电磁感应专题讲解教材Word文档下载推荐.docx

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（3）自感现象；

自感系数。

本章知识难点：

1．磁通量的概念及其变化。

2．理解闭合电路磁通量的改变情况，明确产生感应电流的条件。

3．了解电磁感应现象中能量的守恒。

四、单元划分

本章可分为四个单元：

第一单元：

第一节，磁通量和电磁感应现象的产生．

第二单元：

第二节，法拉第电磁感应定律．

第三单元：

第三节和第四节，楞次定律及其应用．

第四单元：

第五节、第六节和*第七节，一种特殊的电磁感应现象——自感及其应用．第七节是选学内容.

五、教学建议

学习本章时应注意以下三点：

（1）本章知识是对初中定性描述电磁感应现象的拓展与定量分析，楞次定律和法拉第电磁感应定律是解决电磁感应问题的重要依据，学习中必须深入理解和熟练掌握。

同时由于电磁感应的实际问题与前面学习过的电学、力学知识联系密切，在学习时还应注意培养综合运用学过的知识分析解决实际问题的能力。

（2）知道电磁感应现象的特例——自感现象。

要理解自感线圈对电流的影响作用。

并知道自感现象在实际中的应用。

（3）认真分析电磁感应现象中的能量问题，熟练应用能量守恒定律是求解较复杂的电磁感应问题常用的方法。

第一单元电磁感应现象

电磁感应现象是电磁感应中的重要一节。

这一节教学内容较多，其中磁通量及其变化又是后继课程法拉第电磁感应定律，楞次定律等的基础，所以教学内容安排为两块：

第一块为学习磁通量的概念及其变化；

第二块为学习产生电磁感应的条件和电磁感应现象中的能量守恒问题。

在第二块中教材要求运用磁通量的变化的概念来描述电磁感应现象产生的条件，这也是后继学习的基础，同时要求教师做好演示实验，为学生提供丰富的感性材料，帮助学生建立概念，掌握规律。

一、内容与要求

（1）知道什么是电磁感应现象。

（2）理解磁通量和磁通密度的物理意义。

（3）会判断磁通量有无及有无感应电流产生。

（4）知道电磁感应现象中能量守恒定律依然适用。

二、重点难点

重点：

产生感应电流的条件和电磁感应现象中能量的转化．

难点：

闭合电路中磁通量变化的判定．

三、教学建议

1、磁通量：

磁通量是一个比较抽象的概念。

（1）Φ＝BS的适用条件：

①必须是匀强磁场，如果是非匀强磁场，就要求S足够小，以至于可以认为该处的磁场是匀强磁场。

②B与S要垂直，如果B与S不垂直，就要将S投影到与B垂直的方向或将B投影到与S垂直的方向上，如B与S的夹角为θ，此时应写成Φ＝BSsinθ。

（2）S是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积

如图所示，若闭合电路abcd和ABCD所在平面均与匀强磁场B垂直，面积分别为S1和S2，且S1＞S2，但磁场区域恰好只有ABCD那么大，穿过S1和S2的磁通量是相同的，因此Φ＝BS中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积。

（3）磁通量虽然是标量，却有正负之分

磁通量如同力做功一样，虽然功是标量，却有正负之分，如果穿过某个面的磁通量为Ф，将该面转过180°

，那么穿过该面的磁通量就是-Ф．如图甲所示两个环a和b，其面积Sa＜Sb，它们套在同一磁铁的中央，试比较穿过环a、b的磁通量的大小？

我们若从上往下看，则穿过环a、b的磁感线如图乙所示，磁感线有进有出相互抵消后，

即Φa=Φ出-Φ进，

，得Φa＞Φb

由此可知，若有像图乙所示的磁场，在求磁通量时要按代数和的方法求总的磁通量。

（4）磁通量与线圈的匝数无关

磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大小不受线圈匝数影响。

同理，磁通量的变化量也不受匝数的影响。

2、磁通量的变化

磁通量Φ=B 

S 

sinα（α是B与S的夹角），磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式，主要有：

①S、α不变，B改变，这时ΔΦ=ΔBžSsinα

②B、α不变，S改变，这时ΔΦ=ΔSžBsinα

③B、S不变，α改变，这时ΔΦ=BS（sinα2-sinα1）

④B、S、α中有两个或三个一起变化时，就要分别计算Φ1、Φ2，再求Φ2-Φ1了。

例：

如图，若某回路面积从S0=8m2变到St＝18m2，磁感应强度B同时从B0=0．1T变到Bt＝0．8T，则回路中的磁通量的变化是。

（ΔΦ=Φt-Φ0=BtSt-B0S0=13．6Wb，不可以用ΔΦ=ΔB·

ΔS）

3、电磁感应现象

电磁感应现象，学生在初中就曾经接触过，但在这一节里，用了三个实验步步深入地让学生理解电磁感应现象，特别是它的产生条件．因此，引导学生观察好这三个实验是十分重要的．有条件的最好在教师的带领下，学生自己动手实验，并进行讨论总结．这样才便于得出和真正理解“无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生”的结论，要强调“变化”二字，而不是“不等于零”．

（1）产生感应电流的条件：

感应电流产生的条件是：

穿过闭合电路的磁通量发生变化。

以上表述是充分必要条件。

不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；

反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。

当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，电路中有感应电流产生。

这个表述是充分条件，不是必要的。

在导体做切割磁感线运动时用它判定比较方便。

（2）.感应电动势产生的条件：

感应电动势产生的条件是：

穿过电路的磁通量发生变化。

4、电磁感应现象中能量的变化

能量守恒定律是一个普遍适用的定律，同样适用磁感应现象，当闭合电路中产生感应电流时，电流做功，消耗了电能．这电能从何而来？

一般有两种情况：

一是机械能转化为电能（如实验1、实验2两种感应现象中，外力移动导体和磁体而做功，消耗了机械能，增加了电能），二是电能的转移（如实验3的电磁感应现象）线圈AB所在电路的开、关，消耗了电能，产生了磁场能，磁场能又转化为线圈CD中的电能）。

例1、如图所示，矩形线圈沿a→b→c在条形磁铁附近移动，试判断穿过线圈的磁通量如何变化？

如果线圈M沿条形磁铁轴线向右移动，穿过该线圈的磁通量如何变化？

（穿过上边线圈的磁通量由方向向上减小到零，再变为方向向

下增大；

右边线圈的磁通量由方向向下减小到零，再变为方向向上增大）

例2、如图所示，环形导线a中有顺时针方向的电流，a环外有两个同心导线圈b、c，与环形导线a在同一平面内。

当a中的电流增大时，穿过线圈b、c的磁通量各如何变化？

在相同时间内哪一个变化更大？

例3、如图所示，虚线圆a内有垂直于纸面向里的匀强磁场，虚线圆a外是无磁场空间。

环外有两个同心导线圈b、c，与虚线圆a在同一平面内。

当虚线圆a中的磁通量增大时，穿过线圈b、c的磁通量各如何变化？

（与②的情况不同，b、c线圈所围面积内都只有向里的磁通量，且大小相同。

因此穿过它们的磁通量和磁通量变化都始终是相同的。

）

例4、如图所示，开始时矩形线圈平面与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半

在磁场外，若要使线框中产生感应电流，

下列做法中可行的是（AD）

A、以ab为轴转动

B、以bd边为轴转动（转动的角度小于60°

C．以bd边为轴转动90°

后，增大磁感强度

D、以ac为轴转动（转动的角度小于60°

例5、如图甲所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平

面内，在下列情况线圈产生感应电流的

是（ABD）

A、导线中电流变大

B、线框向右平动

C、线框向下平动

D、线框以ab边为轴转动

E、线框以直导线为轴转动

例6：

如图所示，闭合的铁芯上有两组线圈，右侧的线圈两端连接一电阻R，左侧的线圈连着水平放置的两平行导轨M、N，导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中，其上放一金属棒砧ab，当ab在外力F作用下由静止开始向左加速运动的过程中，电阻R上是否有感应电流通过？

如有，R上的焦耳热是怎样转化来的？

【讨论】若ab在导轨上匀速运动，左侧回路中是否有感应电流，电阻R上是否有感应电流？

第二单元法拉第电磁感应定律

—感应电动势的大小

1．知道什么是感应电动势．

2．进一步理解磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能与磁通量的变化相区别．

3．.理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式．

4．会用法拉第电磁感应定律解答有关问题．

5．知道公式E=BLvsinθ是如何推导出的，知道它只适用于导体切割磁感线运动的情况，会用它解答有关问题．

法拉第电磁感应定律及其作用．

对感应电动势的理解，E＝n·

ΔΦ/Δt跟E＝BLvsinθ的联系与区别．

“法拉第电磁感应定律”是电磁学的核心内容．从知识发展来看，这既与前面的电场、磁场和恒定电流有紧密联系，又是后面学习交流电、电磁振荡和电磁波的基础．它既是教学重点也是教学难点．根据教学大纲要求和学生的接受能力，教学中应着重揭示法拉第电磁感应定律及其公式E=

的建立过程、物理意义及应用，而公式E＝BLvsinθ只作为法拉第电磁感应定律在特定条件下推导出的表达式．这样做可以让学生在这节课的学习中分清主次，减轻学生认知上的负担，又不降低应用上的要求．

1、感应电动势：

①在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源．

②当电路闭合时，回路中有感应电流；

当电路断开时，没有感应电流，但感应电动势仍然存在。

③相当于电源的部分：

由于导体运动而产生电动势时，运动部分的当于电源。

而由于磁场变化时产生感应电动势，磁场穿过的线圈部分相当于电源。

2、法拉第电磁感应定律

（1）表述：

电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．

（2）公式：

E＝k·

ΔΦ/Δtk为比例常数

当E、ΔΦ、Δt都取国际单位时，k＝1，所以有E＝ΔΦ/Δt

若线圈有n匝，则相当于n个相同的电动势ΔΦ/Δt串联，所以整个线圈中的电动势为E＝n·

ΔΦ/Δt。

3、磁通量Φ、磁通量的变化量△Φ、磁通量的变化率

的意义

（1）磁通量Φ是穿过某一面积的磁感线的条数；

磁通量的变化量△Φ=Φ1-Φ2表示磁通量变化的多少，并不涉及这种变化所经历的时间；

磁通量的变化率

表示磁通量变化的快慢。

（2）当磁通量很大时，磁通量的变化量△Φ可能很小。

同理，当磁通量的变化量△Φ很大时，若经历的时间很长，则磁通量的变化率也可能较小。

（3）磁通量Φ和磁通量的变化量△Φ的单位是wb，磁通量变化率的单位是wb／s。

（4）磁通量的变化量△Φ与电路中感应电动势大小没有必然关系，穿过电路的△Φ≠0是电路中存在感应电动势的前提；

而磁通量的变化率与感应电动势的大小相联系，

越大，电路中的感应电动势越大，反之亦然。

（5）磁通量的变化率

，是Φ-t图象上某点切线的斜率。

4、公式E=n

与E=BLvsinθ的区别与联系

（1）研究对象不同，E=n

的研究对象是一个回路，而E=BLvsinθ研究对象是磁场中运动的一段导体。

（2）物理意义不同；

E=n

求得是Δt时间内的平均感应电动势，当Δt→0时，则E为瞬时感应电动势；

而E=BLvsinθ，如果v是某时刻的瞬时速度，则E也是该时刻的瞬时感应电动势；

若v为平均速度，则E为平均感应电动势。

（3）E=n

求得的电动势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。

整个回路的电动势为零，其回路中某段导体的感应电动势不一定为零。

（4）E=BLvsinθ和E=n

本质上是统一。

前者是后者的一种特殊情况。

但是，当导体做切割磁感线运动时，用E＝BLvsinθ求E比较方便；

当穿过电路的磁通量发生变化，用E=

求E比较方便。

5、关于公式E=BLvsinθ的正确理解

（1）θ＝0°

或θ＝180°

时E=0，即导体运动的方向和磁感线平行时，不切割磁感线，感应电动势为零；

当θ=90°

时，E=BLv，即当导体运动的方向既跟导体本身垂直又跟磁感线垂直时，感应电动势最大。

（2）此公式一般用于匀强磁场（或导体所在位置的各点的B相同），导体各部分切割磁感线速度相同情况。

（3）若导体各部分切割磁感线速度不同，可取其平均速度求电动势。

（4）公式中的L指有效切割长度。

6.转动产生的感应电动势

⑴转动轴与磁感线平行。

如图，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外，长L的金属棒oa以o为轴在该平面内以角速度ω逆时针匀速转动。

求金属棒中的感应电动势。

在应用感应电动势的公式时，必须注意其中的速度v应该指导线上各点的平均速度，在图中应该是金属棒中点的速度，因此有

。

⑵线圈的转动轴与磁感线垂直。

如图，矩形线圈的长、宽分别为L1、L2，所围面积为S，向右的匀强磁场的磁感应强度为B，线圈绕图示的轴以角速度ω匀速转动。

线圈的ab、cd两边切割磁感线，产生的感应电动势相加可得E=BSω。

如果线圈由n匝导线绕制而成，则E=nBSω。

从图示位置开始计时，则感应电动势的瞬时值为e=nBSωcosωt。

该结论与线圈的形状和转动轴的具体位置无关（但是轴必须与B垂直）。

例1、如图所示，有一夹角为θ的金属角架，角架所围区域内存在匀强磁场中，磁场的磁感强度为B，方向与角架所在平面垂直，一段直导线ab，从角顶c贴着角架以速度v向右匀速运动，求：

（1）t时刻角架的瞬时感应电动势；

（2）t时间内角架的平均感应电动势？

（E＝BLv＝Bv2tanθ·

t

例2、如图所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用0.05s，第二次用0.1s，设插入方式相同，试求：

（1）两次线圈中平均感应电动势之比？

（2）两次线圈之中电流之比？

（3）两次通过线圈的电量之比？

例3、有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为R＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在t1－t2时间内通过金属环的电荷量为________C．（10-2C）

例4、在边长为a的等边三角形的区域内有匀强磁场

，其方向垂直纸面向里，一个边长也为a的等边三角形导线框EFG正好与上述磁场区域边界重合，现以周期

绕几何中心O在纸面内匀速转动，于是框架EFG中产生感应电动势，经过

线框转到图中虚线位置，则在

内，线框的平均感应电动势的大小为多少？

（

例5：

如图所示，abcd区域里有一匀强磁场，现有一竖直的圆环使它匀速下落，在下落过程中，它的左半部通过水平方向的磁场．o是圆环的圆心，AB是圆环竖直直径的[B]

A．当A与d重合时，环中电流最大

B．当O与d重合时，环中电流最大

C．当O与d重合时，环中电流最小

D．当B与d重合时，环中电流最大

第三单元楞次定律

感应电流的方向

一、内容与要求

1．理解楞次定律的内容并初步掌握判断感应电流方向的方法。

2．通过对楞次定律的研究过程的学习,体会人类认识客观事物的一般规律及物理学的研究方法。

3．能从磁通量变化的角度和相对运动的角度正确地应用楞次定律。

4．会用楞次定律解答有关问题。

二、重点难点

楞次定律．

对楞次定律中“阻碍”一词的正确理解．

本节课的重点和难点是通过实验得到楞次定律．在做好演示实验的基础上，引导学生从观察到的实验现象出发，先确定感应电流的方向，进而讨论两个磁场方向的关系，然后归纳总结出楞次定律．要注意启发学生积极思考，培养学生逻辑思维的能力．

1、讲解楞次定律一定要很好地分析实验现象．在分析实验现象时，要突出研究的对象是线圈（闭合电路），要抓住穿过线圈的磁场方向和磁通量的变化．注意让学生分清“原来磁场的方向”、“原来磁场的磁通量变化”及“感应电流的磁场方向”．引导学生观察并分析实验现象，得出结论。

有条件的，最好安排学生随堂实验，即边讲，边实验，边观察，得出结论．这样既可以提高学生主动学习的积极性，又有利于培养学生手脑结合探索学习的能力．

2.正确理解楞次定律的关键是正确理解”阻碍”的含义

（1）谁起阻碍作用?

要明确起阻碍作用的是“感应电流的磁场”；

（2）阻碍什么?

感应电流的磁场阻碍的是“引起感应电流的磁通量的变化”，而不是阻碍原磁场，也不是阻碍原磁通量；

（3）怎样阻碍?

当引起感应电流的磁通量（原磁通量）增加时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相反，感应电流的磁场“反抗”原磁通量的增加．当原磁通量减少时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相同，感应电流的磁场“补偿”原磁通量的减少；

（4）“阻碍”不等于“阻止”．

当由于原磁通量的增加引起感应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，其作用仅仅使原磁通量的增加变慢了，但磁通量仍在增加．当由于原磁通量的减少而引起感应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，其作用仅仅使原磁通量的减少变慢了，但磁通量仍在减少；

“阻碍”也不意味着“相反”．在理解楞次定律时，有些同学错误地把“阻碍”作用认为感应电流产生的磁场方向和原磁场方向相反．事实上，它们可能同向，也可能反向，需根据磁通量的变化情况判断.

3、楞次定律体现了能的转化和守恒定律．对于楞次定律的内容，从磁通量变化的角度来看感应电流总要阻碍原磁通量的变化；

从导体和磁体的相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍它们的相对运动．如课本第200页图16—2l的实验在感应电流阻碍磁通量变化或阻碍磁体和螺线管间的相对运动过程中，机械能转化为了电能．楞次定律中的“阻碍”正是能的转化和守恒的具体体现.

4．感应电动势方向的判断：

:

利用楞次定律判断出感应电流的方向．由于在电源内部电流的方向是从负极到正极，即电源内部电流的方向与电动势方向相同，所以判断出了感应电流的方向也就知道了感应电动势的方向．

例1、如图所示，闭合导体环固定。

条形磁铁S极向下以初速度v0沿过导体环圆心的竖直线下落过程，导体环中的感应电流方向如何？

例2.、如图所示装置中，cd杆原来静止。

当ab杆做如下那些运动时，cd杆将向右移动？

A.向右匀速运动B.向右加速运动

C.向左加速运动D.向左减速运动

例3、如图所示，平行的长直导线P、Q中通过同方向、同强度的电流，矩形导线框abcd与P、Q处在同一平面中，从图示中的位置I向右匀速运动到位置Ⅱ，关于在这一过程中线框中的电流方向，正确的结论是（）

A．沿abcda方向不变

B．沿adcba方向不变

C．由沿abcda方向变为沿adcba方向

D．由沿adcba方向变为沿abcda方向

例4、如图所示，固定在水平面内的两光滑平行金属导轨M、N，两根

导体棒中P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从

高处下落接近回路时（AD）

A．P、Q将互相靠拢

B．P、Q将互相远离

C．磁铁的加速度仍为g

D．磁铁的加速度小于g

例5、如图所示，两个金属圆环在最低点处切断并分别焊在一起。

整个装置处在垂直纸面向里的匀强磁场中，当磁场均匀增加时：

（BC）

　　A．内环有逆时针方向的感应电流

　　B．内环有顺时针方向的感应电流

　　C．外环有逆时针方向的感应电流

　　D．内、外环都没有感应电流

例6．如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有两条平行导轨MN、PQ，它们的一端接有一个电阻R，其间还有一个闭合导线框abcd且MN、PQ与abcd均在同一平面内，都与磁场方向垂直，当abcd向右滑动时（框与轨接触良好）

（1）在abcd中有无闭合的电流？

（2）ad、bc有无感应电流？

（3）有无电流通过电阻R，为什么？

例7：

如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的O轴转动的闭合线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动时，线圈ab将（C）

A．保持停止不动

B．逆时针转动

C．顺时针转动

D．发生转动，但因电源极性不清，无法确定转动方向

楞次定律应用

一.内容与要求

1．进一步理解和掌握楞次定律，熟练运用楞次定律判断感应电流的方向．

2．理解楞次定律与能量守恒定律相符合．

3．掌握右手定则，理解右手定则实际上是楞次定律的一种具体表现形式．

二.重点难点

楞次定律及跟能量关系的综合应用．

楞次定律与右手定则的关系．

三.教学建议

1、用楞次定律判断感应电流的方向步骤：

（1）明确所研究的闭合回路中原磁场的方向

（2）明确穿过回路的磁通量如何变化（是增加还是减少）．

（3）由楞次定律判定感应电流的磁场方向

（4）根据感应电流的磁场方向，由安培定则定出感应电流的方向。

2、进一步理解楞次定律与能量守恒：

楞次定律的深刻意义在于它是普遍的能的转化和守恒定律在电磁感应现象中的具体体现．由[例1）引导学生认识：

外力克服磁场力做功，其他形式能转化为电能．还可考虑启发学生从反面想问题：

如果感应电流的方向与楞次定律所说的方向相反将会出现什么现象?

（感应电流将促进它们间的相对运动，成了永动机，违背能的转化和守恒定律）

在磁铁与线圈相对运动产生感应电流的情况下，感应电流的效果总是阻碍它们间的相对运动．这是楞次定律在这种电磁感应现象中的另一种表述形式，用来判定磁铁与线圈相对运动现象中的感应电流方向更为简单．在此基础上还可进一步指出，楞次定律还可表述为“感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因”．

3.楞次定律与右手定则比较：

教材中总结出“右手定则可以看作是楞次定律的特殊情况．不但要引导学生理解楞次定律与右手定则的联系，还要引导学生注意它们之间的区别．可让学生从研究对象和适用范围等方面分析．

（1）从研究对象上说，楞次定律研究的是整个闭合回路，右手定则研究的是闭合电路的一部分，即一段导线做切割磁感线运动．

（2）从适用范围上说，楞次定律可应用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况（当然包括—部分导体做切割磁感线运动的情况），右手定则只用于一段导线在磁场中做切割磁感线运动的情况，导线不动时不能应用．因此，右手定则可以看作楞次定律的特殊应