第一篇：高二物理家教教案_電磁感應

xxx專用 高二年級物理第1次課

高二年級物理----電磁感應

一． 考點熱點回顧．

發(fā)現(xiàn)電生磁的科學家是（）

發(fā)現(xiàn)磁生電的科學家是（）電磁感應現(xiàn)象：

(1)電磁感應現(xiàn)象：閉合電路中的一部分導體做切割磁感線運動，電路中產(chǎn)生感應電流。

(2)感應電流：在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流。

產(chǎn)生感應電流的條件

感應電流產(chǎn)生的條件是：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。

以上表述是充分必要條件。不論什么情況，只要滿足電路閉合和磁通量發(fā)生變化這兩個條件，就必然產(chǎn)生感應電流；反之，只要產(chǎn)生了感應電流，那么電路一定是閉合的，穿過該電路的磁通量也一定發(fā)生了變化。

磁通量的定義

設(shè)在勻強磁場中有一個與磁場方向垂直的平面，磁場的磁感應強度為B，平面的面積為S。

(1)定義：在勻強磁場中，磁感應強B與垂直磁場方向的面積S的乘積，叫做穿過這個面的磁通量。

(2)公式：Φ=BS

當平面與磁場方向不垂直時： Φ=BS⊥=BScosθ（θ為兩個平面的二面角）(3)物理意義

穿過某個面的磁感線條數(shù)表示穿過這個面的磁通量。

(4)單位：在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯，簡稱韋，符號是Wb。1Wb=1T·1m2=1V·s。關(guān)于磁通量變化

在勻強磁場中，磁通量Φ=B?S?sinα（α是B與S的夾角），磁通量的變化ΔΦ=Φ2-Φ1有多種形式，主要有：

①S、α不變，B改變，這時ΔΦ=ΔB?Ssinα ②B、α不變，S改變，這時ΔΦ=ΔS?Bsinα

③B、S不變，α改變，這時ΔΦ=BS(sinα2-sinα1)

感應電動勢

定義：在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢，叫做感應電動勢。方向是由低電勢指向高電勢。

感應電動勢產(chǎn)生的條件是：穿過電路的磁通量發(fā)生變化。

這里不要求閉合。無論電路閉合與否，只要磁通量變化了，就一定有感應電動勢產(chǎn)生。這好比一個電源：不論外電路是否閉合，電動勢總是存在的。但只有當外電路閉合時，電路中才會有電流。

物理意義：感應電動勢是反映電磁感應現(xiàn)象本質(zhì)的物理量。xxx專用 高二年級物理第1次課

楞次定律

1、內(nèi)容：感應電流具有這樣的方向，就是感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化．

在應用楞次定律時一定要注意：“阻礙”不等于“反向”；“阻礙”不是“阻止”。

A、從“阻礙磁通量變化”的角度來看，無論什么原因，只要使穿過電路的磁通量發(fā)生了變化，就一定有感應電動勢產(chǎn)生。

B、從“阻礙相對運動”的角度來看，楞次定律的這個結(jié)論可以用能量守恒來解釋：既然有感應電流產(chǎn)生，就有其它能轉(zhuǎn)化為電能。又由于感應電流是由相對運動引起的，所以只能是機械能轉(zhuǎn)化為電能，因此機械能減少。磁場力對物體做負功，是阻力，表現(xiàn)出的現(xiàn)象就是“阻礙”相對運動。

C、從“阻礙自身電流變化”的角度來看，就是自感現(xiàn)象。自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的自感電動勢總是阻礙自身電流的變化。

2、實質(zhì)：能量的轉(zhuǎn)化與守恒．

3、應用：對阻礙的理解：（1）順口溜“你增我反，你減我同”（2）順口溜“你退我進，你進我退”即阻礙相對運動的意思?！澳阍鑫曳础钡囊馑际侨绻磐吭黾樱瑒t感應電流的磁場方向與原來的磁場方向相反。“你減我同”的意思是如果磁通量減小，則感應電流的磁場方向與原來的磁場方向相同。用以判斷感應電流的方向，其步驟如下：

1）確定穿過閉合電路的原磁場方向；

2）確定穿過閉合電路的磁通量是如何變化的（增大還是減小）； 3）根據(jù)楞次定律，確定閉合回路中感應電流的磁場方向； 4）應用安培定則，確定感應電流的方向．

二．典型例題+拓展訓練

一）、典型例題

例1： 發(fā)電的基本原理是電磁感應。發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的科學家是（）

A．安培 B．赫茲 C．法拉第 D．麥克斯韋

例2： 發(fā)現(xiàn)電流磁效應現(xiàn)象的科學家是________，發(fā)現(xiàn)通電導線在磁場中受力規(guī)律的科學家是________，發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的科學家是_______，發(fā)現(xiàn)電荷間相互作用力規(guī)律的的科學家是________。

例3： 下列現(xiàn)象中屬于電磁感應現(xiàn)象的是（）

A．磁場對電流產(chǎn)生力的作用 B．變化的磁場使閉合電路中產(chǎn)生電流 C．插在通電螺線管中的軟鐵棒被磁化 D．電流周圍產(chǎn)生磁場

知識測試：

1．關(guān)于電磁感應，以下說法正確的是（）

A．只要磁通量發(fā)生變化就會產(chǎn)生感應電流

B．導體做切割磁感線運動時，導體兩端會產(chǎn)生電壓 C．感應電流的產(chǎn)生是因為靜電力做了功 D．發(fā)生電磁感應，外界不需要提供能量 xxx專用 高二年級物理第1次課

2．插有鐵芯的線圈直立在水平桌面上，鐵芯上套一鋁環(huán)，線圈與電源、開關(guān)相連，如圖所示．閉合開關(guān)的瞬間，鋁環(huán)跳起一定高度．若保持開關(guān)閉合，下面哪一個現(xiàn)象是正確的？（）

A．停在這一高度，直到斷開開關(guān)再回落 B．不斷升高，直到斷開開關(guān)再停止上升 C．回落，斷開開關(guān)時鋁環(huán)不再跳起 D．回落，斷開開關(guān)時鋁環(huán)再次跳起

3．用如圖所示的實驗裝置研究電磁感應現(xiàn)象．當有電流從電流表的正極流入時，指針向右偏轉(zhuǎn)．下列說法哪些是正確的：（）

A．當把磁鐵N極向下插入線圈時，電流表指針向左偏轉(zhuǎn) B．當把磁鐵N極從線圈中拔出時，電流表指針向左偏轉(zhuǎn) C．保持磁鐵在線圈中靜止，電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)

D．磁鐵插入線圈后，將磁鐵和線圈一起以同一速度向上運動，電流表指針向左偏． 4．下列實驗現(xiàn)象，屬于電磁感應現(xiàn)象的是（）

A．導線通電后，其下方的小磁針偏轉(zhuǎn)

B．通電導線AB在磁場中運動

C．金屬桿切割磁感線時，電流表指針偏轉(zhuǎn) xxx專用 高二年級物理第1次課

D．通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動

5．下列說法正確的是（）

A．磁感應強度是矢量，它的方向與通電導線在磁場中的受力方向相同 B．磁通量是矢量，其單位是韋伯（Wb）

C．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象 D．通電導線所受磁場力為0，該處磁感應強度一定為0

三．總結(jié)：

課后練習：

第二篇：高二物理教案電磁感應-自感

五、自感

教學目的

1．知道什么是自感現(xiàn)象和自感電動勢

2．知道自感系數(shù)是表示線圈本身特性和物理量。知道它的單位 3．知道自感現(xiàn)象的利和弊以及它們應用和防止

教具

通電自感演示器，斷電自感演示器，直流電源，導線若干

教學過程

一、復習導入（5分鐘）

[提問] 1．產(chǎn)生電磁感應的條件是什么？

[投影] 2．如圖是一個通電螺線管，其中電流強度為I，回答下列問題：（1）．螺線管中有無磁場？磁場的強弱與電流有無關(guān)系？（2）．當電流變化時，螺線管中的磁場是否變化？（3）．當電流變化時，通過螺線管中的磁通量是否變化？（4）．當電流變化時，螺線管中是否產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象？（5）．當電流變化時，螺線管中是否產(chǎn)生感應電動勢？

[啟發(fā)講解] 當通過螺線管中電流變化時，螺線管中也能產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象，但這種電磁感應現(xiàn)象與我們前面學過的電磁感應現(xiàn)象有所不同，這種電磁感應現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于通過導體自身的電流變化引起磁通量的變化。這種現(xiàn)象就稱為自感現(xiàn)象。

二、新課：

[板書]

一、自感現(xiàn)象

[板書] 1.自感現(xiàn)象：由于導體本身電流的變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。

[啟發(fā)提問]通過上面的分析，想一想，自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什么呢？ ［板書］２.自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：導體本身電流變化，引起磁通量的變化。[提問講解］自感現(xiàn)象屬于一種電磁感應現(xiàn)象，那么在自感現(xiàn)象中有沒有感應電動勢產(chǎn)生呢？ [板書]

二、自感電動勢：（15分鐘）

[板書] 1.自感電動勢：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢叫自感電動勢。[設(shè)問講解] 那么自感電動勢有什么作用呢？回顧楞次定律，然后通過實驗來說明。

[板書] 2.自感電動勢的作用:阻礙導體中原來電流的變化。

[小結(jié)講解] ：（投影燈片）當通過螺線管中原來的電流I增大時，螺線管中產(chǎn)生的自感電動勢阻礙I變大；當通過螺線管中原來的電流I減小時，螺線管中產(chǎn)生的自感電動阻礙I減小。[板書]（1）導體中原電流增大時，自感電動勢阻礙它增大。（2）導體中原電流減小時，自感電動勢阻礙它減小。[講解] 下面通過實驗來驗證自感電動勢的作用。[投影] 實驗電路如圖：

[講解]介紹電路，其中L是帶有鐵芯的線圈。下面進行理論分析。[啟發(fā)思考]（投影思考題）

（1）開關(guān)S合上的瞬間，通過兩個支路的電流怎么變化？

（2）開關(guān)S合上的瞬間，通過兩個支路的電流變化情況是否相同？為什么？（3）燈1和燈2哪個只能逐漸亮起來？

理論結(jié)果：（讓學生討論后回答）[演示實驗一]

實驗要觀察的現(xiàn)象：燈1和燈2哪個立即達最亮，哪個只能逐漸亮起來。實驗結(jié)果：燈1只能逐漸亮起來、燈2立即達最亮。

實驗結(jié)果說明的問題：通過線圈的電流發(fā)生變化時，線圈中產(chǎn)生了自感電動勢，自感電動勢的作用是阻礙線圈中原電流的變化。[演示實驗二]

實驗觀察到的現(xiàn)象：電鍵斷開后，燈泡要過一會兒才熄滅。

[引導學生對實驗結(jié)果進行分析]：（投影實驗電路）電路斷開的瞬間，通過線圈的電流突然減弱，穿過線圈的磁通量也就很快地減少，因而線圈中產(chǎn)生了自感電動勢。自感電動勢阻礙電流的減弱，這時盡管燈泡與電源已經(jīng)斷開，但線圈和燈泡組成了閉合回路，所以燈泡中有有感應電流通過，因而燈泡不會立即熄滅。

總結(jié)兩個實驗要說明的問題。

[講解]自感現(xiàn)象在我們?nèi)粘Ｉ钪杏泻軓V泛的應用，如日光燈的鎮(zhèn)流器就是利用線圈自感現(xiàn)象的一個例子……

[提問]（投影燈片）感應電動勢大小與下面哪個因素有關(guān)？ A 磁通量大小 B 磁通量變化量的大小 C 磁通量變化的快慢 D 磁場的強弱

[設(shè)問]自感電動勢是一種感應電動勢，它的大小也與磁通量的變化快慢有關(guān)。在發(fā)生自感現(xiàn)象時，導體中產(chǎn)生的自感電動勢與下面的哪個因素有關(guān)？ A 電流大小 B 電流變化量的大小 C 電流變化的快慢

（指導學生看書、思考、集體回答）

[板書] 3．自感電動勢大小與線圈中電流變化快慢有關(guān)。

[講解] 對同一線圈來說，電流變化的快，線圈中產(chǎn)生的自感電動勢大；反之，電流變化得慢，產(chǎn)生的自感電動勢小。

[講解過渡]對于不同線圈，在電流變化快慢相同的情況下，產(chǎn)生的自感電動勢可以不同，說明不同線圈具有不同的特性，在物理上用自感系數(shù)來表示這種特性。

[板書]

三、自感系數(shù)

[設(shè)問]那么線圈的自感系數(shù)與線圈的哪些因數(shù)有關(guān)呢？它的單位是什么？ [板書] 1．決定線圈自感系數(shù)的因素：線圈的形狀、長短、匝數(shù)、線圈中是否有鐵芯。

[板書] 2．自感系數(shù)的單位：亨利，簡稱亨，符號是H。1mH=10H，1μH=10H [例題]有關(guān)自感現(xiàn)象，下列敘述中正確的是：………（）

A 有鐵芯的多匝金屬線圈中，通過的電流強度不變時，無自感現(xiàn)象發(fā)生，線圈的自感系數(shù)為零

B 導體中所通電流發(fā)生變化時，產(chǎn)生的自感電動勢總是阻礙導體中原來電流的變化

C 線圈中所通電流越大，產(chǎn)生的自感電動勢也越大 D 線圈中所通電流變化越大，產(chǎn)生的自感電動勢也越大

[引導學生分析]線圈的自感系數(shù)與線圈中是否有電流無關(guān)，它是由線圈本身的特性決定的。自感電動勢的大小與線圈中電流變化的快慢有關(guān)。

[小結(jié)]本節(jié)課我們學習了自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：是由于通過導體本身電流的變化，自感電動勢的作用：阻礙導體中原來電流的變化、自感系數(shù)的決定因素和單位。-3

第三篇：高二新人教版物理電磁感應現(xiàn)象教學設(shè)計

高二新人教版物理電磁感應現(xiàn)象教學設(shè)計

《電磁感應現(xiàn)象》是高中物理課程，是電磁學的核心內(nèi)容之一，在整個高中物理中占有相當重要的地位。物理電磁感應現(xiàn)象教學設(shè)計為大家詳細講解了高二物理上冊第三章知識點：電磁感應現(xiàn)象?，請大家認真學習。

教材分析

?本節(jié)內(nèi)容揭示了磁和電的內(nèi)在聯(lián)系，通過探究實驗的方法歸納出了“磁生電”的規(guī)律，在教材中起到了承前啟后的作用，是學生今后學習法拉第電磁感應定律、楞次定律和交變電流產(chǎn)生的基礎(chǔ)。

教材中對法拉第堅信磁能生電，并歷經(jīng)十年的不懈努力，最后終于發(fā)現(xiàn)電磁感應規(guī)律的物理學史料的介紹，是一個很好的德育切入點，同時也體現(xiàn)了教材對學生人文思想和科學精神的熏陶。

電磁感應現(xiàn)象是電學部分的重點也是難點，尤其是為邁克爾·法拉第(Michael Faraday，公元1791～公元1867)電磁感應定律和楞次定律的學習提供了鋪墊。電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)不僅在科學和實踐上具有重要意義，而且其指導思想以及發(fā)現(xiàn)過程中表現(xiàn)出的科學態(tài)度與意志力對學生有重要的啟迪與和教育，這些在教學中有意識地加以體現(xiàn)。

學情分析

學生對閉合電路的部分導線切割磁感線能產(chǎn)生電流，在初中已有一定的認識，但在空間想象、問題本質(zhì)的分析等方面還較為薄弱。因此，在教學中從學生的已有知識出發(fā)，通過學生自主學習、探究實驗、產(chǎn)生問題、協(xié)作交流等學習方法，從而解決問題得出產(chǎn)生感應電流的條件的結(jié)論。

教法分析

為了充分調(diào)動學生學習的積極性，本節(jié)課采用“實驗-探究”教學法，用環(huán)環(huán)相扣的問題將探究活動層層深入，最終師生共同得出探究結(jié)論。

教學目標

(1)? ? 知道磁通量的定義，知道磁通量的國際單位，知道公式 的適用條件，會用公式計算。

(2)? ? 知道電磁感應現(xiàn)象。

(3)? ? 理解感應電流產(chǎn)生的條件。

(4)? ? 運用感應電流產(chǎn)生的條件解決簡單問題。

過程與方法：

(1)培養(yǎng)實驗方法探究的能力。

(2)啟發(fā)學生觀察實驗現(xiàn)象，從中分析歸納通過磁場產(chǎn)生電流的條件。

(3)通過實驗的觀察和分析，培養(yǎng)學生運用所學知識，分析問題、總結(jié)規(guī)律的能力。

情感態(tài)度與價值觀：

(1)? ? 培養(yǎng)合作競爭的精神。

(2)通過“磁生電”的物理學史學習使學生感悟到科學發(fā)現(xiàn)的艱辛和辯證的思維方法。

教學重點與難點

本節(jié)重要知識點，即感應電流產(chǎn)生的條件，關(guān)鍵是要采用相應的教學手段讓學生從實驗中自己得出結(jié)論。

教學過程

新課引入

電帶給了我們光明、溫暖與快樂，世界沒有了電，人類將會怎樣？今年春節(jié)，南方大部分城市特別是湖南、貴州等城市的人們深切的體會到了電能的重要性。那里的人們不僅僅要應對黑暗，還要面對零下幾度的風雪寒冷……對于現(xiàn)在的人類來說，一旦失去了電，也許比失去光陰還要可怕。當我們現(xiàn)在盡情享受電燈、電視……這一切現(xiàn)代文明的時候，我們有沒有想過電是從而來呢？今天我們要學習新的一章，研究磁場是如何產(chǎn)生電流的——電磁感應。

創(chuàng)設(shè)情景引入新課 教師 ：我們前面學習了電流、磁場，電流周圍是否存在磁場?那位物理學家首次發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象?(展示奧斯特的頭像)，18世紀末意大利解剖學家加戈尼發(fā)現(xiàn)電流后，人們在很長一段時間都不知道電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象有什么聯(lián)系，直到1820年丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應現(xiàn)象。奧斯特的發(fā)現(xiàn)結(jié)束了電與磁分別研究的歷史，首次把電與磁聯(lián)系起來，宣告了電磁學的誕生，為電磁學的統(tǒng)一奠定了基礎(chǔ)，開創(chuàng)了電磁學研究的新時代。

教師? 我們回憶一下奧斯特試驗：奧斯特的實驗就是在通電直導線下面放一個小磁針，發(fā)現(xiàn)小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。為什么磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)呢

學生：電流產(chǎn)生了磁場

教師：，我們都知道了電流能產(chǎn)生磁場，反過來那我們自然就會想到一個問題——

學生：磁場可不可以產(chǎn)生電流?

教師：奧斯特揭開了關(guān)于電與磁聯(lián)系的研究的序幕，普遍引起了這種對稱性的思考：能不能用磁體使導線中產(chǎn)生出電流來?

教師：人們將利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應。我們這節(jié)課來探究產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象的條件——電磁感應現(xiàn)象

教師：利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應。產(chǎn)生的電流叫感應電流。

一 磁通量

教師：為了研究問題方便，我們首先學習一個新的描述磁場的物理量，描述的是空間某一面的磁場情況

教師：根據(jù)字面意思，我們可得知磁-通-量-穿過磁感線的多少

教師：我們來看定義：設(shè)勻強磁場B中有一個與磁場方向垂直的平面S，我們定義磁感應強度B與面積S的乘積叫做穿過這個面的磁通量。磁通量用大小的Φ表示? Φ=BS。這個公式指的面積是與磁場方向垂直的面積，我們也可以稱為有效面積。如果某面與磁場方向不垂直呢? 我們?nèi)∶娣e垂直方向的投影

學生：

教師：磁通量的單位是韋伯? Wb=1T.m2? ?標量

教師：我想問個問題，如果我想改變通過某面的磁通量，你們根據(jù)他的定義式，可以想出那些方法呢?

教師：現(xiàn)在我們明確了，磁通量的改變有3個方法：一個是垂直于磁感線的面積一個是磁感應強度的大小;面積磁感應強度同時改變

練習：矩形線框在勻強磁場中，沿水平向右運動，線框內(nèi)有無磁通量的變化?如果線框繞cd邊轉(zhuǎn)動呢，線框內(nèi)有無磁通量的變化?

2、面積相同的線圈，在磁場的不同位置，很明顯磁感線的疏密不同，哪個線圈的磁通量比較大呢?

二探究感應電流的產(chǎn)生條件

教師：電流磁效應的發(fā)現(xiàn)轟動了整個歐洲，許多物理學家紛紛探索怎樣用磁體使導線中產(chǎn)生感應電流。但是在相當長的時間里，并沒有預期的結(jié)果。一些人設(shè)計的實驗是，將磁體放在導線旁，然后檢驗導線中是否有電流產(chǎn)生。你們認為這個實驗會不會有電流產(chǎn)生?

學生：沒有

教師：我們演示一下，觀察指針有沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)

教師：指針沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，回憶初中的知識，為什么靈敏電流計的指針沒有偏轉(zhuǎn)?

學生：沒有切割磁感線

教師：我來演示一下

教師：閉合回路中產(chǎn)生了電流，靈敏電流計的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。我們來總結(jié)實驗現(xiàn)象

學生：切割磁感線就會產(chǎn)生感應電流

教師：好，單獨的一段導體嗎? 學生：閉合回路中的導體

教師：我將這個現(xiàn)象歸納一下，閉合電路中導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流。我將示意圖畫出來了

教師： 19世紀最偉大的實驗物理學家法拉第也同樣開始了這一探索工作從1821年開始他就著手于電磁方面的研究。他的日記里記載了多次實驗，法拉第不斷地進行實驗，一次次的失敗一次次的改進，他的日記上寫下了“用磁生電”作為他的奮斗目標。他經(jīng)過十年堅持不懈地努力終于，在1831年8成功地發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象。在這期間他做了上百次的實驗。我們看其中的一個實驗1831年9月24日，,法拉第在兩條磁棒的N、S極之間放上一條帶有線圈的圓鐵棒,線圈與一檢流計連接。他發(fā)現(xiàn)當圓鐵棒接觸N、S極和脫離N、S極時,檢流計的指針就會偏轉(zhuǎn)。

教師：我們來做一下這個實驗，看看是否有感應電流產(chǎn)生。

法拉第做完這個實驗后，他就思考有沒有其他的方式同樣能閉合回路中產(chǎn)生感應電流呢?

同學們現(xiàn)在你們的面前有一個條形磁鐵，線圈，靈敏電流計，你們討論一下，有沒有什么方法同樣使線圈產(chǎn)生感應電流?大家可以討論一下

教師：現(xiàn)在這些儀器放在你們的面前，分組實驗

教師：好，那位同學分享一下您們組的實驗過程

學生：可能移動條形磁鐵或者移動通電線圈

教師：他的這個操作很明顯閉合回路中有感應電流產(chǎn)生。將磁鐵靜止放在通電線圈中，指針會不會發(fā)生變化?

學：不會

教師：不管是線圈動還是磁體動，都線圈與磁體的相對運動

教師：現(xiàn)象歸納為運動的磁體

教師：法拉第繼續(xù)思考：磁鐵是不是必須的呢?條形磁鐵的磁場與那個帶電體的磁場相似?

教師：我們可不可用通電螺線管來代替條形磁鐵呢?我們來看法拉第的另一個實驗，這個圖有兩個螺線管，AB，A與電源、開關(guān)、滑動變阻器相連，B與靈敏電流計相連，將另一個通電螺線管代替了條形磁鐵

教師：我們怎樣操作能實線圈B中有感應電流產(chǎn)生呢?大家討論一下

教師: 那位同學來動手操作一下，如何才可以使靈敏電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

學生將B相對于A運動

教師：很好，通電螺線管B相當于條形磁鐵，很明顯靈敏電流計指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，我們知道通電螺線管產(chǎn)生的磁場相當于條形磁鐵，這個實驗現(xiàn)象我們也可以總結(jié)為：運動的磁鐵

教師：通電螺線管與線圈二者相對靜止，有沒有可能也產(chǎn)生感應電流呢?

教師：那位學生上來操作一下

學生：改變滑動變阻器或斷開閉合開關(guān)

教師：斷開閉合開關(guān)，我們可以總結(jié)為什么的變化?電流的變化

教師：還有別的方法嗎?這里還有個滑動變阻器，那位同學來操作以下?

教師：看到靈敏電流計有什么現(xiàn)象?

教師：我們將這個現(xiàn)象總結(jié)為變化的電流

教師：運動的磁體和變化的電流也就是變化的磁場

教師：1831年11月，法拉第向皇家學會提交了報告“電磁感應”，概括了可以產(chǎn)生感應電流的幾種類型：變化的電流、變化的磁場、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體

教師：這是我們實驗現(xiàn)象的總結(jié)歸納，物理規(guī)律往往都有普適簡潔之美，咱們這些現(xiàn)象的總結(jié)好像作為規(guī)律多了些

教師：我們看看能不能找出這些現(xiàn)象中的共性呢 教師：變化的電流、運動的導體、變化的磁場、變化的恒定電流其實都是閉合回路中磁場的變化，也就是磁感應強度的變化

教師：我們繼續(xù)看導線切割磁感線的示意圖。閉合回路的什么量的變化產(chǎn)生感應電流?

學生：面積變化

教師：一個閉合回路種面積的變化，一個是磁感應強度的變化產(chǎn)生電流，我們能不能再簡練一些，用一個物理量來描述一下呢?

學生：磁通量

教師：非常好，電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生的條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化閉合電路中就會產(chǎn)生電流。磁通量的變化有三種情況：磁感應強度的變化，面積的變化，二者同時變化

電磁感應實驗公開演示后，一位貴婦人曾問到：“您這發(fā)現(xiàn)有什么用處”法拉第幽默地回答：“一個剛剛出生的嬰兒有什么用呢?僅僅過了半個世紀這個嬰兒變成一個健碩的巨人，電磁感應現(xiàn)象推動了經(jīng)濟的進步，為電能的利用做出了巨大的貢獻，它不僅人類帶來了光明和溫暖，而且預示著世界第二次科技革命——電氣化時代的到來。

教師：我們看幾個練習

四：電磁感應的應用

地磁場產(chǎn)生感應電流實驗

環(huán)保手電筒

五 ：了解法拉第

教師：課下我給大家留了作業(yè)，請大家找一些關(guān)于法拉第的資料。那位同學和大家分享一下?

小結(jié)：學生總結(jié)本節(jié)課心得

物理電磁感應現(xiàn)象教學設(shè)計的內(nèi)容就是這些，課后還有高二物理電磁感應現(xiàn)象同步練習題請同學們及時練習。

第四篇：高考物理電磁感應易錯題

電磁感應

[內(nèi)容和方法]

本單元內(nèi)容包括電磁感應現(xiàn)象、自感現(xiàn)象、感應電動勢、磁通量的變化率等基本概念，以及法拉第電磁感應定律、楞次定律、右手定則等規(guī)律。

本單元涉及到的基本方法，要求能夠從空間想象的角度理解法拉第電磁感應定律。用畫圖的方法將題目中所敘述的電磁感應現(xiàn)象表示出來。能夠?qū)㈦姶鸥袘F(xiàn)象的實際問題抽象成直流電路的問題；能夠用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點分析解決電磁感應問題；會用圖象表示電磁感應的物理過程，也能夠識別電磁感應問題的圖像。

[例題分析]

在本單元知識應用的過程中，初學者常犯的錯誤主要表現(xiàn)在：概念理解不準確；空間想象出現(xiàn)錯誤；運用楞次定量和法拉第電磁感應定律時，操作步驟不規(guī)范；不會運用圖像法來研究處理，綜合運用電路知識時將等效電路圖畫錯。

例1在圖11－1中，CDEF為閉合線圈，AB為電阻絲。當滑動變阻器的滑動頭向下滑動時，線圈CDEF中的感應電流在G處產(chǎn)生的磁感強度的方向是“·”時，電源的哪一端是正極？

【錯解分析】錯解：當變阻器的滑動頭在最上端時，電阻絲AB因被短路而無電流通過。由此可知，滑動頭下移時，流過AB中的電流是增加的。當線圈CDEF中的電流在G處產(chǎn)生的磁感強度的方向是“·”時，由楞次定律可知AB中逐漸增加的電流在G處產(chǎn)生的磁感強度的方向是“×”，再由右手定則可知，AB中的電流方向是從A流向B，從而判定電源的上端為正極。

楞次定律中“感生電流的磁場總是要阻礙引起感生電流的磁通量的變化”，所述的“磁通量”是指穿過線圈內(nèi)部磁感線的條數(shù)，因此判斷感應電流方向的位置一般應該選在線圈的內(nèi)部。

【正確解答】

當線圈CDEF中的感應電流在G處產(chǎn)生的磁感強度的方向是“·”時，它在線圈內(nèi)部產(chǎn)生磁感強度方向應是“×”，AB中增強的電流在線圈內(nèi)部產(chǎn)生的磁感強度方向是“·”，所以，AB中電流的方向是由B流向A，故電源的下端為正極。

【小結(jié)】

同學們往往認為力學中有確定研究對象的問題，忽略了電學中也有選擇研究對象的問題。學習中應該注意這些研究方法上的共同點。

例2長為a寬為b的矩形線圈，在磁感強度為B的勻強磁場中垂直于磁場的OO′軸以恒定的角速度ω旋轉(zhuǎn)，設(shè)t= 0時，線圈平面與磁場方向平行，則此時的磁通量和磁通量的變化率分別是 [ ]

【錯解分析】t=0時，線圈平面與磁場平行、磁通量為零，對應的磁通量的變化率也為零，選A。

磁通量Φ=BS⊥BS（S⊥是線圈垂直磁場的面積），磁通量的變化ΔΦ=Φ2－Φ1，兩者的物理意義截然不同，不能理解為磁通量為零，磁通量的變化率也為零。

【正確解答】

實際上，線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生交變電動勢e=εBabωcosωt。

當

t=0

時，cos

ω

t=

1，雖

然

mcosω

t = 量

磁通

可知當電動勢為最大值時，對應的磁通量的變化率也最大，即

【小結(jié)】

弄清概念之間的聯(lián)系和區(qū)別，是正確解題的前提條件。在電磁感應中要弄清磁通量Φ、磁通量的變化ΔΦ以及磁通量的變化率ΔΦ/Δt之間的聯(lián)系和區(qū)別。

例3一個共有10匝的閉合矩形線圈，總電阻為10Ω、面積為0.04m2，置于水平面上。若線框內(nèi)的磁感強度在0.02s內(nèi)，由垂直紙面向里，從1.6T均勻減少到零，再反向均勻增加到2.4T。則在此時間內(nèi)，線圈內(nèi)導線中的感應電流大小為______A，從上向下俯視，線圈中電流的方向為______時針方向。

【錯解分析】錯解：由于磁感強度均勻變化，使得閉合線圈中產(chǎn)生感應電流，根據(jù)法拉第電磁感應定律，感應電動勢

根據(jù)楞次定律，開始時原磁場方向垂直紙面向里，而且是均勻減少的。那么感應電流產(chǎn)生的磁場的方向應該與原磁場方向相同，仍然向里。再根據(jù)安培定則判斷感應電流的方向為順時針方向。同理，既然原磁場均勻減少產(chǎn)生的感應電流的方向為順時針方向。那么，原磁場均勻增加時，產(chǎn)生的感應電流的方向必然是逆時針方向。

由于磁場的變化，而產(chǎn)生感應電動勢，根據(jù)法拉第電磁感應定律

矢量差。在0.02s內(nèi)磁場的方向發(fā)生了一次反向。設(shè)垂直紙面向里為正方向，ΔB=B2-（-B1）=B2+Bl

【正確解答】

根據(jù)法拉第電磁感應定律

根據(jù)楞次定律，磁感強度B從B1開始均勻減少到零的過程中，感應電流的磁場阻礙原磁通的減少，與原磁通的方向同向，感應電流的方向是順時針的。接著磁感強度B從零開始反方向均均勻增加到B2，這個過程中，穿過閉合線圈的磁通量反方向增加，感應電流的磁場要阻礙原磁場的增加，其方向是垂直紙面向里，再根據(jù)安培定則判斷感應電流的方向仍然是順時針的。

【小結(jié)】

應用楞次定律時，特別要注意感應電流的磁場阻礙的是引起感應電流的磁通量的變化。不能把“阻礙變化”簡單地理解為原磁場均勻減少，電流就是順時針，原磁場均勻增加，感應電流就是逆時針。應用楞次定律解題要先判斷原磁通的方向及其變化趨勢，再用“阻礙變化”的原則來判斷感應電流的磁場的方向，最后用右手定則來判斷感應電流的方向。

例4如圖11－2所示，以邊長為50cm的正方形導線框，放置在B=0.40T的勻強磁場中。已知磁場方向與水平方向成37°角，線框電阻為0.10Ω，求線框繞其一邊從水平方向轉(zhuǎn)至豎直方向的過程中通過導線橫截面積的電量。

【錯解分析】錯解：線框在水平位置時穿過線框的磁通量

Φ1=BScos53°=6.0×10-2Wb

線框轉(zhuǎn)至豎直位置時，穿過線框的磁通量Φ2=BScos37°=8.0×10-8（Wb）

這個過程中的平均電動勢

通過導線橫截面的電量

磁通量Φ1=BScosθ，公式中θ是線圈所在平面的法線與磁感線方向的夾角。若θ＜90°時，Φ為正，θ＞90°時，Φ為負，所以磁通量Φ有正負之分，即在線框轉(zhuǎn)動至框平面與B方向平行時，電流方向有一個轉(zhuǎn)變過程。錯解就是忽略了磁通量的正負而導致錯誤。

【正確解答】

設(shè)線框在水平位置時法線（圖11－2中）n方向向上，穿過線框的磁通量 Φ1=BScos53°=6.0×10-2Wb

當線框轉(zhuǎn)至豎直位置時，線框平面的法線方向水平向右，與磁感線夾角θ=143°，穿過線框的磁通量Φ1=BScos143°=-8.0×10-2Wb

通過導線橫截面的電量

【小結(jié)】

通過畫圖判斷磁通量的正負，然后在計算磁通量的變化時考慮磁通量的正負才能避免出現(xiàn)錯誤。

例5如圖11－3所示，在跟勻強磁場垂直的平面內(nèi)放置一個折成銳角的裸導線MON，∠MON=α。在它上面擱置另一根與ON垂直的導線PQ，PQ緊貼MO，ON并以平行于ON的速度V，從頂角O開始向右勻速滑動，設(shè)裸導線單位長度的電阻為R0，磁感強度為B，求回路中的感應電流。

【錯解分析】錯解：設(shè)PQ從頂角O開始向右運動的時間為Δt，Ob=v·Δt，ab=v·Δ·tgα，要求的電動勢的瞬時值。因為電阻（1＋cosα

不是我們＋sinα）

由于兩者不對應，結(jié)果就不可能正確。

【正確解答】

設(shè)PQ從頂角O開始向右運動的時間為Δt，Ob=v·Δt，ab＝v·Δ

回路中ε=Blv=B·ab·v=Bv2·Δt·tgα?；芈分懈袘娏?/p>

時間增大，產(chǎn)生的感應電動勢不是恒量。避免出錯的辦法是先判斷感應電動勢的特征，根據(jù)具體情況決定用瞬時值的表達式求解。

例6 如圖11－4所示，豎直平面內(nèi)有足夠長的金屬導軌，軌距0.2m，金屬導體ab可在導軌上無摩擦地上下滑動，ab的電阻為0.4Ω，導軌電阻不計，導軌ab的質(zhì)量為0.2g，垂直紙面向里的勻強磁場的磁應強度為0.2T，且磁場區(qū)域足夠大，當ab導體自由下落0.4s時，突然接通電鍵K，則：（1）試說出K接通后，ab導體的運動情況。（2）ab導體勻速下落的速度是多少？（g取10m/s2）

【錯解分析】錯解：

（1）K閉合后，ab受到豎直向下的重力和豎直向上的安培力作用。合力豎直向下，ab仍處于豎直向下的加速運動狀態(tài)。隨著向下速度的增大，安培力增大，ab受豎直向下的合力減小，直至減為0時，ab處于勻速豎直下落狀態(tài)。

（2）略。

上述對（l）的解法是受平常做題時總有安培力小于重力的影響，沒有對初速度和加速度之間的關(guān)系做認真的分析。不善于采用定量計算的方法分析問題。

【正確解答】

（1）閉合K之前導體自由下落的末速度為v0=gt=4（m/s）

K閉合瞬間，導體產(chǎn)生感應電動勢，回路中產(chǎn)生感應電流。ab立即受到一個豎直向上的安培力。

此刻導體棒所受到合力的方向豎直向上，與初速度方向相反，加速

所以，ab做豎直向下的加速度逐漸減小的變減速運動。當速度減小至F安=mg時，ab做豎直向下的勻速運動。

【小結(jié)】

本題的最大的特點是電磁學知識與力學知識相結(jié)合。這類的綜合題本質(zhì)上是一道力學題，只不過在受力上多了一個感應電流受到的安培力。分析問題的基本思路還是力學解題的那些規(guī)矩。在運用牛頓第二定律與運動學結(jié)合解題時，分析加速度與初速度的關(guān)系是解題的最關(guān)鍵的第一步。因為加速度與初速度的關(guān)系決定了物體的運動。

例7 如圖11－5所示，水平導軌的電阻忽略不計，金屬棒ab和cd的電阻多別為Rab和Rcd，且Rab＞Rcd，處于勻強磁場中。金屬棒cd在力F的作用下向右勻速運動。ab在外力作用下處于靜止狀態(tài)，下面說法正確的是 [ ]

A．Uab＞Ucd

B．Uab=Ucd

C．Uab＜Ucd

D． 無法判斷

【錯解分析】錯解：因?qū)к壍碾娮璨挥?，金屬棒ah和cd可以等效為兩個電阻串聯(lián)，而串聯(lián)電路中，電壓的分配跟電阻成正比。因為Rab＞Red，所以Uab＞Ucd，故選A。

cd金屬棒在F的作用下，做切割磁感線運動，應視為電源。Ucd為電源的端電壓，而不是內(nèi)電壓。所以Ucd≠IRcd，Ucd=ε-IRcd，不能將abcd等效為兩個外電阻的串聯(lián)。

【正確解答】

金屬棒在力F的作用下向右作切割磁感線的運動應視為電源，而c、d分別等效為這個電源的正、負極，Ucd是電源兩極的路端電壓，不是內(nèi)電壓。又因為導軌的電阻忽略不計，因此金屬棒ab兩端的電壓Uab也等于路端電壓，即Ucd=Uab，所以正確的答案應選B。

【小結(jié)】

電源是將非靜電能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。本題中是通過電磁感應將機械能轉(zhuǎn)化成為電能。cd的作用是電源。ab則是外電路中的電阻。畫出等效電路圖，如圖11-6所示。然后再運用恒定電流的知識進行計算。電磁感應的問題中經(jīng)常用到這樣的化簡為直流電路的等效方法。

例8 如圖11－7所示裝置，導體棒AB，CD在相等的外力作用下，沿著光滑的軌道各朝相反方向以0.lm/s的速度勻速運動。勻強磁場垂直紙面向里，磁感強度B=4T，導體棒有效長度都是L=0.5m，電阻R=0.5Ω，導軌上接有一只R′=1Ω的電阻和平行板電容器，它的兩板間距相距1cm，試求：（l）電容器及板間的電場強度的大小和方向；（2）外力F的大小。

【錯解分析】

錯解一：

導體棒CD在外力作用下，會做切割磁感線運動，產(chǎn)生感應電動勢。對導體棒AB在力F的作用下將向右做切割磁感線運動，根據(jù)右手定則可以判斷出感應電動勢方向向上，同理可分析出導體棒CD產(chǎn)生的感生

Uab=0，所以電容器兩極板ab上無電壓，極板間電場強度為零。

錯解二：

求出電容器的電壓是求電容器板間的電場強度大小的關(guān)鍵。由圖11－7看出電容器的b板，接在CD的C端導體CD在切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，C端相當于電源的正極，電容器的a接在AB的A端。導體棒AB在切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，A端相當于電源的負極。導體棒AB，CD產(chǎn)生的電動勢大小又相同，故有電容器的電壓等于一根導體棒產(chǎn)生的感應電動勢大小。

UC＝BLv＝4×0.5×0.l=0.2（V）

根據(jù)勻強電場場強與電勢差的關(guān)系

由于b端為正極，a端為負極，所以電場強度的方向為b→a。

錯解一：根據(jù)右手定則，導體棒AB產(chǎn)生的感應電動勢方向向下，導體棒CD產(chǎn)生的感應電動勢方向向上。這個分析是對的，但是它們對整個導體回路來說作用是相同的，都使回路產(chǎn)生順時針的電流，其作用是兩個電動勢和內(nèi)阻都相同的電池串聯(lián)，所以電路中總電動勢不能相減，而是應該相加，等效電路圖如圖11－8所示。

錯解二：雖然電容器a板與導體AB的A端是等勢點，電容器b板與導體CD的C端是等電勢點。但是a板與b板的電勢差不等于一根導體棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢。a板與b板的電勢差應為R′兩端的電壓。

【正確解答】

導體AB、CD在外力的作用下做切割磁感線運動，使回路中產(chǎn)生感應電流。

電容器兩端電壓等于R′兩端電壓UC=

=I

=0.2×1=0.2（V）

回路電流流向D→C→R′→A→B→D。所以，電容器b極電勢高于a極電勢，故電場強度方向b→a。

【小結(jié)】

從得數(shù)上看，兩種計算的結(jié)果相同，但是錯解二的思路是錯誤的，錯在電路分析上。避免錯誤的方法是在解題之前，畫出該物理過程的等效電路圖，然后用電磁感應求感應電動勢，用恒定電流知識求電流、電壓和電場知識求場強，最終解決問題。

例9 如圖11－9所示，一個U形導體框架，其寬度L=1m，框架所在平面與水平面的夾用α=30°。其電阻可忽略不計。設(shè)勻強磁場與U形框架的平面垂直。勻強磁場的磁感強度B＝0.2T。今有一條形導體ab，其質(zhì)量為m＝0.5kg，有效電阻R=0.1Ω，跨接在U形框架上，并且能無摩擦地滑動，求:

（1）由靜止釋放導體，導體ab下滑的最大速度vm；

（2）在最大速度vm時，在ab上釋放的電功率。（g=10m/s2）。

【錯解分析】

錯解一：

（1）ab導體下滑過程中受到重力G和框架的支持力N，如圖11－10。

根據(jù)牛頓第二定律ΣF=ma mgsinα= ma a = gsinα

導體的初速度為V0=0，導體做勻加速直線運動，由運動學公式 v＝v0＋at=5t

隨著t的增大，導體的速度v增大vm→∞

由ε=BLv可知

當vm→∞，電功率P→∞

錯解二：

當導體所受合力為零時，導體速度達到最大值。

（1）導體ab受G和框架的支持力N，而做加速運動

由牛頓第二定律 mgsin30°= ma a = gsin30°

但是導體從靜止開始運動后，就會產(chǎn)生感應電動勢，回路中就會有感應電流，感應電流使得導體受到磁場的安培力的作用。設(shè)安培力為FA。

隨著速度v的增加，加速度a逐漸減小。當a＝0時，速度v有最大值

分析導體ab下滑過程中物理量變化的因果關(guān)系是求ab導體下滑最大速度的關(guān)鍵。

錯解一：正是由于對電磁現(xiàn)象規(guī)律和力與運動的關(guān)系理解不夠，錯誤地分析出ab導體在下滑過程中做勻加速運動。實際上，導體ab只要有速度，就會產(chǎn)生感應電動勢，感應電流在磁場中受到安培力的作用。安培力隨速度的增加而增大，且安培力的方向與速度方向相反，導體做加速度逐漸減小的變加速直線運動。

錯解二：的分析過程是正確的，但是把導體下滑時產(chǎn)生的電動勢寫錯了公式，ε=BLvsin30°中30°是錯誤的。ε=BLvsinθ中的θ角應為磁感強度B與速度v的夾角。本題中θ=90°。

【正確解答】

（1）導體ab受G和框架的支持力N，而做加速運動由牛頓第二定律 mgsin30°= ma a = gsin30°= 5（m/s2）

但是導體從靜止開始運動后，就會產(chǎn)生感應電動勢，回路中就會有感應電流，感應電流使得導體受到磁場的安培力的作用。設(shè)安培力為FA

隨著速度v的增加，加速度a逐漸減小。當a=0時，速度v有最大值

（2）在導體ab的速度達到最大值時，電阻上釋放的電功率

【小結(jié)】 ：物理解題訓練同學們的思維能力。本題要求同學從多角度來看問題。從加速度產(chǎn)生的角度看問題。由于導體運動切割磁感線發(fā)生電磁感應產(chǎn)生感應電流，感應電流的受力使得導體所受的合力發(fā)生改變，進而使導體的加速度發(fā)生變化，直到加速度為零。從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度看：當重力做功使導體的動能增加的同時，導體又要切割磁感線發(fā)生電磁感應將動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。直至重力做功全部轉(zhuǎn)化為回路的內(nèi)能。

例10用均勻?qū)Ь€彎成正方形閉合金屬線框abcd，線框每邊長80cm，每邊的電阻為0.01Ω。把線框放在磁感強度B=0.05T的勻強磁場中，并使它繞軸OO′以ω=100rad/s的角速度勻角速度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向如圖

（1）每條邊產(chǎn)生的感應動勢大??；

（2）線框內(nèi)感應電流的大?。?/p>

（3）e，f分別是ab和cd的中點，ef兩點間的電勢差。

【錯解分析】錯解：線圈在轉(zhuǎn)動時，只有ab邊和cd邊作切割磁感線運動，產(chǎn)生感應電動勢。

電勢的方向向下。

（3）觀察fcbe電路

（2）由右手定則可知，線框在圖示位置時，ab中感應電動勢方向向上，而cd中感應

本題解共有4處錯誤。第一，由于審題不清沒有將每一條邊的感應電動勢求出，即缺少εad和εbc。即使它們?yōu)榱?，也應表達出來。第二，邊長中兩部分的的倍數(shù)關(guān)系與每一部分占總長的幾分之幾表述不正確。第三，ab邊和cd邊的感應電動勢的方向分別向上、向下。但是它們的關(guān)系是電源的串聯(lián)，都使電路中產(chǎn)生順時針方向的電流，閉合回路的總電動勢應為：εcd+εab，而不是相減。第四，求Uef時，研究電路fcbe，應用閉合電路歐姆定律，內(nèi)電路中產(chǎn)生電動勢的邊長只剩下一半，感應電動勢也只能是ε

【正確解答】

（1）線框轉(zhuǎn)動時，ab邊和cd邊沒有切割磁感線，所以ε

ad=0,εbc=0。cd/2。

（3）觀察fcbe電路

【小結(jié)】

沒有規(guī)矩不能成方圓。解決電磁感應的問題其基本解題步驟是：（1）通過多角度的視圖，把磁場的空間分布弄清楚。（2）在求感應電動勢時，弄清是求平均電動勢還是瞬時電動勢，選擇合適的公式解題。（3）進行電路計算時要畫出等效電路圖作電路分析，然后求解。

例11共有100匝的矩形線圈，在磁感強度為0.1T的勻強磁場中以角速度ω=10rad/s繞線圈的中心軸旋轉(zhuǎn)。已知線圈的長邊a=20cm，短邊b=10cm，線圈總電阻為2Ω。求（1）線圈平面轉(zhuǎn)到什么位置時，線圈受到的電磁力矩最大？最大力矩有多大？（2）線圈平面轉(zhuǎn)到與磁場方向夾角60°時，線圈受到的電磁力矩。

【錯解分析】錯解：

（l）當線圈平面與磁場方向平行時電磁力矩最大。如圖ll－12所示。

磁場對線圈一條邊的作用力 F=BIb=0.01N

線圈受到的電磁力矩

（2）若θ=60°時，如圖11-13

ε′=NBabωsin60°=1.73V

磁場對線圈一條邊的作用力 F′=BI′b=0.00866N

此時線圈受到的電磁力矩

第一問解法是正確的。但第二問出了兩點錯：公式ε=Blvsinθ中的θ應該是B與v的夾角。錯解中把線圈平面與磁場的夾角當作θ

。另一

【正確解答】

磁場對線圈一邊的作用力 F′=BI′b=0.005N

此時的力矩

【小結(jié)】

依據(jù)題意準確地作出線圈在磁場中的速度方向和受力方向是解題的前提。這就是說，邏輯思維是要借助形象來幫忙。

例12 如圖11－14所示，一閉合金屬圓環(huán)用絕緣細線掛于O點，將圓環(huán)拉離平衡位置并釋放，圓環(huán)擺動過程中經(jīng)過有界的水平勻強磁場區(qū)域，A，B為該磁場的豎直邊界，若不計空氣阻力，則 [ ]

A．圓環(huán)向右穿過磁場后，還能擺至原來的高度。

B．在進入和離開磁場時，圓環(huán)中均有感應電流

C．圓環(huán)進入磁場后離平衡位置越近速度越大，感應電流也越大

D．圓環(huán)最終將靜止在平衡位置。

【錯解分析】錯解：如圖11－14所示，當圓環(huán)從1位置開始下落，進入磁場和擺出磁場時（即2位置和3位置），由于有磁通量變化，圓環(huán)上產(chǎn)生感應電流，選項B正確。由于金屬圓環(huán)自身存在內(nèi)阻，所以必然有熱量產(chǎn)生（既有能量損失）。因此，圓環(huán)不會再擺到4位置。選項A錯。當圓環(huán)進入磁場后，穿過環(huán)內(nèi)的磁通量不再發(fā)生變化，無感應電流產(chǎn)生。選項C錯誤。由于每次通過磁場都有能量損失，所以圓環(huán)最終將靜止在平衡位置，D選項正確。

物體有慣性，人的思維也有慣性。這個同學對ABC選項的判斷是正確的。只有D選項選錯了。在圓環(huán)穿過磁場時，要發(fā)生電磁感應現(xiàn)象造成機械能轉(zhuǎn)化為電能，電能再進一步轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。但是，這位同學忘記分析當圓環(huán)僅在勻強磁場內(nèi)擺動時，穿過圓環(huán)內(nèi)的磁通量還變化嗎？導致了選擇錯誤。

【正確解答】

如圖11－14所示，當圓環(huán)從1位置開始下落，進入磁場時（即2和3位置），由于圓環(huán)內(nèi)磁通量發(fā)生變化，所以有感應電流產(chǎn)生。同時，金屬圓環(huán)本身有內(nèi)阻，必然有能量的轉(zhuǎn)化，即有能量的損失。因此圓環(huán)不會擺到4位置。隨著圓環(huán)進出磁場，其能量逐漸減少圓環(huán)擺動的振幅越來越小。當圓環(huán)只在勻強磁場中擺動時，如圖11－15所示。圓環(huán)內(nèi)無磁通量的變化，無感應電流產(chǎn)生，無機械能向電能的轉(zhuǎn)化。題意中不存在空氣阻力，擺線的拉力垂直于圓環(huán)的速度方向，拉力對圓環(huán)不做功，所以系統(tǒng)的能量守恒，所以圓環(huán)將在AB間來回擺動。

【小結(jié)】

電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生的條件是穿過線圈所包圍的平面內(nèi)的磁通量發(fā)生

只有回路中有ΔΦ≠0，即當面積S一定時，ΔB≠0，才會有感應電動勢，才有感應電流的存在?？梢?，在分析物理問題時，要嚴格按照物理規(guī)律成立的條件辦事。

例13如圖11-16所示，直角三角形導線框ABC，處于磁感強度為B的勻強磁場中，線框在紙面上繞B點以勻角速度ω作順時針方向轉(zhuǎn)動，∠B =60°，∠C=90°，AB=l，求A，C兩端的電勢差UAC。

【錯解分析】錯解：把AC投影到AB上，有效長度AC′，根據(jù)幾何關(guān)系（如圖11－17），此解錯誤的原因是：忽略BC，在垂直于AB方向上的投影BC′也切割磁感線產(chǎn)生了電動勢，如圖11-17所示。

【正確解答】

該題等效電路ABC，如圖11－5所示，根據(jù)法拉第電磁感應定律，穿過回路ABC的磁通量沒有發(fā)生變化，所以整個回路的 ε總=0 ①

設(shè)AB，BC，AC導體產(chǎn)生的電動勢分別為ε

1、ε

2、ε3，電路等效于圖11-5，故有 ε總=ε1+ε2+ε3 ②

【小結(jié)】

注意雖然回路中的電流為零，但是AB兩端有電勢差。它相當于兩根金屬棒并聯(lián)起來，做切割磁感線運動產(chǎn)生感應電動勢而無感應電流。

例14 如圖11－19所示，長為6m的導體AB在磁感強度B=0.1T的勻強磁場中，以AB上的一點O為軸，沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)。角速度ω=5rad/s，O點距A端為2m，求AB的電勢差。

【錯解分析】錯解：根據(jù)法拉第電磁感應定律 ε=BLv v=ωL ε=BL2ω

斷路時導體端電壓等于電動勢

法拉第電磁感應定律的導出公式ε=BLv是有條件的。它適用于導體平動且速度方向垂直于磁感線方向的特殊情況。不符合本題的轉(zhuǎn)動情況，本題用錯了公式。另外判斷感應電動勢方向上也出現(xiàn)了問題。

【正確解答】

由于法拉第電磁感應定律ε=BLv適用于導體平動且速度方向垂直于磁感線方向的特殊情況。將轉(zhuǎn)動問題轉(zhuǎn)化為平動作等效處理。因為v =ωL，可以用導體中點的速度的平動產(chǎn)生的電動勢等效于OB轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢。

UBO=UB-UO=εBO=4(V)

UAO=UA-UO=εAO=1(V)UAB=UA-UB=(UA-UO)-(UB-UO)=UAO-UBO=1-4=-3(V)

【小結(jié)】

本題中的等效是指產(chǎn)生的感應電動勢相同。其基礎(chǔ)是線速度與角速度和半徑成正比。

例15 如圖11－20所示，在磁感強度B= 2T的勻強磁場中，有一個半徑r=0.5m的金屬圓環(huán)。圓環(huán)所在的平面與磁感線垂直。OA是一個金屬棒，它沿著順時針方向以20rad/s的角速度繞圓心O勻速轉(zhuǎn)動。A端始終與圓環(huán)相接觸OA棒的電阻R=0.1Ω，圖中定值電阻R1=100Ω，R2=4.9Ω，電容器的電容C=100pF。圓環(huán)和連接導線的電阻忽略不計，求：

（1）電容器的帶電量。哪個極板帶正電。

（2）電路中消耗的電功率是多少？

【錯解分析】錯解：

（1）由于電容器兩板間分別接在做切割磁感線導體棒的兩端，電容器兩端的電壓就等于導體OA上產(chǎn)生的感應電動勢。

根據(jù)右手定則，感應電流的方向由O→A，故電容器下板由于與O相接為正，上極板與A相接為負。

（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律

電路中消耗的電功率P消=IR=4.9(W)

錯解的原因是：

（1）電容器兩板雖然與切割磁感線的導體相連，但兩板間并不等于導體棒OA產(chǎn)生的感應電動勢。因為導體棒有電阻。所以電容器的電壓應等于整個回路的端電壓。

（2）電路中消耗的功率由于導體棒有電阻，即相當于電源有內(nèi)阻，所以電路中消耗的功率不僅在外電阻R2上，而且還消耗在內(nèi)阻R上。P消=I2(R+R2)或根據(jù)能量守恒P源=Iε。

2【正確解答】

（l）畫出等效電路圖，圖11－21所示。導體棒OA產(chǎn)生感應電動勢

根據(jù)右手定則，感應電流的方向由O→A，但導體棒切割磁感線相當于電源，在電源內(nèi)部電流從電勢低處流向電勢高處。故A點電勢高于O點電勢。又由于電容器上板與A點相接即為正極，同理電容器下板由于與O相接為負極。

（2）電路中消耗的電功率P消=I2(R+R2)=5(W)，或P消=Iε=5(W)

例16 如圖11－22所示，A，B是兩個完全相同的燈泡，L是自感系數(shù)較大的線圈，其直流電阻忽略不計。當電鍵K閉合時，下列說法正確的是 [ ]

A．A比B先亮，然后A熄滅

B．B比A先亮，然后B逐漸變暗，A逐漸變亮

C．AB一齊亮，然后A熄滅

D．A、B一齊亮．然后A逐漸變亮．B的亮度不變

【錯解分析】錯解：當電鍵閉合時．A燈與線圈L串聯(lián)，B燈與R串聯(lián)后分別并聯(lián)于電源兩端。雖然K閉合瞬間線圈會產(chǎn)生自感，即阻礙通過線圈支路電流的的增加。但A燈與L串聯(lián)后并聯(lián)接在電源上。電源兩端有電壓，就會有電流，所以AB都應該同時亮起來。只是閉合K的瞬間A燈不能達到應有的電流而亮度發(fā)暗。K閉合一段時間后兩燈達到同樣的亮度。所以A燈逐漸變亮，B燈亮度不發(fā)生變化，選D。

選擇D選項時對自感現(xiàn)象理解不夠。在K閉合的瞬間，通過每盞燈的電流到底怎樣變化不清楚。

【正確解答】

電鍵閉合的瞬間，線圈由于自感產(chǎn)生自感電動勢，其作用相當于一個電源。這樣對整個回路而言相當于兩個電源共同作用在同一個回路中。兩個電源各自獨立產(chǎn)生電流，實際上等于兩個電流的疊加。根據(jù)上述原理可在電路中標出兩個電源各自獨立產(chǎn)生的電流的方向。

圖11-23a、b是兩電源獨立產(chǎn)生電流的流向圖，C圖是合并在一起的電流流向圖。由圖可知、在A燈處原電流與感應電流反向，故A燈不能立刻亮起來。在B燈處原電流與感應電流同向，實際電流為兩者之和，大于原電流。故B燈比正常發(fā)光亮（因正常發(fā)光時電流就是原電流）。隨著自感的減弱，感應電流減弱，A燈的實際電流增大，B燈實際電流減少，A變亮，B燈變暗，直到自感現(xiàn)象消失，兩燈以原電流正常發(fā)光。應選B。

例17 在如圖11－24所示的水平導軌上（摩擦、電阻忽略不計），有豎直向下的勻強磁場，磁感強度B，導軌左端的間距為L1=4L0，右端間距為L2=L0。今在導軌上放置AC，DE兩根導體棒，質(zhì)量分別為m1=2m0，m2=m0，電阻R1=4R0，R2=R0。若AC棒以初速度V0向右運動，求AC棒運動的過程中產(chǎn)生的總焦耳熱QAC，以及通過它們的總電量q。

【錯解分析】錯解：AC棒在磁場力的作用下，做變速運動。運動過程復雜，應從功能關(guān)系的角度來分析。由于沒有摩擦，最后穩(wěn)定的狀態(tài)應為兩棒做勻速運動。根據(jù)動量守恒定律m1v0=（m1＋m2）v′

整個回路產(chǎn)生的焦耳熱

因為R1=4R0，R2=R0。所以AC棒在運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱

對AC棒應用動量定理：BIL1·△t=m1v′－m1v0

AC棒在磁場力的作用下做變速運動，最后達到運動穩(wěn)定，兩棒都做勻速運動的分析是正確的。但是以此類推認為兩棒的運動速度相同是錯誤的。如果兩棒的速度相同則回路中還有磁通量的變化，還會存在感應電動勢，感應電流還會受到安培力的作用，AC，DE不可能做勻速運動。

【正確解答】

由于棒L1向右運動，回路中產(chǎn)生電流，Ll受安培力的作用后減速，L2受安培力加速使回路中的電流逐漸減小。只需v1，v2滿足一定關(guān)系，兩棒做勻速運動。

兩棒勻速運動時，I=0，即回路的總電動勢為零。所以有 BLlv1=BL2v2

再對DE棒應用動量定理BL2I·△t = m2v2

【小結(jié)】

以前我們做過類似的題。那道題中的平行軌道間距都是一樣的。有一些同學不假思索，把那道題的結(jié)論照搬到本題中來，犯了生搬硬套的錯誤。差異就是矛盾。兩道題的差別就在平行導軌的寬度不一樣上。如何分析它們之間的差別呢？還是要從基本原理出發(fā)。平行軌道間距一樣的情況兩根導體棒的速度相等，才能使回路中的磁通量的變化為零。本題中如果兩根導軌的速度一樣，由于平行導軌的寬度不同導致磁通量的變化不為零，仍然會有感應電流產(chǎn)生，兩根導體棒還會受到安培力的作用，其中的一根繼續(xù)減速，另一根繼續(xù)加速，直到回路中的磁通量的變化為零，才使得兩根導體棒做勻速運動。抓住了兩道題的差異之所在，問題就會迎刃而解。

例18 如圖 11－25所示光滑平行金屬軌道abcd，軌道的水平部分bcd處于豎直向上的勻強磁場中，bc部分平行導軌寬度是cd部分的2倍，軌道足夠長。將質(zhì)量相同的金屬棒P和Q分別置于軌道的ab段和cd段。P棒位于距水平軌道高為h的地方，放開P棒，使其自由下滑，求P棒和Q棒的最終速度。

【錯解分析】錯解：

設(shè)P，Q棒的質(zhì)量為m，長度分別為2L和L，磁感強度為B，P棒進入水平軌道的速度為v0，對于P棒，運用機械能守恒定律得

當P棒進入水平軌道后，切割磁感線產(chǎn)生感應電流。P棒受到安培力作用而減速，Q棒受到安培力而加速，Q棒運動后也將產(chǎn)生感應電動勢，與P棒感應電動勢反向，因此回路中的電流將減小。最終達到勻速運動時，回路的電流為零，所以 εp=εQ

即2BLvp=BLvQ

2vp=vQ

對于P，Q棒，運用動量守恒定律得到 mv0=mvp+mvQ

錯解中對P，Q的運動過程分析是正確的，但在最后求速度時運用動量守恒定律出現(xiàn)錯誤。因為當P，Q在水平軌道上運動時，它們所受到的合力并不為零。Fp=2BIL，F(xiàn)Q=BIL（設(shè)I為回路中的電流），因此P，Q組成的系統(tǒng)動量不守恒。

【正確解答】

設(shè)P棒從進入水平軌道開始到速度穩(wěn)定所用的時間為△t，P，Q

對PQ分別應用動量定理得

【小結(jié)】

運用動量守恒定律和機械能守恒定律之前，要判斷題目所給的過程是否滿足守恒的條件。動量守恒的條件是：系統(tǒng)所受的合外力為零，或者是在某一方向上所受的合外力為零，則系統(tǒng)在該方向上動量的分量守恒。

第五篇：(精品)高二物理選修3-2第四章第5節(jié)《電磁感應規(guī)律的應用》教案

學校：臨清實高 學科：物理 編寫人：劉瞻

審稿人：侯智斌

選修3-2第四章第5節(jié)《電磁感應規(guī)律的應用》

一、教材分析

由感生電場產(chǎn)生的感應電動勢—感生電動勢，由導體運動而產(chǎn)生的感應電動勢—動生電動勢。這是按照引起磁通量變化的原因不同來區(qū)分的。感生電動勢與動生電動勢的提出，涉及到電磁感應的本質(zhì)問題，但教材對此要求不高。教學中要讓學生認識到變化的磁場可以產(chǎn)生電場，即使沒有電路，感生電場依然存在，這是對電磁感應現(xiàn)象認識上的飛躍。

二、教學目標

1．知識目標：（1）．知道感生電場。

（2）．知道感生電動勢和動生電動勢及其區(qū)別與聯(lián)系。2．能力目標：

理解感生電動勢與動生電動勢的概念 3．情感、態(tài)度和價值觀目標：

（1）。通過同學們之間的討論、研究增強對兩種電動勢的認知深度，同時提高學習物理的興趣。

（2）。通過對相應物理學史的了解，培養(yǎng)熱愛科學、尊重知識的良好品德。

三、教學重點難點

重點：感生電動勢與動生電動勢的概念。

難點：對感生電動勢與動生電動勢實質(zhì)的理解。

四、學情分析

學生學習了《楞次定律》、《法拉第電磁感應定律》內(nèi)容之后，本節(jié)重點是使學生理解感生電動勢和動生電動勢的概念，因此要想方設(shè)法引導學生通過課前預習和課堂上的探究性學習來達到這個目的。

五、教學方法

1．分組探究討論法，講練結(jié)合法

2．學案導學：見后面的學案。

3．新授課教學基本環(huán)節(jié)：預習檢查、總結(jié)疑惑→情境導入、展示目標→合作探究、精講點撥→反思總結(jié)、當堂檢測→發(fā)導學案、布置預習

六、課前準備

1．學生的學習準備：結(jié)合本節(jié)學案來預習本節(jié)課本內(nèi)容。2．教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內(nèi)探究學案，課后延伸拓展學案。

3．教學環(huán)境的設(shè)計和布置：以學習小組為單位課前預習討論兩個重要概念及其實質(zhì)。

七、課時安排：1課時

八、教學過程

(一)預習檢查、總結(jié)疑惑

檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。

（二）情景導入、展示目標。

什么是電源？什么是電動勢？

電源是通過非靜電力做功把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

W如果電源移送電荷q時非靜電力所做的功為W，那么W與q的比值q，叫做電

E?源的電動勢。用E表示電動勢，則：

Wq

在電磁感應現(xiàn)象中，要產(chǎn)生電流，必須有感應電動勢。這種情況下，哪一種作用扮演了非靜電力的角色呢？下面我們就來學習相關(guān)的知識。

設(shè)計意圖：步步導入，吸引學生的注意力，明確學習目標。

（三）合作探究、精講點撥。

1、感應電場與感生電動勢

投影教材圖4.5-1，穿過閉會回路的磁場增強，在回路中產(chǎn)生感應電流。是什么力充當非靜電力使得自由電荷發(fā)生定向運動呢？英國物理學家麥克斯韋認為，磁場變化時在空間激發(fā)出一種電場，這種電場對自由電荷產(chǎn)生了力的作用，使自由電荷運動起來，形成了電流，或者說產(chǎn)生了電動勢。這種由于磁場的變化而激發(fā)的電場叫感生電場。感生電場對自由電荷的作用力充當了非靜電力。由感生電場產(chǎn)生的感應電動勢，叫做感生電動勢。

2、洛倫茲力與動生電動勢（投影）思考與討論。

1．導體中自由電荷（正電荷）具有水平方向的速度，由左手定則可判斷受到沿棒向上的洛倫茲力作用，其合運動是斜向上的。

2．自由電荷不會一直運動下去。因為C、D兩端聚集電荷越來越多，在CD棒間產(chǎn)生的電場越來越強，當電場力等于洛倫茲力時，自由電荷不再定向運動。

3．C端電勢高。

4．導體棒中電流是由D指向C的。

一段導體切割磁感線運動時相當于一個電源，這時非靜電力與洛倫茲力有關(guān)。由于導體運動而產(chǎn)生的電動勢叫動生電動勢。

如圖所示，導體棒運動過程中產(chǎn)生感應電流，試分析電路中的能量轉(zhuǎn)化情況。

導體棒中的電流受到安培力作用，安培力的方向與運動方向相反，阻礙導體棒的運動，導體棒要克服安培力做功，將機械能轉(zhuǎn)化為電能。

（四）實例探究 感生電場與感生電動勢

【例1】 如圖所示，一個閉合電路靜止于磁場中，由于磁場強弱的變化，而使電路中產(chǎn)生了感應電動勢，下列說法中正確的是（）

A．磁場變化時，會在在空間中激發(fā)一種電場 B．使電荷定向移動形成電流的力是磁場力 C．使電荷定向移動形成電流的力是電場力 D．以上說法都不對 洛侖茲力與動生電動勢

【例2】如圖所示，導體AB在做切割磁感線運動時，將產(chǎn)生一個電動勢，因而在電路中有電流通過，下列說法中正確的是（）

A．因?qū)w運動而產(chǎn)生的感應電動勢稱為動生電動勢 B．動生電動勢的產(chǎn)生與洛侖茲力有關(guān) C．動生電動勢的產(chǎn)生與電場力有關(guān)

D．動生電動勢和感生電動勢產(chǎn)生的原因是一樣的

解析：如圖所示，當導體向右運動時，其內(nèi)部的自由電子因受向下的洛侖茲力作用向下運動，于是在棒的B端出現(xiàn)負電荷，而在棒的 A端顯示出正電荷，所以A端電勢比 B端高．棒 AB就相當于一個電源，正極在A端。綜合應用

【例3】如圖所示，兩根相距為L的豎直平行金屬導軌位于磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，導軌電阻不計，另外兩根與上述光滑導軌保持良好接觸的金屬桿ab、cd質(zhì)量均為m，電阻均為R，若要使cd靜止不動，則ab桿應向_________運動，速度大小為_______，作用于ab桿上的外力大小為____________ 答案：1.AC

2.AB

3.向上

磁場變強

2mgR

2mg 22BL

（四）反思總結(jié)，當堂檢測。

教師組織學生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進行當堂檢測。設(shè)計意圖：引導學生構(gòu)建知識網(wǎng)絡并對所學內(nèi)容進行簡單的反饋糾正。（課堂實錄）

（五）發(fā)導學案、布置預習。

結(jié)合學案進一步加深對相關(guān)概念的理解和記憶，練習學案習題，并完成本節(jié)的課后練習及課后延伸拓展作業(yè)。

設(shè)計意圖：布置下節(jié)課的預習作業(yè)，并對本節(jié)課鞏固提高。教師課后及時批閱本節(jié)的延伸拓展訓練。

九、板書設(shè)計

一、感應電場與感生電動勢

磁場的變化而激發(fā)的電場叫感生電場。感生電場對自由電荷的作用力充當了非靜電力。由感生電場產(chǎn)生的感應電動勢，叫做感生電動勢。

二、洛倫茲力與動生電動勢

一段導體切割磁感線運動時相當于一個電源，這時非靜電力與洛倫茲力有關(guān)。由于導體運動而產(chǎn)生的電動勢叫動生電動勢。

十、教學反思

十一、學案設(shè)計(見下頁)