-
第四章
电磁感应
人教版高中物理选修
3-2
全册教案
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
< br>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。
教学手段
计算机、投影仪、录像片
教学过程
一、奥斯特梦圆“电生磁”
------
电流的磁效应
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：
第
1
页
共
82
页
（
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？
<
/p>
（
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。
二、法拉第心系“磁生电”
------
电磁感应现象
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。
三、科学的足迹
1
、科学家的启迪
教材
P3
2
、伟大的科学家法拉第
教材
P4
四、实例探究
【例
< br>1
】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（
C
）
A
．安培
B
．赫兹
C
．法拉第
D
．麦克斯韦
【例
< br>2
】发现电流磁效应现象的科学家是
(
< br>奥斯特
)
，发现通电导线在磁场中受
力规律的科学家是
(
安培
)
，发现电磁感应现象的科学家是
(
法拉第
)
，发现电荷间相
互作用力规律的的科学家
是
(
库仑
)
。
【例
3
】下
列现象中属于电磁感应现象的是（
B
）
第
2
页
共
82
页
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
五、学生的思考：
1
、我们可以通过哪些实验与现象来说明（证实）磁现象与电现象有联系
2
、如何让磁生成电？
第
3
页
共
82
页
4.2
、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
教学手段
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、基本知识
（一）知识准备
1
、磁通量
定义：公式：
?
=BS
单位：
符号：
推导：
B=
?
/S
，磁感应强度又叫磁通密
度，用
Wb/ m
2
表示
B
的单位；
计算：当
B
与
S
垂直时，或
当
B
与
S
不垂
直时，
?
的计算
第
4
页
共
82
页
2
、初中知识回顾：当闭合电路的一部分做切割磁感线运动时，
电路中会产生
感应电流。
电磁感应现象：由磁产生电的现象
（二）新课讲解
1
< br>、实验一：闭合电路的部分导线在匀强磁场中切割磁感线，教材
P5
图
4.2-1
探究导线运动快慢与电流表示数大小的关系
.
图
4.2-1
图
4.2-2
图
4.2-3
实验二：向线圈中插入
磁铁
,
或把磁铁从线圈中抽出
,
教材
P5
图
4.2-
2
探究磁
铁插入或抽出快慢与电流表示数大小的关系
2
、模仿法拉第的实验：通电线圈放入大线圈或
从大线圈中拔出，或改变线圈
中电流的大小（改变滑线变阻器的滑片位置），教材
P6
图
4.2-3
探究将小线圈从大线圈中抽出或放入快慢与电流表示数的关系
3
、分析论证：
实验一：磁场强度不发生变化，但闭合线圈的面积发生变化；
实验二：（
1
）磁铁插入线圈时，线圈
的面积不变，但磁场由弱变强；
（
2
）磁铁从线圈中抽出时，线圈的面积也不改变，磁场由强变弱；
实验三：（
1
）通电线圈插入大线圈时
，大线圈的面积不变，但磁场由弱
变强；
（
2
）通电线圈从大线圈中抽出时，大线圈的面积也不改变
，但磁场由强变
弱；
（
3
）当迅速移动滑线变阻器的滑片，小线圈中的电流迅速变化，电流产生的<
/p>
磁场也随之而变化，而大线圈的面积不发生变化，但穿过线圈的磁场强度发生了变
化。
4
、归纳总结：
在几种实验中，有的磁感应强度没有发生变化，面积发生了变化；而又有的
线圈的面
积没有变化，但穿过线圈的磁感应强度发生了变化。其共同点是穿过线圈
的磁通量发生了
变化。磁通量变化的快慢与闭合回路中感应电流的大小有关。
第
5
页
共
82
页
结论：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产
生。
二、课堂总结：
(1)
、产生感应电流的条件：①电路闭合；②穿过闭合电路的磁通
量发生改变
(2)
、电磁感应现象：
利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象
(3)
、感应电流：由磁场产生的电流叫感应电流
6
、例题分析
例
1
、下图哪些回路中比会产生感应电流
例
2
、如图，要使电流计
G
发生偏转可采用的方法是
A
、
K
闭合或断开的瞬间
B
、
K
闭合，
P
上下滑动
< br>
C
、在
A
中插入铁芯
D
、在
B
中插入铁芯
三、练习与作业
1
< br>、关于电磁感应，下列说法中正确的是
A
导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流
B
导体做切割磁感线的运动，导体内一定会产生感应电流
C
闭合电路在磁场中做切割磁感线的运动，电路中一定会产生感应电流
D
穿过闭合电路的磁通量发生变化，
电路中一定会产生感应电流
2
、恒定
的匀强磁场中有一圆形闭合圆形线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当
线圈在此磁场中做下
列哪种运动时，线圈中能产生感应电流
A
线圈沿自身所在的平面做匀速运动
B
线圈沿自身所在的平面做加速直线运动
C
线圈绕任意一条直径做匀速转动
D
线圈绕任意一条直径做变速转动
<
/p>
3
、如图，开始时距形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场外
，另一半在
匀强磁场内，若要使线圈中产生感应电流，下列方法中可行的是
A
以
ab
为轴转动
B
以
oo
/
为轴转动
第
6
页
共
82
页
C
以
ad
为轴
转动（转过的角度小于
60
0
）
D
以
bc
为轴转动（转过的角度小于
60
0
）
4
、如图，距形线圈<
/p>
abcd
绕
oo
/
轴在匀强磁场中匀速转动
,
下列说法
中正确的
是
A
线圈从图示位置转过
90
?
的过程中
，穿过线圈的磁通量不断减小
B
线圈
从图示位置转过
90
?
的过程中，穿过
线圈的磁通量不断增大
C
线圈从图示
位置转过
180
?
的过程中，穿过线圈
的磁通量没有发生变化
D
线圈从图示
位置转过
360
?
的过程中，穿过线圈
的磁通量没有发生变化
5
、在无限长
直线电流的磁场中，有一闭合的金属线框
abcd
，线框平面与
直
导线
ef
在同一平面内（如图），当
线框做下列哪种运动时，线框中能产生感应电
流
A
、水平向左运动
B
、竖直向下平动
C
、垂直纸面向外平动
D
、绕
bc
边转动
第
7
页
共
82
页
4.3
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
1
．楞次定律的获得及理解。
2
．应用楞次定律判断感应电流的方向。
<
/p>
3
．利用右手定则判断导体切割磁感线时感应电流的方向。
教学难点
楞次定律的理解及实际应用。
教学方法
发现法，讲练结合法
教学手段
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。
第
8
页
共
82
页
教学过程
一、基本知识
1
．实验．
(1)
选旧干电池用试触的方法查明电流方向
与电流表指针偏转
方向的关系．
明确：对电流表而言，电流从哪个接线柱流入，
指针向哪边偏转．
(2)
闭合电路的
一部分导体做切割磁感线的情况．
a
．磁场方向不变，两次改变导体运动方向，如导体向右和向左运动．
< br>b
．导体切割磁感线的运动方向不变，改变磁场方向．
根据电流表指针偏转情况，分别确定出闭合电路的一部分导体在磁场中做切
割磁感线运动时，产生的感应电流方向．
感应电流
的方向跟导体运动方向和磁场方向都有关系．感应电流的方向可以
用右手定则加以判定．
右手定则：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，拇指指向导体运动方向，其余四指指的就是感
应电
流的方向．
(3)
闭合电路的磁通量发生变化的情况：
实线箭头表示原磁场方向，虚线箭头表示感应电流磁场方向．
分析：
(
甲
)
图：当把条形磁铁
N
极插入线圈中时，穿过线圈的磁通量增加，由实验
可知，这时感应电流的磁场方
向跟磁铁的磁场方向相反．
(
乙
)
图：当把条形磁铁
N
极拔出线圈中时，穿过线圈的磁通量减少，由实验
可知，这时感应电流的磁场方向跟
磁铁的磁场方向相同．
(
丙
)
图：当把条形磁铁
S
极插入线圈中时，穿过线圈的磁通量增加，由实验
可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁
的磁场方向相反．
(
丁
)
图：当条形磁铁
S
极拔出
线圈中时，穿过线圈的磁通量减少，由实验可
知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场
方向相同．
第
9
页
共
82
页
通过上述实验，引导学生认识到：
凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它
所激发的磁场一定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，
它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的减少．在两种情
况中，感应电流的磁场都阻
碍了原磁通量的变化．
2
、实验结论：
楞次定律
——感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁
场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变
化．
说明：对“阻碍”二字应正确理解．“阻碍”不是“阻止
”，而只是延缓了
原磁通的变化，电路中的磁通量还是在变化的．例如：当原磁通量增加
时，虽有感
应电流的磁场的阻碍，磁通量还是在增加，只是增加的慢一点而已．实质上，
楞次
定律中的“阻碍”二字，指的是“反抗着产生感应电流的那个原因．”
3
、应用楞次定律判定感应电流的步骤
(
四步走
)
．
(1)
明确原磁场的方向；
(2)
明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少；
(3)
根据楞次定律，判定感应电流的磁场方向；
(4)
利用安培定则判定感应电流的方向．
4
、推论：当导线切割磁感线时可用
右手定则来判定，即大拇指与四指垂直，
让磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导线的运动
方向，则四指的指向为感应电流的
方向
二、例题分析
例
1
、在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈
M
相接，
如图，导轨上放一根导线
ab
，磁感线垂直于导轨所在平面。欲使
M
所包围的小闭
合线圈
N
产生顺时针
方向的感应电流，则导线的运动情况可能
是
A
、匀速向右运动
B
、加速向右运动
C
、减速向右运动
D
、加速向左运动
例
2
、如图，水平地面上方有正交的匀强磁场和匀强电场，电场竖直向下，
磁场垂直纸面向里，半圆形铝框从直径出于水平位置时开始下落，不计阻力，
< br>a
、
b
第
10
页
共
82
页
两端落到地面的次序是
A
、
a
先于
b
B
、
b
先于
a
C
、
a
、
b
同时落地
D
、无法判定
例
3
、如图，电容器
PQ
的电容为<
/p>
10
?
F
，垂直
于回路的磁场的
磁感应强度以
5
?
10
-3
T/s
的
变化率均匀增加，回路面积为
10
-2
m
2
。则
PQ
两极电势差的绝对值为
V
。
< br>P
极所带电荷的种类为
，带
电量为
C
。
三、练习与作业
1
< br>、一根沿东西方向的水平导线，在赤道上空自由落下的过程中，导线上各点
的电势
A
、东端最高
B
、西端最高
C
、中点最高
D
、各点一样高
2
< br>、如右图，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
、线圈中将产生感应电流的方向先是
abcd
，后是
adcb
D
、线圈中无感应电流
3
、如右图，一均匀的扁平条形磁铁的轴线与一圆形线圈在同一平面内，磁铁
中心与圆心重合。为了在磁铁开始运动时在线圈中得到逆时针方向的感应电流，磁
铁的运
动方式应是
A
、
N
极向纸内，
S
极向纸外，使磁铁
绕
O
点转动
B
、
S
极向纸内，
N
极向纸外，使磁铁绕
O
点转动<
/p>
C
、使磁铁在线圈平面内绕
O
点顺时针转动
D
、使磁铁在线圈平面内绕
O
逆时针转动
4
、如右图，
a
b
是一个可绕垂直于纸面的轴
O
转动的
闭合距形导线框，
E
是
电源，当滑线变
阻器
R
的滑片
P
自左向右滑行时，线框
ab
将
第
11
页
共
82
页
A
、保持静止不动
B
、沿逆时针方向转动
C
、沿顺时针方向转动
D
、发生转动，但电源极性不明，无法确定转动方向。
第
12
页
共
82
页
4.4
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<
/p>
Φ
、
Δ
Φ
、
E=
△
Φ
/
△
t
。
3
．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。
4
．知道
E
=
BLv
sin
θ
如何推得。
5
< br>．会用
E=n
△
Φ
/
△
t
和
< br>E
=
BLv
sin
θ
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、类比法
教学手段
多媒体电脑、投影仪、投影片。
教学过程
一、基本知识
第
13
页
共
82
页
1
、感应电动势
电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象
产生感应电流的条件：线路闭合，闭合回路中磁通量发生变化。
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
产生条件：回路中的磁通量发生变化但回路不一定闭合
与什么因素有关：穿过线圈的磁通量的变化快慢（
??
/
?
t
）有关（由前提节的<
/p>
实验分析可得）
注意：磁通量的大小<
/p>
?
;
磁通量的变化
??
;
磁通量的变化快慢（
??
/
?
t
）的区分<
/p>
2
、法拉第电磁感应定律
内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正
比
。
公式：单匝线圈：
E=
??
/
?
t
多匝线圈：
E=n
??
/
?
t
适用范围：普遍适用
3
、导线切割磁感线时产生的感应电动势
计算公式：
E=BL vsin
?
。
?
—导线的运动方向与磁感线的夹角。<
/p>
推导方法：
条件：导线的运动方向与导线本身垂直
适用范围：匀强磁场，导线切割磁感线
单位：
1V=1T
?
1m
?
1m/s=1Wb/s
4
、反电动势
电动机转动时，线圈中也会产生感应电动势，感应电动势总要削弱电源电动
势的作用，
我们就把感应电动势称为反电动势；其作用是阻碍线圈的转动。教材
P12
。
电动机在使用时的注意点：
二、例题分析
第
14
页
共
82
页
例
1
、如图，导体平行磁感线运动，试
求产生的感应电动势的大小（速度与
磁场的夹角
?
，导线长度为
L
）
例
2
、如右图
,
电容器的电容为
C,
两板的间距为
d,
两板间静止一个质量为
m,
电
量为
+q
的微粒
,
电容器
C
与一个半径为
R
的圆形金属环相连
,
金属环内部充满垂直
纸面向里的匀强磁场
.
试求
:
?
B/
?
t
等于多少
? <
/p>
例
3
、如右图
,
无限长金属三角形导轨
COD
上放一根
无限长金属导体棒
MN,
拉动
MN
使它以速度
v
向右
匀速运动
,
如果导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体
,
电阻率都相同
,
那么
MN
运动过程中
,
闭合回路的
A
感应电动势保持不变
B
感应电动流保持不变
C
感应电动势逐渐增大
D
感应电动流逐渐增大
三、练习与作业
1
< br>、如右图，平行放置的金属导轨
M
、
N
之间的距离为
L
；一金属杆长为
2L
，一端以转轴
o
< br>/
固定在导轨
N
上，并与
M
无摩擦接触，杆从垂直于导轨的位
置，在导
轨平面内以角速度
?
顺时针匀速转动至另一端
< br>o
/
脱离导轨
M
。若两导挥间
是一磁感应强度为
B
< br>，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，不计一切电阻，则在上
述整个转动过程中
A
、金属杆两端的电压不断增大
B
、
o
/
端的电势总是高于
o
端的电势
< br>
C
、两导轨间的最大电压是
2
BL
2
?
D
、两导轨间的平均电压是
27
1/2<
/p>
BL
2
?
/2<
/p>
?
2
、如右图
，在磁感应强度为
B
的匀强磁场中，一直角边长度为
a
，电阻为
R
的等腰直角
三角形导线框以速度
v
垂直于斜边方向在纸面内运动，磁场与纸
面垂
直，则导线框的斜边产生的感应电动势为
，导线框中的感应电流强度
为
。
第
2
题
第
3
题
第
4
题
第
15
页
共
82
页
3
、如左图，一边长为
a
，电阻为
R
的正方形导线框，以恒定的速度
v
向右进
入以
MN
为边界的匀强磁场，磁场方向垂直于线框平面，磁感应强度为
B
，
MN
与
线框的边
成
45
?
角，则在线框进入磁场过程中
产生的感应电流的最大值等于
4
、如图，长为
L
的金属杆在垂直纸面向
里的磁感应强度为
B
的匀强磁场
中，沿
逆时针方向绕
o
点在纸面内匀速转动，若角速度为
?
，则杆两端
a
、
b
和
o
间
的电势差
U
a o=
以及
U
bo
=
5
、半径为
10cm
< br>、电阻为
0.2
?
的闭合金属圆
环放在匀强磁场中，磁场方向垂
直于圆环所在平面，当磁感应强度为
B
从零开始随时间
t
成正比增加时
，环中感应
电流为
0.1A
。试写出<
/p>
B
与
t
的关系式
（
B
、
t
的单
位分别取
T
、
s
）
6
、如图，导线全部为裸导线，
半径为
r
的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场，
< br>感应强度为
B
。一根长度大于
2
r
的导线
MN
以速度
< br>v
在圆环上无摩擦地自左端匀
速滑动到右端，电路的固定
电阻为
R
，其余电阻不计，试求
MN<
/p>
从圆环的左端滑到
右端的过程中电阻
R<
/p>
上的电流强度的平均值及通过的电量。
第
16
页
共
82
页
4.5
电磁感应现象的两类情况
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。
< br>
（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
教学手段
多媒体课件
教学活动
（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。
<
/p>
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。
第
17
页
共
82
页
（二）进行新课
1
、电磁感应现象中的感生电场
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
< br>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
P19
，例题分析
2
、电磁感应现象中的洛仑兹力
（投影）教材
P20
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
< br>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
磁场变强
第
18
页
共
82
页
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/B
2
L
2
_
，作用于
ab
杆上的外力
大小为
_2mg _
（四）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
l
Ω
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
第
19
页
共
82
页
D
．线圈中的感应电流一定是
2A <
/p>
3
．在匀强磁场中，
ab
、
cd
两根导体棒沿两根导轨分别以速度
v
1
、
v
< br>2
滑动，
如图所示，下列情况中，能使电容器获得最多电
荷量且左边极板带正电的是（
C
）
<
/p>
A
．
v
1
＝
v
2
，方向都向右
B
．
v
1
＝
v
2
，方向都向左
C
．
v
1
>
v
2
，
v
1<
/p>
向右，
v
2
向左
D
．
v<
/p>
1
>
v
2
，
v
1
向左，
v
2
向右
4
．如图所示，面积为
0.2m
2
的
100
匝线圈处在匀强磁
场中，磁场方问垂直于
线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为
< br>B
=
（
2+0.2
t
）
T
，定值电阻
R
1
=6
Ω
，线圈电阻
R
2
=4
Ω
，求：
（
1
）磁通量变化率，回路的感应电动势；（
4V
）
（
2
）
a
、
b
两点间电压
U
ab
（
2.4A
）
5
．如图所示，在物理实验中，常用“冲击式电流计”
通过某
闭合电路的电荷量．探测器线圈和冲击电流计串联
来测定
后，又
能测定磁场的磁感应强度．已知线圈匝数为
n
< br>，面积为
S
，线圈与冲击电流计组成
的回路电阻为
R
，把线圈放在被测匀强磁场中，开始时线圈
与磁场方向垂直，现将
线圈翻转
180
°，冲击式电流计测出通过线圈的电荷量为
q
，由此可知，被测
磁场
的磁磁感应强度
B
=__qR/2
nS__
6
．如图所示，
A
、
B
为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同
材料制成的
圆管，竖直固定在相同高度．两个相同的磁性小球，同时从
< br>A
、
B
管上端的管口无
初速释放，穿过
A
管的小球比穿过
B
管的小球先落到地面．下面对于两管的描述
中可能
正确的是（
AD
）
< br>A
．
A
管是用塑料制成的，
B
管是用铜制成的
B
．
A
管是用铝制成的，
B
管是用胶木制成的
C
．
A
管是用胶木制成的，
B
管是用塑料制成的
D<
/p>
．
A
管是用胶木制成的，
B
管是用铝制成的
第
20
页
共
82
页
4.6
互感和自感
教学目标：
（一）知识与技能
1
、了解互感和自感现象
2
、了解自感现象产生的原因
3
、知道自感现象中的一个重要概念——自感系数，了解它的单位及影
响其大
小的因素
（二）过程与方法：
引导学生从事物
的共性中发掘新的个性，从发生电磁感应现象的条件和有关
电磁感应得规律，提出自感现
象，并推出关于自感的规律。会用自感知识分析，解
决一些简单的问题，并了解自感现象
的利弊以及对它们的防止和利用
（三）情感、态度、价值观
培养学生
的自主学习的能力，通过对已学知识的理解实现知识的自我更新，
以适应社会对人才的要
求
教学重点
自感现象及自感系数
教学难点
1
、自感现象的产生原因分析
2
、通、断电自感的演示实验中现象解释
教学方法
< br>通过分析实验电路和直观的演示实验，引导学生运用已学的电磁感应知识
进行分析
、归纳，再利用电路中的并联规律，从而帮助学生突破本节重点、排除难
点。
学生活动设计：
启发引导学生利用前面学过的电路知识及电磁感应知识，分析通电自感和
断电自感的电路图，预测将会产生的实验现象，然后再通过观察实验现象验证自身
的思维，并归纳总结自感现象这一规律产生的原因。
第
21
页
共
82
页
教学手段
通、断电自感演示装置，电池四节（带电池盒）导线若干
教学活动
一、引入新课
问题情景：
1
、发生电磁感应的条件是什么？
2
、怎样得到这种条件，也就是
让闭合回路中磁通量发生变化？
3
、下面这两种电路中当电键断开和闭合瞬间会发
生电
磁感应现象吗？如果会发生，它们有什么不同呢？
二、新课教学
1
、互感现象
（
1
）、基本概念：①互感：互感现象：③互感电动势：
（
2
）、互感
的理解：①、如右图断开、闭合开关瞬间会发生电磁感应吗？②
这是互感吗？
小结：互感现象不仅发生与绕在同一铁芯上的两个互相互靠近的电路之间
。
线圈之间，而且可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。
问题情景：（互感中的能量）另一电路中能量从哪儿来的？
小结：互感现象可以把能量从一个电路传到另一个电路。
（
3
）、互感的应用和防止：
2
、自感现象
（
1
）、问题情景：由电流的磁效应可知，线
圈通电后周围就有磁场产生，电
流变化，则磁场也变化，那么对于这个线圈自身来说穿过
它的磁通量在此过程中也
发生了变化。是否此时也发生了电磁感应现象呢？我们通过实验
来解决这个问题。
（
2
）、演示实验：
实验
1
（演示
P
22
实验）出示自感演示器，通电自
感。
提出问题：闭合
S
瞬间，会有什么现象呢？引导学
生做预测，然后进行实验。（实验前事先闭合开关
S
，调
节变阻器
R
和
R
1
使两灯正常发光，然后断开开关，准备
好实验）。开始做实验，闭合开关
S
，提示学生注意观
察现象
第
22
页
共
82
页
观察到的现象：在闭合开关
S
瞬间，灯
A
2
立刻正常发光，
A
1
比
A
2
迟一段时
间才正常发光。
学思考现象原因。请学生分析现象原因。
总结：由于线圈
L
自身的磁通量增加，而产生了感应电动势
，这个感应电动
势总是阻碍磁通量的变化，既阻碍线圈中电流的变化，故通过
A1
的电流不能立即
增大，灯
A1
的亮度只能慢慢增加，最终与
A2
相同。
实验
2
< br>（演示
P23
实验）断电自感
先给学生几分钟时间看课本实验，预测实验现象，是
回答课本思
考与讨论问题。
（
3
）．结论：
小结：线圈中电流发生变化时，自身产生
感应电动势，这个感应电动势阻碍
原电流的变化。
自感现象：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
。
自感电动势：自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。
3
、自感系数
问题情景：我们都知道感应电动势的大小与回路中磁通量变化的快慢有关，
而自感现象
中的自感电动势是感应电动势的一种，那么就是说，自感电动势也应正
比于穿过线圈的磁
通量的变化率，即：
E
∝△
Φ
／△
t
，而磁场的强弱又正比于电流
的强弱，即磁通量的变化正比于电流的变化。所以也可以说，自感电动势正比于电
< br>流的变化率。即
E
∝△
I
／△
t
写成等式即：
E=L
△
I
／△
t
（
1
）
.
自感系数，简称自感或电感，用字母
L
表示。影响因素：形状、长
短、匝数、有无铁芯。
（
2
）．单位：亨利
符号：
H
常用单位：毫亨（<
/p>
mH
）
微亨
（
μ
H
）
4
、磁场的能量
问题情景：在图
4.6---4
中
,
开关断开后
,
灯
泡的发光还能持续一段时间
,
有时甚
至
比开关断开前更亮
,
这时灯泡的能量是从哪里来的呢
?
第
23
页
共
82
页
教师引导学生分析，电源断开以后
，线圈中电流不会立即消失，这时的
电流仍然可
以做功，说明线圈储存能量。当开关闭合时，线圈中的电流从无到有，
其中的
磁场
也是从天到有，这可以看作电源把能量输送到磁场，储存
在磁场中。这
里我们知识
一个合理的
假设，有关电磁场能量的直接式样验证，要在我们认识了电
磁波之后才
< br>
有可能。
5
．自感现象的理解：
线圈中电流的变化不能在瞬间完成，即不能“突变”。也可以说线圈能体现
电
的惯性
6
．自感的应用与防止：
应用：日光灯
防止：变压器、电动机
三、实例探究
【例
< br>1
】如图所示，电路甲、乙中，电阻
R
< br>和自感线圈
L
的电阻值都很小，
接通
S
，使电路达到稳定，灯泡
D
发光。则（
AD
）
A
．在电路甲中，断开
S
，
D
将逐渐变暗
B
．在电路甲中，断开
S
，
D
将先变得更
亮，然后渐渐变暗<
/p>
C
．在电路乙中，断开
S
，
D
将渐渐变暗
D
．在电路乙中，断开
S
，
D
将变得更
亮，然后渐渐变暗
【例
2
】如图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为零。电键
K
原来是合
上的，在
K
断开后
，分析：
（
1
）若
R
1
＞
R
2
，灯泡的亮度怎样变化？
（
2
）若
R
1
＜
R
2
，灯泡的亮度怎样变化？
第
24
页
共
82
页
四、巩固练习
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<
/p>
．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
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<
/p>
五、课堂小结
１、自感现象是电磁感应现象中特殊情形，它的产生原因是由于通过导体自
身的电流发
生变化．
２、自感电动势的大小与电流变化快慢和自感系数有
关，它总是阻碍导体中
电流的变化。
六、布置作业：
课后习题
第
25
页
共
82
页
4.7
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
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。<
/p>
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
教学手段
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）。
教学活动
（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。
第
26
页
共
82
页
（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
27
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，安培阻力较相对较大，因而磁铁会很快停下来。
3
、电磁驱动
第
27
页
共
82
页
［演示
4
］电磁驱动。
演示教材
27
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
< br>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
（四）、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
< br>
2
．如图所示，闭合金属环从曲面上
< br>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
）
< br>
A
．若是匀强磁场，环滚上的高度小于
h
第
28
页
共
82
页
B
．若是
匀强磁场，环滚上的高度等于
h
C<
/p>
．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
平导轨上，条形磁铁沿导轨以初速度
v
0
向圆环运动，其轴
线
在圆环圆心，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
．
< br>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
（五）、课堂小结
（六）、课后作业
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。
滑水
第
29
页
共
82
页
第五章
交变电流
5
．
1
交变电流
教学目标
（一）知识与技能
1
．使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。
2
．掌握交变电流的变化规律及表示方法。
3
．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。
< br>
（二）过程与方法
1
．掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。
<
/p>
2
．培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图
形的能力。
3
．培养学生运用数学知
识解决物理问题的能力。
（三）情感、态度与价值观
通过实验
观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解
决物理问题的重要性<
/p>
教学重点
交变电流产生的物理过程的分析。
教学难点
交变电流的变化规律及应用。
教学方法
演示法、分析法、归纳法。
教学手段
手摇单相发电机、小灯泡、
示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表
教学过程
（一）引入新课
出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造。
第
30
页
共
82
页
演示：将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电
路。当线框快速转
动时，观察到什么现象
?
这种大小和方向都随时间做周期性变
化电流，
叫做交变电流。
（二）进行新课
1
、交变电流的产生
为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？
多媒体课件打出（图
5.1-3
）。当
abcd
线圈在磁场中绕
OO
′轴转动时，哪些
边切割磁感线
?
（
ab
与
cd
）
。
当
ab
边向右、
cd
边向
左运动时，线圈中感应电流的方向？（沿着
a
→
b
→
c
→
d
→
a
方向流动的。）
当
ab
边向左、
cd
边向右运动时，线圈中感应电流的方向如何
?
（感应电流
是沿着
d
→
c
→
b
→
a
→
d
< br>方向流动的。）
线圈平面与磁感线平行时，
ab
边与
cd
边线速度方
向都跟磁感线方向垂直，
即两边都垂直切割磁感线，此时产生感应电动势最大。线圈转到
什么位置时，产生
的感应电动势最小
?
当线圈平面跟磁感线垂直时，
ab
边和
cd
边线速度方向都跟磁
感线平行，即不切割磁感线，此时感
应电动势为零。
利用多媒体课件，屏幕上打出中性面概念：
< br>（
1
）中性面——线框平面与磁感线垂直的位置。
（
2
）线圈处于中
性面位置时，穿过线圈
Φ
最
Δ
?
Δ
t
大，但
=0
。
（
3
）线圈越过中性面，线圈中
I
< br>感
方向要改变。线圈转一周，感应电流方向
改变两次。<
/p>
2
．交变电流的变化规律
设线圈平面从中性面开始转动，角速度是
ω
。经<
/p>
过时间
t
，线圈转过的角度是
ω
t
，
ab
边的线速度
v
的方
向跟磁感
线方向间的夹角也等于
ω
t
，如右图所
示。设
第
31
页
共
82
页
ab<
/p>
边长为
L
1
，<
/p>
bc
边长
L
2<
/p>
，磁感应强度为
B
，这时
ab
边产生的感应电动势多大
?
e
ab
=
BL
1
v
sin
ω
t
=
BL
1
< br>·
L
2
1
ω
sin
ω
t
=
BL
1
L
2
sin
ω
t
2
2
此时整个线框中感应电动势多
大
?
e
=
e
ab
+
e
cd
=
BL
1
L<
/p>
2
ω
sin
ω<
/p>
t
若线圈有
N
匝时，相当于
N
个完全相同的电源串<
/p>
联，
e
=
NBL
1
L
2
ω
sin
ω
t
，令<
/p>
E
m
=
NBL<
/p>
1
L
2
ω
，叫做感应电动
势的峰值，
e
叫做感应电动势的瞬时值。
根据部分电路欧姆定律
，电压的最大值
U
m
=
I
m
R
，电压的瞬时值
U
=
U
m
sin
ω
t
。
电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以
用正弦曲线来表示，如下图所示：
3
．几种常见的交变电波形
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下几个问题：
1
．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正
弦式交变电流。
2
．从中
性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为
e
=
NBS
ω
s
i
n
ω
t
，感应
电动势的最大值为
E
m
=<
/p>
NBS
ω
。
<
/p>
3
．中性面的特点：磁通量最大为
Φ
m
，但
e
=0
。
（四）实例探究
交变电流的图象、交变电流的产生过程
【例
1
】一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的
固定轴转动，
线圈中的感应电动势
e
随
时间
t
的变化如图所示。下面说法中正确的是
< br>
（
）
A
．
t
1
时刻通过线圈的磁通量为零
B
．
t
2
时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C
．
t
3
< br>时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最
大
第
32
页
共
82
页
D
．每当
e
转
换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大
交变电流的变化规律
【例
2
】在匀强磁场中有一矩形线圈，从中性面开始绕垂直于磁感线的轴以
角速度
ω
匀速转动时，产生的交变电动势可
以表示为
e
=
E
m
sin
ω
t
。现在把线圈的转
速增为原来的
2
倍
，试分析并写出现在的交变电动势的峰值、交变电动势的瞬时值
表达式，画出与其相对应
的交变电动势随时间变化的图象。
分析物理图象的要点：
一看：看“轴
”、看“线”、看“斜率”、看“点”、看“截距”、看“面
积”、看“拐点”，并理解
其物理意义。
二变：掌握“图与图”“图与式”和“图与物”
之间的变通关系。
三判：在此基础上进行正确的分析和判断。
综合应用
【例
3
】
<
/p>
如图所示，匀强磁场的磁感应强度
B
=2
T
，匝数
n
=6
的矩形线圈
abcd
绕中心轴
OO<
/p>
′匀速转动，角速度
ω
=200
rad/s
。已知
ab
=0.1
m
，
bc
=0.2 m
，线
圈的总电阻
R=40
Ω<
/p>
，试求：
（
1
）感应电动势的最大值，感应电流的最大值；
（
2
）设时间
t
=0
时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈
中感应电动
势的瞬时值表达式；
（
3
）画出感应电流的瞬时值
i
随
ω
t
变化的图象；
（
4
）当
ω
t
=30
°时，穿过线圈的磁通量和线圈中的电
流的瞬时值各是多大？
（
< br>5
）线圈从图示位置转过
解析：
π
的过程中，感应电动势的平均值是多大？
2
第
33
页
共
82
页
5
．
2
描述交变电流的物理量
教学目标
（一）知识与技能
1
．理解什么是交变电流的峰值和有效值，知道它们之间的关系。
2
．理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系。知道我国生产和生活用
电的周期（频率）的大小。
（二）过程与方法
能应用数学工具描述和分析处理物理问题。
（三）情感、态度与价值观
让学生了
解多种电器铭牌，介绍现代科技的突飞猛进，激发学生的学习热情
教学重点、难点
重点
交变电流有效值概念。
难点
交变电流有效值概念及计算。
教学方法
实验、启发
教学手段
多媒体课件
电源、电容器、灯泡“
6
V
，
0.3
A
”、幻灯片、手摇发电机
教学过程
（一）引入新课
矩形线圈在匀强磁场
中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，在线圈中产生了
正弦交变电流。如何描述交变电流
的变化规律呢？
可以用公式法描述。从中性面开始计时，得出
瞬时电动势：
e
=
E
m
sin
ω
t
瞬时电流：
i
=
I
m
sin
ω
t
第
34
页
共
82
页
瞬时电压：
u=
U
m
sin
ω
t
其中<
/p>
E
m
=
NB
S
ω
交变电流的
大小和方向都随时间做周期性变化，只用电压、电流描述不全
面。这节课我们学习表征正
弦交变电流的物理量。
（二）进行新课
1
．周期和频率
请同学们阅读教材，回答下列问题：
（
1
）什么叫交变电流的周期？
（
2
）什么叫交变电流的频率？
（
3
）它们之间的关系
是什么？
（
4
）我国使用的交变电流的周期和频率各是多大？
交变电流完
成一次周期性的变化所用的时间，叫做交变电流的周期，用
T
表
示。
交变电流在
1 s
内完成周期性变化的
次数，叫做交变电流的频率，用
f
表示。
T
=
1
f
我国使用的交变电流频率
f
=50
Hz
，周期
T
=0
。
02 s
。
< br>2
．交变电流的峰值（
E
m
，
I
m
，
U
m
）
交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表
示
交变电流的电流或电压变化幅度。
［演示］电容器的耐压值
将电容器（
8 V
，
< br>500
μ
F
）接在学生电源上充
电，接
8
V
电压时电容器正常工
作，接
16
V
电压时，几分钟后闻到烧臭味，后听到爆炸声。
电容器的耐压值是指能够加在它两端的最大电压，若电源电压的最大值超过
耐压值，电容器可能被击穿。但是交变电流的最大值不适于表示交变电流产生的效
果，在
实际中通常用有效值表示交变电流的大小。
思考与讨论：
第
35
页
共
82
页
0
～
0.2s
、
0.2
～
0.5s
< br>、
0.5
～
0.8s
、
0.8
～
1s
这四个阶段电流大小不变化，分别计
算出热量，然后加起来。由
Q
?
I
2
Rt
解得
Q
1
?
0
.
2
< br>J
；
Q
2
?
1
.
2
J
；
Q
3
?
1
.
2
J
；
Q
4
?
0
.
2
J
所以，
1s
内电阻
R
中产生的热量为
Q
?
0
.
2
?
1
.
2
?
1
.
2
?
0
.
2
?
2
.
8
J
由
Q
?
I
2
Rt
解得，
I
< br>?
3
．有效值（
E
、
I
、
U
< br>）
让交变电流和直流电通过同样的电阻，如果它们在相
同时间内产生热量相
等，把直流电的值叫做交变电流的有效值。通常用大写字母
U
、
I
、
E
表示有效
值。
正弦交变电流的最大值与有效值有以下关系：
I
=
I
m
2
Q
?
2
.
8
A=1.67A
Rt
=0.707
I
m
U
=
U<
/p>
m
2
=0.707
U
m
［强调］
（
1
）各种使用交变电流的电器设备上所示值为有效值。
（
2
）交变电流表（电压表或电流表）所测值
为有效值。
（
3
）计算交变电流的功、功率、热量等用有效值。
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下几个问题：
1
．表征交变电流的几个物理量：周期和频率、峰值和有效值。
2
．交变电流的周期与频率的关系：
T
=
1
。
f
I
m
2
3
．正弦式交变电流最大值与有效值的关系：
I
=
，
U
=
U
m
2
。
（四）实例探究
【
例
1
】表示交变电流随时间变化图象如图所示，则交变电流有效
值为
（
）
第
36
页
共
82
页
A
．
5
2
A
C
．
3.5
2
综合应用
A
B
．
5 A
D
．
3.5 A
【例
2
】交流发电机矩形线圈边长
ab
=
cd
=0.4 m
，
bc
=
ad
=0.2 m
，共
50
匝，
线
圈电阻
r=1
Ω
< br>，线圈在
B
=0.2 T
的匀强
磁场中，绕垂直磁场方向的轴
OO
′
1
00
以
r/s
转速匀速转动，外
接电阻
9
Ω
，如图所示。
求：
（
1
）电压表读数；
（
2
）电阻
R
上电功率。
第
37
页
共
82
页
?
5
．
3
电感和电容对交变电流的影响
教学目标
（一）知识与技能
1
．理解为什么电感对交变电流有阻碍作用。
2
．知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素
有关。
3
．知道交变电流能通过
电容器
.
知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用。
4
．知道用容抗来表示电容对交变电流的阻碍作
用的大小
.
知道容抗与哪些因
素有关。
（二）过程与方法
1
．培养学生独立思考的思维习惯。
2
．培养学生用学过的知识去理解、分析新问题的习惯。
（三）情感、态度与价值观
培养学生有志于把所学的物理知识应用到实际中去的学习习惯。
教学重点
1
．电感、电容对交变电流的阻碍作用。
2
．感抗、容抗的物理意义。
教学难点
1
．感抗的概念及影响感抗大小的因素。
2
．容抗概念及影响容抗大小的因素。
教学方法
实验法、阅读法、讲解法。
教学手段
双刀双掷开关、学生用低压交直流电源、灯泡（
6
V
、
0.3 A
）、线圈（用变
压器的副线圈）、电容器（“
10
3
μ
F
、
15
V
”与“
200
μ
F
、
15
V
”）
2
个、两个
扼流圈、投影片、投影仪
第
38
页
共
82
页
教学过程
（一）引入新课
在直流电路中，影响
电流跟电压关系的只有电阻。在交变电流路中，影响电
流跟电压关系的，除了电阻外，还
有电感和电容。电阻器、电感器、电容器是交变
电流路中三种基本元件。这节课我们学习
电感、电容对交变电流的影响。
（二）进行新课
1
．电感对交变电流的阻碍作用
［演示］电阻、电感对交、直流的影响。实验电路如下图甲、乙所示：
演示甲图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度
灯的亮度相同。说明电阻对交流和直流的阻碍作用相同。
演示乙图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度
电键接到直流上，亮度不变；接到交流上时，灯泡亮度变暗。说明线圈对直
流电和交变电流的阻碍作用不同。
线圈对直流
电的阻碍作用只是电阻；而对交变电流的阻碍作用除了电阻之
外，还有电感
.
为什么会产生这种现象呢？
由电磁感应的知识可知，当线圈中通过交变电流时，产生自感电动势，阻碍
电流的变
化。
电感对交变电流阻碍作用的大小，用感抗来表示。感抗的
大小与哪些因素有
关？请同学们阅读教材后回答。
感抗决定于线圈的自感系数和交变电流的频率。线圈的自感系数越大，自感
作用就越大，感抗就越大；交变电流的频率越高，电流变化越快，自感作用越大，
感抗越
大。
线圈在电子技术中有广泛应用，有两种扼流圈就是利用电
感对交变电流的阻
碍作用制成的。出示扼流圈，并介绍其构造和作用。
< br>
（
1
）低频扼流圈
构造：线圈绕在闭合铁芯上，匝数多，自感系数很大。
作用：对低频交变电流有很大的阻碍作用。即“通直流、阻交流”。
（
2
）高频扼流圈
第
39
页
共
82
页
构造：线圈绕在铁氧体芯上，线圈匝数少，自感系数小。
作用：对低频交变电流阻碍小，对高频交变电流阻碍大。即“通低频、阻高
< br>频”。
2
．交变电流能够通过电容器
［演示］电容对交、直流的影响。实验电路如图所示：
开关
S
分别接到直流电源和交变电流源上，观
察现象
接通直流电源，灯泡不亮；接通交变电流源，灯泡亮了
。说明了直流电不能
够通过电容器，交变电流能够“通过”电容器。
电容器的两极板间是绝缘介质，为什么交变电流能够通过呢？用
< br>CAI
课件展
示电容器接到交变电流源上，充、放电的动
态过程。强调自由电荷并没有通过电容
器两极板间的绝缘介质，只是当电源电压升高时电
容器充电，电荷向电容器的极板
上集聚，形成充电电流；当电源电压降低时电容器放电，
电荷从电容器的极板上放
出，形成放电电流。电容器交替进行充电和放电，电路中就有了
电流，表现为交流
通过了电容器。
3
．电容器对交变电流的阻碍作用
［演示］电容器对交变电流的影响
将刚才实验电路中“
1000
μ
F
，
15
V
”的电容器去掉，观察灯泡的亮度，说
明了什么道理？
灯泡的亮度变亮了。说明电容器对交变电流也有阻碍作用。
<
/p>
的确是这样。物理上用容抗来表示电容器对交变电流阻碍作用的大小。容抗
跟哪些因素有关呢？请同学们阅读教材后回答。
容抗
决定于电容器电容的大小和交变电流的频率
.
电容越大，在同样
电压下电
容器容纳电荷越多，因此充放电的电流越大，容抗就越小；交变电流的频率越高
，
充放电进行得越快，充放电电流越大，容抗越小
.
即电容器的电容越大，交变电流
频率越高，容抗越小。电容器具有“通交流
、隔直流”“通高频、阻低频”的特
点。
介绍电感、电容的广泛存在。
（三）课堂总结、点评
第
40
页
共
82
页
本节课主要学习了以下几个问题：
1
．由于电感线圈中通过交变电流时产生自感电动势，阻碍电流变化，对交变
电流有阻碍作用
.
电感对交变电流阻碍作用大小用感
抗来表示
.
线圈自感系数越大，
交变电
流的频率越高，感抗越大，即线圈有“通直流、阻交流”或“通低频，阻高
频”特征
.
2
．交变电流“通过”电容器过程，就
是电容器充放电过程
.
由于电容器极板
上积累电荷反抗自由电荷做定向移动，电容器对交变电流有阻碍作用
.
< br>用容抗表示
阻碍作用的大小
.
电
容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小
.
故电容器在电路
中有“通交流、隔直流”或“通高频、阻低频”特征。
（四）实例探究
电感对交变电流的影响
【例
1
】如图所示电路中，
L
为电感线圈，
R
为灯泡，电流表内阻为零。电压
表内阻无限大，交流电源的电压
u
=220
2
sin10
π
t
V
。若保持电压的有效值不变，
只将电源
频率改为
25Hz
，下列说法中正确的是
（
）
A
．电流表示数增大
B
．电压表示数减小
C
．灯泡变暗
D
．灯泡变亮
电感和电容对交变电流的影响
【例<
/p>
2
】图所示是电视机电源部分的滤波装置，当输入端输入含有直流
成
分、交流低频成分的电流后，能在输出端得到较稳定的直流电，试分析其工作原理
及各电容和电感的作用。
（五）巩固练习
1
< br>．关于低频扼流圈，下列说法正确的是
A<
/p>
．这种线圈的自感系数很小，对直流有很大的
阻碍作用
输
入
C
1
L
输
出
A
R
u
V
L
C
2
B
．这种线圈的自感系数很大，对低
频电流有很大的阻碍作用
第
41
页
共
82
页
-
-
-
-
-
-
-
-
-
上一篇：八年级物理上册复习资料
下一篇：八年级物理上册一至三单元知识点总结