高中物理電磁感應(yīng)教案
發(fā)表時(shí)間:2020-11-25探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件學(xué)案和課件及同步練習(xí)題。
第二節(jié):探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】:
1.知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。
2.會(huì)使用線圈以及常見磁鐵完成簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)。
3.學(xué)會(huì)通過實(shí)驗(yàn)觀察、記錄結(jié)果、分析論證得出結(jié)論的科學(xué)探究方法
4.通過實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)探究,理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。舉例說明電磁感應(yīng)在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】:通過實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)探究,理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】:感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。
【學(xué)習(xí)方法】:實(shí)驗(yàn)觀察法、分析法、實(shí)驗(yàn)歸納法、講授法
【實(shí)驗(yàn)器具】:條形磁鐵(兩個(gè)),導(dǎo)體棒,示教電流表,線圈(粗、細(xì)各一個(gè)),學(xué)生電源,開關(guān),滑動(dòng)變阻器,導(dǎo)線若干,
【學(xué)習(xí)過程】:
(一)復(fù)習(xí)磁通量(φ)的概念:
什么叫磁通量?它是如何定義的?公式是怎樣的?通常情況下如何表示?
(1)定義:,用表示。磁通量就是表示穿過這個(gè)面的。
(2)公式:
(3)單位:1wb=Tm2
(二)引入新課
“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力?!痹诼娜祟悮v史長(zhǎng)河中,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,一些重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的問世,極大地解放了生產(chǎn)力,推動(dòng)了人類社會(huì)的發(fā)展,特別是我們剛剛跨過的二十世紀(jì),更是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期。經(jīng)濟(jì)建設(shè)離不開能源,人類發(fā)明也離不開能源,而最好的能源是電能,可以說人類離不開電。飲水思源,我們忘不了為發(fā)現(xiàn)和使用電能做出卓越貢獻(xiàn)的科學(xué)家——法拉第。
1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),法拉第由此受到啟發(fā),開始了“由磁生電”的探索,經(jīng)過十年堅(jiān)持不懈的努力,于1831年8月29日發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,開辟了人類的電氣化時(shí)代。
(二)進(jìn)行新課
1、實(shí)驗(yàn)觀察
(1)閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線
在初中學(xué)過,當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,如圖4.2-1所示。
演示:導(dǎo)體左右平動(dòng),前后運(yùn)動(dòng)、上下運(yùn)動(dòng)。觀察電流表的指針,把觀察到的現(xiàn)象記錄在表1中。如圖所示。
觀察實(shí)驗(yàn),記錄現(xiàn)象。
表1
導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)表針的擺動(dòng)方向?qū)w棒的運(yùn)動(dòng)表針的擺動(dòng)方向
向右平動(dòng)向后平動(dòng)
向左平動(dòng)向上平動(dòng)
向前平動(dòng)向下平動(dòng)
結(jié)論:
還有哪些情況可以產(chǎn)生感應(yīng)電流呢?
(2)向線圈中插入磁鐵,把磁鐵從線圈中拔出
演示:如圖4.2-2所示。把磁鐵的某一個(gè)磁極向線圈中插入,從線圈中拔出,或靜止地放在線圈中。觀察電流表的指針,把觀察到的現(xiàn)象記錄在表2中。
觀察實(shí)驗(yàn),記錄現(xiàn)象。
表2
磁鐵的運(yùn)動(dòng)表針的擺動(dòng)方向磁鐵的運(yùn)動(dòng)表針的擺動(dòng)方向
N極插入線圈S極插入線圈
N極停在線圈中S極停在線圈中
N極從線圈中抽出S極從線圈中抽出
結(jié)論:
(3)模擬法拉第的實(shí)驗(yàn)
演示:如圖4.2-3所示。線圈A通過變阻器和開關(guān)連接到電源上,線圈B的兩端與電流表連接,把線圈A裝在線圈B的里面。觀察以下幾種操作中線圈B中是否有電流產(chǎn)生。把觀察到的現(xiàn)象記錄在表3中。
觀察實(shí)驗(yàn),記錄現(xiàn)象。表3
操作現(xiàn)象
開關(guān)閉合瞬間
開關(guān)斷開瞬間
開關(guān)閉合時(shí),滑動(dòng)變阻器不動(dòng)
開關(guān)閉合時(shí),迅速移動(dòng)變阻器的滑片
結(jié)論:
2、分析論證
分組討論,學(xué)生代表發(fā)言。
演示實(shí)驗(yàn)1中,部分導(dǎo)體切割磁感線,閉合電路所圍面積發(fā)生變化(磁場(chǎng)不變化),有電流產(chǎn)生;當(dāng)導(dǎo)體棒前后、上下平動(dòng)時(shí),閉合電路所圍面積沒有發(fā)生變化,無電流產(chǎn)生。
演示實(shí)驗(yàn)2中,磁體相對(duì)線圈運(yùn)動(dòng),線圈內(nèi)磁場(chǎng)發(fā)生變化,變強(qiáng)或者變?nèi)酰ň€圈面積不變),有電流產(chǎn)生;當(dāng)磁體在線圈中靜止時(shí),線圈內(nèi)磁場(chǎng)不變化,無電流產(chǎn)生。(如圖4.2-4)
演示實(shí)驗(yàn)3中,通、斷電瞬間,變阻器滑動(dòng)片快速移動(dòng)過程中,線圈A中電流變化,導(dǎo)致線圈B內(nèi)磁場(chǎng)發(fā)生變化,變強(qiáng)或者變?nèi)酰ň€圈面積不變),有電流產(chǎn)生;當(dāng)線圈A中電流恒定時(shí),線圈內(nèi)磁場(chǎng)不變化,無電流產(chǎn)生。(如圖4.2-5)
3、歸納總結(jié)
請(qǐng)大家思考以上幾個(gè)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)例,能否從本質(zhì)上概括出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件?
教師點(diǎn)撥:引起感應(yīng)電流的表面因素很多,但本質(zhì)的原因是磁通量的變化。因此,電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件可以概括為:。
4、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化
電有電場(chǎng)能,磁有磁場(chǎng)能,電磁感應(yīng)與能量守恒與轉(zhuǎn)化有無關(guān)系呢?
[分析]實(shí)驗(yàn)一、消耗機(jī)械能---電能發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)三、電能由a螺線管轉(zhuǎn)移到b螺線管變壓器
結(jié)論:。
【課堂練習(xí)】:
1.關(guān)于磁通量、磁通密度、磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列說法正確的是?()
A.磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的地方,磁通量越大
B.穿過某線圈的磁通量為零時(shí),由B=可知磁通密度為零
C.磁通密度越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大
D.磁感應(yīng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于1m2的面積上穿過的最大磁通量
2.下列單位中與磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位“特斯拉”相當(dāng)?shù)氖?()
A.Wb/m2B.N/Am?
C.kg/As2D.kg/Cm
3.關(guān)于感應(yīng)電流,下列說法中正確的是?()
A.只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,線圈中就一定有感應(yīng)電流
B.只要閉合導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng),導(dǎo)線中就一定有感應(yīng)電流
C.若閉合電路的一部分導(dǎo)體不做切割磁感線運(yùn)動(dòng),閉合電路中一定沒有感應(yīng)電流
D.當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí),閉合電路中一定有感應(yīng)電流
4.在一長(zhǎng)直導(dǎo)線中通以如圖所示的恒定電流時(shí),套在長(zhǎng)直導(dǎo)線上的閉合線環(huán)(環(huán)面與導(dǎo)線垂直,長(zhǎng)直導(dǎo)線通過環(huán)的中心),當(dāng)發(fā)生以下變化時(shí),肯定能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是?()
A.保持電流不變,使導(dǎo)線環(huán)上下移動(dòng)
B.保持導(dǎo)線環(huán)不變,使長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流增大或減小
C.保持電流不變,使導(dǎo)線在豎直平面內(nèi)順時(shí)針(或逆時(shí)針)轉(zhuǎn)動(dòng)
D.保持電流不變,環(huán)在與導(dǎo)線垂直的水平面內(nèi)左右水平移動(dòng)
5.如圖所示,環(huán)形金屬軟彈簧,套在條形磁鐵的中心位置。若將彈簧沿半徑向外拉,使其面積增大,則穿過彈簧所包圍面積的磁通量將?()
A.增大B.減小
C.不變D.無法確定如何變化
6.行駛中的汽車制動(dòng)后滑行一段距離,最后停下;流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的火焰;降落傘在空中勻速下降;條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈,線圈中產(chǎn)生電流。上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過程
A.物體克服阻力做功
B.物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量
C.物體的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量
D.物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量
【學(xué)生作業(yè)】書面完成P8“問題與練習(xí)”第5、6、7題;思考并回答第1、2、3、4題。
【學(xué)習(xí)札記】
相關(guān)知識(shí)
探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件
作為優(yōu)秀的教學(xué)工作者,在教學(xué)時(shí)能夠胸有成竹,教師要準(zhǔn)備好教案,這是教師的任務(wù)之一。教案可以讓學(xué)生更好的吸收課堂上所講的知識(shí)點(diǎn),幫助教師能夠更輕松的上課教學(xué)。教案的內(nèi)容具體要怎樣寫呢?以下是小編為大家精心整理的“探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件”,供大家借鑒和使用,希望大家分享!
選修3-2第四章電磁感應(yīng)
第2節(jié)《探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件》
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
一、預(yù)習(xí)目標(biāo)
復(fù)習(xí)初中“閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線”實(shí)驗(yàn),預(yù)習(xí)課本P5實(shí)驗(yàn)觀察部分;初步把握實(shí)驗(yàn)原理、目的要求、材料用具和方法步驟。
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
1.初中“閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線”實(shí)驗(yàn)
(1)初中這個(gè)實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)體棒是如何切割磁感線的?
(2)這個(gè)實(shí)驗(yàn),閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是?
2.預(yù)習(xí)課本P5實(shí)驗(yàn)觀察部分
(1)電路中用了哪些器材?
(2)它們是怎么連接在一起的?
(3)圖4.2-2中的大線圈和圖4.2-3中B線圈的接線柱可以調(diào)換順序嗎?
三、提出疑惑
同學(xué)們,通過你的自主學(xué)習(xí),你還有哪些疑惑,請(qǐng)把它填在下面的表格中
疑惑點(diǎn)疑惑內(nèi)容
課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.知識(shí)和技能
(1)知道什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
(2)能根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)歸納產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。
(3)會(huì)運(yùn)用產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件判斷具體實(shí)例中有無感應(yīng)電流。
(4)能說出電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)。
2.過程和方法
(1)體會(huì)科學(xué)探索的過程特征,領(lǐng)悟科學(xué)思維方法。
(2)通過實(shí)驗(yàn)探究,歸納概括出利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的條件,培養(yǎng)學(xué)生的觀察、操作、探究、概括能力。
3.情感、態(tài)度和價(jià)值觀
(1)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生的求知欲望,培養(yǎng)他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
(2)介紹法拉第不怕困難,頑強(qiáng)奮戰(zhàn)十年,終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,感受法拉第勇于探索科學(xué)真理的科學(xué)精神。
(3)通過對(duì)物理學(xué)中簡(jiǎn)潔美的介紹賞析,培養(yǎng)學(xué)生欣賞物理學(xué)中美的情懷。
二、學(xué)習(xí)過程
提出問題1.在初中,我們就初步學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)了電磁感應(yīng)。
請(qǐng)問:什么叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象?
2.你知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生產(chǎn)和生活中有哪些應(yīng)用?
探究一:閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線
演示:導(dǎo)體左右平動(dòng),前后運(yùn)動(dòng)、上下運(yùn)動(dòng)。觀察電流表的指針,把觀察到的現(xiàn)象記錄在表1中。如圖4.2-5所示。
導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)表針的擺動(dòng)方向?qū)w棒的運(yùn)動(dòng)表針的擺動(dòng)方向
向右平動(dòng)向后平動(dòng)
向左平動(dòng)向上平動(dòng)
向前平動(dòng)向下平動(dòng)
結(jié)論:只有左右平動(dòng)時(shí),導(dǎo)體棒切割磁感線,有電流產(chǎn)生,前后平動(dòng)、上下平動(dòng),導(dǎo)體棒都不切割磁感線,沒有電流產(chǎn)生。
探究二:還有哪些情況可以產(chǎn)生感應(yīng)電流
表2
磁鐵的運(yùn)動(dòng)表針的擺動(dòng)方向磁鐵的運(yùn)動(dòng)表針的擺動(dòng)方向
N極插入線圈S極插入線圈
N極停在線圈中S極停在線圈中
N極從線圈中抽出S極從線圈中抽出
結(jié)論:只有磁鐵相對(duì)線圈運(yùn)動(dòng)時(shí),有電流產(chǎn)生。磁鐵相對(duì)線圈靜止時(shí),沒有電流產(chǎn)生。
表3
操作現(xiàn)象
開關(guān)閉合瞬間
開關(guān)斷開瞬間
開關(guān)閉合時(shí),滑動(dòng)變阻器不動(dòng)
開關(guān)閉合時(shí),迅速移動(dòng)變阻器的滑片
結(jié)論:
三、反思總結(jié)
分析論證得出結(jié)論
四、當(dāng)堂檢測(cè):
1、如圖4-2-6,豎直放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線ef中通有恒定電流,有一矩形線框abcd與導(dǎo)線在同一平面內(nèi),在下列情況中線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()
A、導(dǎo)線中電流強(qiáng)度變大B、線框向右平動(dòng)
C、線框向下平動(dòng)D、線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)
E、線框以直導(dǎo)線ef為軸轉(zhuǎn)動(dòng)
2、下列關(guān)于產(chǎn)生感應(yīng)電流的說法中,正確的是()
A、只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,線圈中就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生
B、只要閉合導(dǎo)線做切割磁感線的運(yùn)動(dòng),導(dǎo)線中就一定有感應(yīng)電流
C、閉合電路的一部分導(dǎo)體,若不做切割磁感線運(yùn)動(dòng),則閉合電路中就一定沒有感應(yīng)電流
D、當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí),閉合電路中就一定有感應(yīng)電流
3、如圖4-2-7所示,一個(gè)矩形線圈與通有相同大小的電流的平行直導(dǎo)線在同一平面,且處于兩直導(dǎo)線的中央,則線框中有感應(yīng)電流的是()
A、兩電流同向且不斷增大B、兩電流同向且不斷減小
C、兩電流反向且不斷增大D、兩電流反向且不斷減小
4、如圖4-2-8所示,導(dǎo)線ab和cd互相平行,則在下列情況中導(dǎo)線cd中無電流的是()A、電鍵S閉合或斷開的瞬間
B、電鍵S是閉合的,但滑動(dòng)觸頭向左滑
C、電鍵S是閉合的,但滑動(dòng)觸頭向右滑
D、電鍵S始終閉合,滑動(dòng)觸頭不動(dòng)
5、如圖4-2-9所示,范圍很大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于OXY平面,線圈處在OXY平面中,要使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,其運(yùn)動(dòng)方式可以是()
A、沿OX軸勻速平動(dòng)B、沿OY軸加速平動(dòng)
C、繞OX軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)D、繞OY軸加速轉(zhuǎn)動(dòng)
6、目前觀察到的一切磁體都存在N、S兩個(gè)極,而科學(xué)家卻一直在尋找是否存在只有一個(gè)磁極的磁單極子。若確定存在磁單極子,設(shè)法讓磁單極子A通過一超導(dǎo)材料制成的線圈如圖4-2-10所示,則下列對(duì)于線圈中的感應(yīng)電流的判斷,正確的是()
A、只有A進(jìn)入線圈的過程有電流B、只有A離開線圈的過程中有電流
C、A離開線圈后,電流保持不變D、A離開線圈后,電流消失
答案:1.ABD2.D3.BC4.D5.C6.C
電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用學(xué)案和課件及練習(xí)
一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)方面無論做什么事都有計(jì)劃和準(zhǔn)備,高中教師要準(zhǔn)備好教案,這是老師職責(zé)的一部分。教案可以讓學(xué)生們充分體會(huì)到學(xué)習(xí)的快樂,幫助高中教師掌握上課時(shí)的教學(xué)節(jié)奏。高中教案的內(nèi)容具體要怎樣寫呢?以下是小編為大家精心整理的“電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用學(xué)案和課件及練習(xí)”,大家不妨來參考。希望您能喜歡!
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(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的概念及不同。
(2)、了解感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因。
(3)、能用動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的公式進(jìn)行分析和計(jì)算。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)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(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
由于引起磁通量的變化的原因不同感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)引起的磁通量的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這種電動(dòng)勢(shì)稱作,另外一種是不動(dòng),由于磁場(chǎng)變化引起磁通量的變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱作。
1、感應(yīng)電場(chǎng)
19世紀(jì)60年代,英國物理學(xué)家麥克斯韋在他的電磁場(chǎng)理論中指出,變化的磁場(chǎng)會(huì)在周圍空間激發(fā)一種電場(chǎng),我們把這種電場(chǎng)叫做感應(yīng)電場(chǎng)。
靜止的電荷激發(fā)的電場(chǎng)叫,靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線是由發(fā)出,到終止,電場(chǎng)線閉合,而感應(yīng)電場(chǎng)是一種渦旋電場(chǎng),電場(chǎng)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(huì)在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng),而產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
感應(yīng)電場(chǎng)是產(chǎn)生或的原因,感應(yīng)電場(chǎng)的方向也可以由來判斷。感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電場(chǎng)的方向。
2、感生電動(dòng)勢(shì)
(1)產(chǎn)生:磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā),閉合導(dǎo)體中的在電場(chǎng)力的作用下定向運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電流,即產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
(2)定義:由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成為。
(3)感生電場(chǎng)方向判斷:定則。
例題,在空間出現(xiàn)如圖所示的閉合電場(chǎng),電場(chǎng)線為一簇閉合曲線,這可能是()
A.沿AB方向磁場(chǎng)在迅速減弱
B.沿AB方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)
C.沿BA方向磁場(chǎng)在迅速減弱
D.沿BA方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)
總結(jié):已知感應(yīng)電場(chǎng)方向求原磁通量的變化情況的基本思路是:
感應(yīng)電場(chǎng)的方向感應(yīng)磁場(chǎng)的方向磁通量的變化情況
3、感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生
由感應(yīng)電場(chǎng)使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感生電動(dòng)勢(shì),感生電動(dòng)勢(shì)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(huì)對(duì)外電路供電。
變化的磁場(chǎng)在閉合導(dǎo)體所在的空間產(chǎn)生電場(chǎng),導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。其中感應(yīng)電場(chǎng)就相當(dāng)于電源內(nèi)部所謂的非靜電力,對(duì)電荷產(chǎn)生作用。例如磁場(chǎng)變化時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=
(二)、洛倫茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
導(dǎo)體切割磁感線時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),該電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)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(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
(1)產(chǎn)生:運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
(2)大?。篍=(B的方向與v的方向)
(3)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大小的推導(dǎo):
2、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)原因分析
導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線時(shí),產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì),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(chǎng)B中以速度v向右運(yùn)動(dòng),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(dòng),因此每個(gè)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(dòng),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(shì)高于下端C的電勢(shì),出現(xiàn)由D指向C的靜電場(chǎng),此電場(chǎng)對(duì)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(chǎng)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(shí),DC兩端產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì)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(shì)比C段的電勢(shì)高,自由電子在靜電力的作用下將在導(dǎo)線框中沿順時(shí)針流動(dòng),形成逆時(shí)針方向的電流,如圖乙所示,電荷的流動(dòng)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(dòng)到C端從而在CD兩端維持一個(gè)穩(wěn)定的電動(dòng)勢(shì)。
可見運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體CD就是一個(gè)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(dòng)勢(shì)的定義,電動(dòng)勢(shì)等于單位正電荷從負(fù)極通過電源內(nèi)部移動(dòng)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(dòng)生電動(dòng)勢(shì)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(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)具有相對(duì)性
動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的劃分,在某些情況下只有相對(duì)意義,如本章開始的實(shí)驗(yàn)中,將條形磁鐵插入線圈中,如果在相對(duì)于磁鐵靜止的參考系觀察,磁鐵不動(dòng),空間各點(diǎn)的磁場(chǎng)也沒有發(fā)生變化,而線圈在運(yùn)動(dòng),線圈中的電動(dòng)勢(shì)是動(dòng)生的;但是,如果在相對(duì)于線圈靜止的參考系內(nèi)觀察,則看到磁鐵在運(yùn)動(dòng),引起空間磁場(chǎng)發(fā)生變化,因而,線圈中的電動(dòng)勢(shì)是感生的,在這種情況下,究竟把電動(dòng)勢(shì)看作動(dòng)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(dòng)勢(shì)歸結(jié)為另一種電動(dòng)勢(shì),不管是哪一種電動(dòng)勢(shì),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(chǎng)以在空間激發(fā)渦旋狀的感應(yīng)電場(chǎng),電子感應(yīng)器就是應(yīng)用了這個(gè)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(gè)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(lì)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(chǎng),用電子槍將電子注入喚醒真空室,他們?cè)跍u旋電場(chǎng)的作用下被加速,同時(shí)在磁場(chǎng)里受到洛倫茲力的作用,沿圓規(guī)道運(yùn)動(dòng)。
如何使電子維持在恒定半徑為R的圓規(guī)道上加速,這對(duì)磁場(chǎng)沿徑向分布有一定的要求,設(shè)電子軌道出的磁場(chǎng)為B,電子做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)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(dòng)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(dòng)。
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(shí)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(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的概念及不同。
(2)、了解感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因。
(3)、能用動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的公式進(jìn)行分析和計(jì)算。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)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(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
由于引起磁通量的變化的原因不同感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)引起的磁通量的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),這種電動(dòng)勢(shì)稱作,另外一種是不動(dòng),由于磁場(chǎng)變化引起磁通量的變化而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱作。
1、感應(yīng)電場(chǎng)
19世紀(jì)60年代,英國物理學(xué)家麥克斯韋在他的電磁場(chǎng)理論中指出,變化的磁場(chǎng)會(huì)在周圍空間激發(fā)一種電場(chǎng),我們把這種電場(chǎng)叫做感應(yīng)電場(chǎng)。
靜止的電荷激發(fā)的電場(chǎng)叫,靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線是由發(fā)出,到終止,電場(chǎng)線閉合,而感應(yīng)電場(chǎng)是一種渦旋電場(chǎng),電場(chǎng)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(huì)在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng),而產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
感應(yīng)電場(chǎng)是產(chǎn)生或的原因,感應(yīng)電場(chǎng)的方向也可以由來判斷。感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電場(chǎng)的方向。
2、感生電動(dòng)勢(shì)
(1)產(chǎn)生:磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā),閉合導(dǎo)體中的在電場(chǎng)力的作用下定向運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電流,即產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
(2)定義:由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成為。
(3)感生電場(chǎng)方向判斷:定則。
例題,在空間出現(xiàn)如圖所示的閉合電場(chǎng),電場(chǎng)線為一簇閉合曲線,這可能是()
A.沿AB方向磁場(chǎng)在迅速減弱
B.沿AB方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)
C.沿BA方向磁場(chǎng)在迅速減弱
D.沿BA方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)
總結(jié):已知感應(yīng)電場(chǎng)方向求原磁通量的變化情況的基本思路是:
感應(yīng)電場(chǎng)的方向感應(yīng)磁場(chǎng)的方向磁通量的變化情況
3、感生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生
由感應(yīng)電場(chǎng)使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感生電動(dòng)勢(shì),感生電動(dòng)勢(shì)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(huì)對(duì)外電路供電。
變化的磁場(chǎng)在閉合導(dǎo)體所在的空間產(chǎn)生電場(chǎng),導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場(chǎng)力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。其中感應(yīng)電場(chǎng)就相當(dāng)于電源內(nèi)部所謂的非靜電力,對(duì)電荷產(chǎn)生作用。例如磁場(chǎng)變化時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=
(二)、洛倫茲力與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
導(dǎo)體切割磁感線時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),該電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)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(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
(1)產(chǎn)生:運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)
(2)大?。篍=(B的方向與v的方向)
(3)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大小的推導(dǎo):
2、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)原因分析
導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線時(shí),產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì),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(chǎng)B中以速度v向右運(yùn)動(dòng),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(dòng),因此每個(gè)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(dòng),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(shì)高于下端C的電勢(shì),出現(xiàn)由D指向C的靜電場(chǎng),此電場(chǎng)對(duì)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(chǎng)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(shí),DC兩端產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì)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(shì)比C段的電勢(shì)高,自由電子在靜電力的作用下將在導(dǎo)線框中沿順時(shí)針流動(dòng),形成逆時(shí)針方向的電流,如圖乙所示,電荷的流動(dòng)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(dòng)到C端從而在CD兩端維持一個(gè)穩(wěn)定的電動(dòng)勢(shì)。
可見運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體CD就是一個(gè)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(dòng)勢(shì)的定義,電動(dòng)勢(shì)等于單位正電荷從負(fù)極通過電源內(nèi)部移動(dòng)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(dòng)生電動(dòng)勢(shì)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(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)具有相對(duì)性
動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)的劃分,在某些情況下只有相對(duì)意義,如本章開始的實(shí)驗(yàn)中,將條形磁鐵插入線圈中,如果在相對(duì)于磁鐵靜止的參考系觀察,磁鐵不動(dòng),空間各點(diǎn)的磁場(chǎng)也沒有發(fā)生變化,而線圈在運(yùn)動(dòng),線圈中的電動(dòng)勢(shì)是動(dòng)生的;但是,如果在相對(duì)于線圈靜止的參考系內(nèi)觀察,則看到磁鐵在運(yùn)動(dòng),引起空間磁場(chǎng)發(fā)生變化,因而,線圈中的電動(dòng)勢(shì)是感生的,在這種情況下,究竟把電動(dòng)勢(shì)看作動(dòng)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(dòng)勢(shì)歸結(jié)為另一種電動(dòng)勢(shì),不管是哪一種電動(dòng)勢(shì),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(chǎng)以在空間激發(fā)渦旋狀的感應(yīng)電場(chǎng),電子感應(yīng)器就是應(yīng)用了這個(gè)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(gè)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(lì)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(chǎng),用電子槍將電子注入喚醒真空室,他們?cè)跍u旋電場(chǎng)的作用下被加速,同時(shí)在磁場(chǎng)里受到洛倫茲力的作用,沿圓規(guī)道運(yùn)動(dòng)。
如何使電子維持在恒定半徑為R的圓規(guī)道上加速,這對(duì)磁場(chǎng)沿徑向分布有一定的要求,設(shè)電子軌道出的磁場(chǎng)為B,電子做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)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(dòng)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(dòng)。
【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(lì)學(xué)生探求知識(shí)的來源和根源。有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)精神。
電磁感應(yīng)
一名優(yōu)秀的教師就要對(duì)每一課堂負(fù)責(zé),高中教師要準(zhǔn)備好教案,這是教師工作中的一部分。教案可以讓學(xué)生們有一個(gè)良好的課堂環(huán)境,使高中教師有一個(gè)簡(jiǎn)單易懂的教學(xué)思路。關(guān)于好的高中教案要怎么樣去寫呢?下面的內(nèi)容是小編為大家整理的電磁感應(yīng),希望能為您提供更多的參考。
課題運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力課型
1.演示實(shí)驗(yàn):觀察陰極射線在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)
沒有磁場(chǎng)存在,電子束呈直線
有磁場(chǎng)存在,電子束偏轉(zhuǎn),改變磁場(chǎng)方向,電子束偏轉(zhuǎn)方向改變
2.洛倫茲力
運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力叫洛倫茲力。安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。從這個(gè)角度分析洛倫茲力的方向和大小。
方向:左手定則(注意:四指為正電荷運(yùn)動(dòng)的方向,如果是負(fù)電荷,四指指向其反方向)F⊥V且F⊥B
大?。河砂才嗔=BIL和電流的微觀表達(dá)式I=nqsv推導(dǎo)。
F=qvB
⑴在一般情況下,當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)的方向有夾角θ時(shí),電荷所受的洛倫茲力為F=qvBsinθ
⑵由左手定則判斷,洛倫茲力的方向總與電荷速度方向垂直,因此洛倫茲力只改變速度方向不改變速度大小。對(duì)電荷不做功。
⑶要格外注意,洛倫茲力是一種與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即速度)有關(guān)的力,這一點(diǎn)與其它力不同。電荷的速度變化了(大小或方向)洛倫茲力一定發(fā)生變化。
下列說法正確的是(D)
A、運(yùn)動(dòng)電荷在磁感應(yīng)不為零的地方,一定受洛倫茲力的作用
B、運(yùn)動(dòng)電荷在某處不受洛倫茲力作用,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零
C、洛倫茲力既不能改變帶電粒子的動(dòng)能,也不能改變帶電粒子的速度
D、洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功
如圖,沒有磁場(chǎng)時(shí),顯像管內(nèi)電子束打在熒光屏正中的O點(diǎn),加磁場(chǎng)后電子束打在熒光屏O點(diǎn)上方的P點(diǎn),則所加磁場(chǎng)的方向可能是()
A.垂直于紙面向內(nèi)
B.垂直于紙面向外
C.平行于紙面向上
D.平行于紙面向下