變化圖像為圖,通過燈泡的電流隨時間的變化圖像為圖;若RL遠(yuǎn)小于RA,則電鍵斷開前后通過線圈的電流隨時間的變化圖像為圖,通過燈泡的電流圖像為圖。
答案:A;C;B;D
3、演示實驗,強(qiáng)化概念
實驗3:演示通電自感現(xiàn)象。實驗電路如圖。
開關(guān)接通時,可以看到,燈泡2立即正常發(fā)光,而燈泡1是逐漸亮起來的。
問:為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?
問:為什么自感電動勢不是使燈泡1突然變得很亮,而是使它慢慢變亮呢?
4、綜合因素,講解規(guī)律
在自感現(xiàn)象中,自感電動勢的產(chǎn)生是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生了變化而引起的,而自感電動勢卻總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化的。
特點(diǎn):自感電動勢總是導(dǎo)體中原來電流的的。
具體而言:①如果導(dǎo)體中原來的電流是增大的,自感電動勢就要阻礙原來電流的增大。
I原↑,則ε自(I自)與I原相反
②如果導(dǎo)體中原來的電流是減小的,自感電動勢就要阻礙原來電流的減小。
I原↓,則ε自(I自)與I原相同
5、分析實驗,深化理解
①實驗1稱為斷電自感現(xiàn)象,實驗2稱為通電自感現(xiàn)象。那么,在實驗1中電路接通的瞬間,線圈是否發(fā)生自感?在實驗2中,把開關(guān)斷開時,線圈是否發(fā)生自感現(xiàn)象呢?
②實驗2中,如果以很快的頻率反復(fù)打開、閉合開關(guān),會出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢?
③實驗1中開關(guān)斷開了,電源已不再給燈泡提供電能了,燈還閃亮一下。這些能量是哪里來的呢?是憑空產(chǎn)生了能量嗎?
練習(xí):實驗中,當(dāng)電鍵閉合后,通過燈泡1的電流隨時間變化的圖像為圖;通過燈泡2的電流隨時間變化的圖像為圖。
答案:C;A
(二)、自感系數(shù)
問:感應(yīng)電動勢的大小跟什么因素有關(guān)?
自感電動勢的大小跟其它感應(yīng)電動勢的大小一樣,跟穿過線圈的磁通量的變化快慢有關(guān)。而在自感現(xiàn)象中,穿過線圈的磁通量是由電流引起的,故自感電動勢的大小跟導(dǎo)體中電流變化的快慢有關(guān)。
(閱讀教材)
理論分析表明:
E=。
L稱為線圈的自感系數(shù),簡稱自感或。自感表示線圈產(chǎn)生本領(lǐng)大小的物理量。L的大小跟線圈的形狀、長短、匝數(shù)、有無鐵芯有關(guān)。
單位:亨利(H)
1H=mH=μH
(三)、自感現(xiàn)象的應(yīng)用——日光燈的原理
日光燈就是利用自感現(xiàn)象的例子。燈管的兩端各有一個燈絲,燈管內(nèi)充有微量的氬和稀薄的天然汞蒸汽,燈管內(nèi)壁涂有熒光物質(zhì)。當(dāng)燈管內(nèi)的氣體被擊穿而導(dǎo)電時,燈管兩端的燈絲就會釋放出大量的電子,這些電子與汞原子碰撞而放出紫外線,涂在燈管內(nèi)的熒光物質(zhì)在紫外線的照射下發(fā)出可見光,根據(jù)不同的需要充以不同的氣體,并在管的內(nèi)壁上涂上不同的熒光物質(zhì),就可制造出不同顏色的日光燈了。
日光燈的電路圖如下圖所示:
其中:啟動器的作用是當(dāng)開關(guān)閉合時電源把電壓加在啟動器兩極間,使氖氣放電發(fā)出輝光,輝光產(chǎn)生的熱量使U形觸片膨脹伸長接觸靜片而電路導(dǎo)通,于是鎮(zhèn)流器中的線圈和燈管中的燈絲就有電流通過,電路接通后,啟動器中的氖氣停止放電,U形觸片冷卻收縮,電路斷開,鎮(zhèn)流器線圈因自感產(chǎn)生一個瞬時高壓,這個高壓加上電源兩端的電壓一起加在燈管的兩端,使水銀蒸汽開始放電導(dǎo)通,使日光燈發(fā)光。在啟動器兩觸片間還并聯(lián)了一個電容,它的作用是在動靜觸片分離時避免產(chǎn)生火花而燒毀,沒有電容器,啟動器也能正常工作,日光燈啟動后,啟動器就不需要了。
鎮(zhèn)流器就是一個自感系數(shù)很大的線圈,在日光燈點(diǎn)燃時,利用自感現(xiàn)象,產(chǎn)生瞬時高壓,在日光燈正常發(fā)光時,利用自感現(xiàn)象起降壓限流的作用。
(四)磁場中的能量
開關(guān)閉合時線圈中有電流,電流產(chǎn)生磁場,能量儲存在磁場中,開關(guān)斷開時,線圈作用相當(dāng)于電源,把磁場中的能量轉(zhuǎn)化成。
【課堂練習(xí)】
例1、關(guān)于自感現(xiàn)象,正確的說法是:
A、感應(yīng)電流一定和原電流方向相反;
B、線圈中產(chǎn)生的自感電動勢較大的其自感系數(shù)一定較大;
C、對于同一線圈,當(dāng)電流變化越大時,線圈中產(chǎn)生的自感電動勢也越大;
D、自感電動總是阻礙原來電流變化的。
解:D。
例2、如圖所示,兩個電阻的阻值都是R,多匝線圈的電阻和電源內(nèi)阻均可忽略不計。電鍵S原來斷開,此時電路中的電流為I0=ε/2R?,F(xiàn)將S閉合,于是線圈產(chǎn)生自感電動勢,此自感電動勢的作用是:
A、使電路的電流減小,最后由I0將小到0;
B、有阻礙電流增大的作用,最后電流小于I0;
C、有阻礙電流增大的作用,因而電流總保持不變;
D、有阻礙電流增大的作用,但電流還是增大,最后等于I0。
解:D。
說明:要深刻理解“阻礙”的意思。阻礙并不等于“阻止”。當(dāng)原電流增大時,自感電動勢要阻礙電流的增大,但電流最后還是要增大的,只不過增大得慢些(如通電自感實驗中所見);當(dāng)原電流減小時,自感電動勢要阻礙電流的減小,但電流最后還是要減小的,只不過減小得慢些(如斷電自感實驗中所見)。自感電動勢的作用只不過是起一個“延時”作用。
例3、如圖所示的電路中,L是一帶鐵芯的線圈,R為電阻。兩條支路的直流電阻相等。那么在接通和斷開電鍵的瞬間,兩電流表的讀數(shù)I1、I2的大小關(guān)系是:
A、接通時I1I2,斷開時I1I2;B、接通時I1I2,斷開時I1=I2;
C、接通時I1I2,斷開時I1I2;D、接通時I1=I2,斷開時I1I2。
解:B。
【學(xué)習(xí)小結(jié)】
電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用課件學(xué)案同步練習(xí)基礎(chǔ)夯實訓(xùn)練
第五節(jié):電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
(1)、了解感生電動勢和動生電動勢的概念及不同。
(2)、了解感生電動勢和動生電動勢產(chǎn)生的原因。
(3)、能用動生電動勢和感生電動勢的公式進(jìn)行分析和計算。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】感生電動勢和動生電動勢。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】感生電動勢和動生電動勢產(chǎn)生的原因。
【學(xué)習(xí)方法】類比法、練習(xí)法
【學(xué)習(xí)過程】
一、溫故知新:
1、法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是什么?數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么?
2、導(dǎo)體在磁場中切割磁感線產(chǎn)生的電動勢與什么因素有關(guān),表達(dá)式是什么,它成立的條件又是什么?
二、學(xué)習(xí)新課
(一)、感生電動勢和動生電動勢
由于引起磁通量的變化的原因不同感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的機(jī)理也不同,一般分為兩種:一種是不變,導(dǎo)體運(yùn)動引起的磁通量的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,這種電動勢稱作,另外一種是不動,由于磁場變化引起磁通量的變化而產(chǎn)生的電動勢稱作。
1、感應(yīng)電場
19世紀(jì)60年代,英國物理學(xué)家麥克斯韋在他的電磁場理論中指出,變化的磁場會在周圍空間激發(fā)一種電場,我們把這種電場叫做感應(yīng)電場。
靜止的電荷激發(fā)的電場叫,靜電場的電場線是由發(fā)出,到終止,電場線閉合,而感應(yīng)電場是一種渦旋電場,電場線是的,如圖所示,如果空間存在閉合導(dǎo)體,導(dǎo)體中的自由電荷就會在電場力的作用下定向移動,而產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。
感應(yīng)電場是產(chǎn)生或的原因,感應(yīng)電場的方向也可以由來判斷。感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電場的方向。
2、感生電動勢
(1)產(chǎn)生:磁場變化時會在空間激發(fā),閉合導(dǎo)體中的在電場力的作用下定向運(yùn)動,產(chǎn)生感應(yīng)電流,即產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。
(2)定義:由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢成為。
(3)感生電場方向判斷:定則。
例題,在空間出現(xiàn)如圖所示的閉合電場,電場線為一簇閉合曲線,這可能是()
A.沿AB方向磁場在迅速減弱
B.沿AB方向磁場在迅速增強(qiáng)
C.沿BA方向磁場在迅速減弱
D.沿BA方向磁場在迅速增強(qiáng)
總結(jié):已知感應(yīng)電場方向求原磁通量的變化情況的基本思路是:
感應(yīng)電場的方向感應(yīng)磁場的方向磁通量的變化情況
3、感生電動勢的產(chǎn)生
由感應(yīng)電場使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動勢叫做感生電動勢,感生電動勢在電路中的作用就是充當(dāng),其電路是電路,當(dāng)它和外電路連接后就會對外電路供電。
變化的磁場在閉合導(dǎo)體所在的空間產(chǎn)生電場,導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。其中感應(yīng)電場就相當(dāng)于電源內(nèi)部所謂的非靜電力,對電荷產(chǎn)生作用。例如磁場變化時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=
(二)、洛倫茲力與動生電動勢
導(dǎo)體切割磁感線時會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,該電動勢產(chǎn)生的機(jī)理是什么呢?
導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與哪些因素有關(guān)?
它是如何將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的?
1、動生電動勢
(1)產(chǎn)生:運(yùn)動產(chǎn)生動生電動勢
(2)大?。篍=(B的方向與v的方向)
(3)動生電動勢大小的推導(dǎo):
2、動生電動勢原因分析
導(dǎo)體在磁場中切割磁感線時,產(chǎn)生動生電動勢,它是由于導(dǎo)體中的自由電子受到洛倫茲力的作用而引起的。
如圖所示,一條直導(dǎo)線CD在云強(qiáng)磁場B中以速度v向右運(yùn)動,并且導(dǎo)線CD與B、v的方向垂直,由于導(dǎo)體中的自由電子隨導(dǎo)體一起以速度v運(yùn)動,因此每個電子受到的洛倫茲力為:
F洛=Bev
F的方向豎直向下,在力F的作用下,自由電子沿導(dǎo)體向下運(yùn)動,使導(dǎo)體下端出現(xiàn)過剩的負(fù)電荷,導(dǎo)體上端出現(xiàn)過剩的正電荷,結(jié)果使導(dǎo)體上端D的電勢高于下端C的電勢,出現(xiàn)由D指向C的靜電場,此電場對電子的靜電力F’的方向向上,與洛倫茲力F方向相反,隨著導(dǎo)體兩端正負(fù)電荷的積累,電場不斷增強(qiáng),當(dāng)作用在自由電子上的靜電力與電子受到的洛倫茲力相平衡時,DC兩端產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電勢差如果用另外的導(dǎo)線把CD兩端連接起來,由于D段的電勢比C段的電勢高,自由電子在靜電力的作用下將在導(dǎo)線框中沿順時針流動,形成逆時針方向的電流,如圖乙所示,電荷的流動使CD兩端積累的電荷不斷減少,洛倫茲力又不斷使自由電子從D端運(yùn)動到C端從而在CD兩端維持一個穩(wěn)定的電動勢。
可見運(yùn)動的導(dǎo)體CD就是一個電源,D端是電源的正極,C端是電源的負(fù)極,自由電子受洛倫茲力的用,從D端搬運(yùn)到C端,也可以看做是正電荷受洛倫茲力作用從C端搬運(yùn)到D端,這里洛倫茲力就相當(dāng)于電源中的非靜電力,根據(jù)電動勢的定義,電動勢等于單位正電荷從負(fù)極通過電源內(nèi)部移動到電源的正極非靜電力所做的功,作用在單位電荷上的洛倫茲力為:
F=F洛/e=Bv
于是動生電動勢就是:
E=FL=BLv
上式與法拉第電磁感應(yīng)定律得到的結(jié)果一致。
(三)、動生電動勢和感生電動勢具有相對性
動生電動勢和感生電動勢的劃分,在某些情況下只有相對意義,如本章開始的實驗中,將條形磁鐵插入線圈中,如果在相對于磁鐵靜止的參考系觀察,磁鐵不動,空間各點(diǎn)的磁場也沒有發(fā)生變化,而線圈在運(yùn)動,線圈中的電動勢是動生的;但是,如果在相對于線圈靜止的參考系內(nèi)觀察,則看到磁鐵在運(yùn)動,引起空間磁場發(fā)生變化,因而,線圈中的電動勢是感生的,在這種情況下,究竟把電動勢看作動生的還是感生的,決定于觀察者所在的參考系,然而,并不是在任何情況下都能通過轉(zhuǎn)換參考系把一種電動勢歸結(jié)為另一種電動勢,不管是哪一種電動勢,法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律都成立。
(四)應(yīng)用——電子感應(yīng)加速器
即使沒有導(dǎo)體存在,變化的磁場以在空間激發(fā)渦旋狀的感應(yīng)電場,電子感應(yīng)器就是應(yīng)用了這個原理,電子加速器是加速電子的裝置,他的主要部分如圖所示,畫斜線的部分為電磁鐵兩極,在其間隙安放一個環(huán)形真空室,電磁鐵用頻率為每秒數(shù)十周的強(qiáng)大交流電流來勵磁,使兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度B往返變化,從而在環(huán)形真空室內(nèi)感應(yīng)出很強(qiáng)的感應(yīng)渦旋電場,用電子槍將電子注入喚醒真空室,他們在渦旋電場的作用下被加速,同時在磁場里受到洛倫茲力的作用,沿圓規(guī)道運(yùn)動。
如何使電子維持在恒定半徑為R的圓規(guī)道上加速,這對磁場沿徑向分布有一定的要求,設(shè)電子軌道出的磁場為B,電子做圓周運(yùn)動時所受的向心力為洛倫茲力,因此:
eBv=mv2/R
mv=ReB
也就是說,只要電子動量隨磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比例增加,就可以維持電子在一定的軌道上運(yùn)動。
【學(xué)習(xí)小結(jié)】
【學(xué)習(xí)心得】
讓學(xué)生知道電磁感應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理,激勵學(xué)生探求知識的來源和根源。有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)精神。