电磁感应.docx

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电磁感应

课题序号

6－1

6－2

授课班级

高二机电

授课课时

2

授课形式

新课

授课章节

电磁感应现象

感应电流的方向

使用教具

课本

教学目的

1．理解电磁感应现象。

2．掌握产生感应电流的条件。

3．掌握楞次定律和右手定则。

教学重点

1．产生感应电流的条件。

2．楞次定律和右手定则。

教学难点

1．判断是否产生感应电流。

2．楞次定律和右手定则的应用。

课外作业

4．问答与计算题

（1）、

（2）。

教学后记

授课日期第1、2课时

课前复习：

1．电流产生的磁场。

2．右手螺旋定则的内容。

第一节 电磁感应现象

1．演示：

（1）让导体AB在磁场中向前或向后运动。

现象：

电流表指针发生偏转，说明电路中有了电流。

（2）导体AB静止或做上、下运动。

现象：

电流表指针不发生偏转，说明电路中无电流。

结论Ｉ：

闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中就有电流产生。

2．演示：

（1）把磁铁插入线圈或从线圈中抽出。

现象：

电流表指针发生偏转。

（2）磁铁插入线圈后静止不动，或磁铁和线圈以同一速度运动。

现象：

电流表指针不偏转，说明闭合电路中没有电流。

结论

：

只要闭合电路的一部分导体切割磁感线，电路中就有电流产生。

3．演示：

（1）打开开关、合上开关或改变A中的电流。

现象：

与B相连的电流表指针偏转，说明B中有电流。

结论

：

在导体和磁场不发生相对运动时，只要穿过闭合电路的磁通发生变化，闭合电路中就有电流产生。

分析结论

、

、

得总结论：

  ①产生感应电流的条件：

只要穿过闭合电路的磁通发生变化，闭合电路中就有电流产生。

  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。

产生的电流叫感应电流。

讨论：

1．如图所示，在通电直导线旁有一矩形线圈，下述情况下，线圈中有无感应电流？

为什么？

（1）线圈以直导线为轴旋转。

（2）线圈向右远离直导线而去。

分析：

（1）导体没有切割磁感线，所以没有感应电流。

（2）导体向右运动时，切割磁感线，有感应电流，根据右手定则，为顺时针。

第二节 感应电流的方向

判断感应电流方向的方法：

（1）右手定则

（2）楞次定律

一、右手定则

1．内容：

伸开右手，使大拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在一个平面内，让磁感线垂直进入手心，大拇指指向导体运动方向，这时四指所指的方向为感应电流的方向。

2．适用场合：

导体和磁场之间有相对运动时，常用右手定则。

二、楞次定律

1．

（1）演示：

（2）分析：

能量守恒定律，磁力阻碍磁铁运动，外力克服磁力的阻碍做了功，其它形式的能转化为感应电流的电能。

（3）演示：

2．楞次定律：

感应电流的方向，总是要使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通的变化。

3．判定感应电流方向的步骤：

（1）明确原来磁场的方向及穿过闭合电路的磁通是增加还是减少。

（2）根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。

（3）利用安培定则确定感应电流方向。

4.适用场合：

导线和磁场间无相对运动，而穿过闭合电路的磁通发生了变化时，常用楞次定律。

例1：

如图

分析：

用右手定则、楞次定律判定AB中感应电流的的方向。

应用右手定则电流由BA

导体向右运动，穿过导体的磁通增多，感应磁通阻碍磁通的增加，所以感应磁通方向和原磁通相反，方向向上，应用安培定则知，感应电流方向BA

练习：

1．是非题

（1）~（3）。

2．选择题

（1）~（3）。

小结：

1．电磁感应现象和感应电流的概念。

2．产生感应电流的条件。

3．楞次定律的内容。

4．楞次定律判断感应电流的步骤。

5．右手定则的内容。

授课日期第1、2课时

课题序号

6－3

授课班级

高二机电

授课课时

2

授课形式

新课

授课章节

电磁感应定律

使用教具

课本

教学目的

1．理解感应电动势的概念。

2．掌握电磁感应定律以及感应电动势的计算公式。

教学重点

1．感应电动势的计算公式。

2．法拉第电磁感应定律。

教学难点

法拉第电磁感应定律公式的推导。

课外作业

4．问答与问答与计算题（3）～（5）。

教学后记

课前复习：

1．电磁感应现象、感应电流的概念。

2．右手定则的内容。

3．习题3．填充题

（1）。

第三节　电磁感应定律

一、感应电动势

1．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。

2．方向：

和感应电流方向相同，用右手定则或楞次定律来判断。

3．不管外电路是否闭合，只要穿过电路的磁通发生变化，电路中就有感应电动势。

产生感应电动势的那段导体相当于电源。

二、切割磁感线时的感应电动势

1．感应电动势的大小

（1）若导线运动方向与导线本身垂直，与磁感线方向也垂直，则

EBLv

（2）若导线运动方向与导线本身垂直，与磁感线方向成角，则

E=BLvsin

2．推导过程：

（1）设：

ab长为l，以速度v沿垂直磁感线方向匀速向右运动，ts内移动距离aa'

F=BIl；Fout=F

外力反抗磁场力做的功

W1=Foutlaa'=Flaa=BIlvt

感应电流做的功：

W2=EIt

因为

W1=W2

BIlvt=EIt

所以

E=Blv

I=

（R是闭合电路电阻）

（2）若导线运动方向与导线本身垂直，与磁感线方向成角，v分解为v1、v2，v1

不切割磁感线，不产生感应电动势，只有v2产生感应电动势所以

E=Blv2=Blvsin

3．单位：

B—特斯拉（T）；

E—伏特（V）；

l—米（m）；

v—米/秒（m／s）。

例1：

P87例1

三、电磁感应定律

E=Blvsin单位时间内穿过线圈回路的磁通的改变量，若用ΔΦ=Φ2-Φ1表示导线在Δt=t2-t1时间内磁通的改变量，则

E=

——单位时间内导线回路里磁通的改变量

1．法拉第电磁感应定律：

线圈中感应电动势的大小与穿过线圈的磁通变化率成正比。

E=

若线圈有N匝，则

E=N

=

（N=N2-N12-1=）（称为磁链）

例2：

P88例2

2．（a）E=N

中的E是时间t内感应电动势的平均值。

（b）在应用E=Blvsin时，若v为一段时间内的平均速度，则E为这段时间内感应电动势的平均值；若v为某一时刻的瞬时速度，则E就为那个时刻感应电动势的瞬时值。

小结：

1．感应电动势的概念。

2．法拉第电磁感应定律的内容。

3．导线切割磁感线产生的感应电动势的计算式。

授课日期年月日第课时

课题序号

6－4

授课班级

高二机电

授课课时

2

授课形式

新课

授课章节

自感现象

使用教具

课本

教学目的

1．理解自感系数的概念。

2．了解自感现象及其在实际中的应用。

3．掌握磁场能量的计算。

教学重点

1．线圈电感的计算和自感电动势的计算。

2．荧光灯的工作原理。

教学难点

荧光灯的工作原理。

课外作业

4．问答与计算题（6）、（7）。

教学后记

课前复习：

1．感应电动势的概念。

2．法拉第电磁感应定律的内容。

3．导线切割磁感线运动时感应电动势的计算公式。

4．习题2．选择题（4）。

第四节 自感现象

一、自感现象

1.演示：

（1）如图调节R使HL1、HL2亮度相同，再调节R1使两白炽灯正常发光，然后断开S再接通电路。

（2）现象：

HL2正常发光，HL1逐渐亮起来。

（3）分析现象。

2．演示：

（1）如图接通电路，灯HL正常发光，再断开电路。

（2）现象：

断电的一瞬间，白炽灯突然发出很强的亮光，然后才熄灭。

（3）分析现象。

3．结论：

当线圈中的电流发生变化时，线圈本身就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中原来电流的变化。

自感现象：

由于线圈本身的电流发生而产生的电磁感应现象叫自感现象。

简称自感。

自感电动势：

在自感现象中产生的感应电动势。

二、自感系数

1．自感磁通L：

当电流通过回路时，在回路内产生的磁通叫自感磁通。

2．自感磁链：

L=NL

3．自感系数（电感）：

L=

L表示各线圈产生自感磁链的能力，表示一个线圈通过单位电流所产生的磁链。

4．单位：

亨利（H）、毫亨（mH）、微亨（H）

1H=103mH=106H

三、线圈电感的计算

1．B=μH=μ

，=BS=

，由N=LI

得

L=

2．

（1）L由线圈本身的特性决定，与线圈的尺寸、匝数和媒质的磁导率有关，而与线圈中的电流无关。

（2）上式除适用于环形螺旋线圈外，对近似环形的线圈，且在铁心没饱和的条件下，也可用上式近似计算。

（3）铁磁材料磁导率μ不是一个常数，铁心越接近饱和，这现象越显著。

所以具有铁心的线圈，其电感不是一个定值，这种电感叫非线性电感。

四、自感电动势

1．EL=

；L=LI

所以

EL=

=

=L

自感电动势大小与线圈中电流的变化率成正比。

2．EL方向：

用楞次定律判断。

五、自感现象的应用

1．荧光灯主要组成：

灯管、镇流器、启辉器。

2．启辉器结构：

充有氖气的小玻璃泡、静触片、U形触片、稀薄的汞蒸气。

3．荧光灯的工作原理。

4．镇流器的作用：

（1）荧光灯开始点燃时产生瞬时高压。

（2）荧光灯正常发光时，与灯管串联起降压限流的作用。

5．危害。

六、磁场能量

1．磁场能量和电场能量相同的特点：

（1）磁场能量和电场能量在电路中的转化都是可逆的。

线圈也是储能元件。

（2）它的计算公式和电场能量计算式相似。

WL=

LI2L反映储存磁场能量的能力。

课题序号

6—5

授课班级

高二机电

授课课时

2

授课形式

新课

授课章节

互感现象

使用教具

课本

教学目的

1．理解互感系数的概念。

2．了解互感现象及其在实际中的应用。

3．掌握互感电动势的计算。

教学重点

互感电动势的计算。

教学难点

互感电动势的计算。

课外作业

4．问答与计算题（8）。

教学后记

授课日期年月日第课时

课前复习：

1．自感现象、自感系数的概念及自感系数、自感电动势计算公式。

2．习题 1．是非题（4）~（6）；2．选择题（5）、（6）；3．填充题

（2）、（3）

第五节 互感现象

一、互感现象

线圈L中有电流i1时：

L1中有11、11（11=N111=L1I1），L2中有21、21（21=N221）。

线圈L中的电流i1变化时：

11变化，自感电动势

EL1=

21也变化，互感电动势

EM2=

同理，当线圈2中电流i2变化时，线圈L中也产生互感电动势

EM1=

互感现象：

当一个线圈中电流发生变化时，在另一个线圈中将要产生感生电动势，这种现象叫互感现象。

产生的感应电动势叫互感电动势。

二、互感系数（也称互感量，简称互感）M

1．M=

=

 单位：

亨利（H）

  2．说明：

（1）M只与两个回路的结构、相互位置及媒质磁导率有关，与回路中的电流无关。

（2）只有当媒介质为铁磁性材料时，M才与电流有关。

3．M与L的关系

设K1、K2为各线圈产生的互感磁通与自感磁通的比值

K1=

=

=

=

K2=

=

K1与K2的几何平均值称为线圈的交链系数或耦合系数，用K表示。

K=

=

，因0≤K1≤1，0≤K2≤1

所以

0K1

K=0 表示线圈之间不存在互感；K=1表示两线圈全耦合，无漏磁。

所以M=K

（M决定于K、L1、L2）

三、互感电动势

1．i1变化产生EM2

EM2=

=M

同理i2变化产生EM1

EM1=M

其大小等于互感系数和另一线圈中电流变化率的乘积；其方向用楞次定律判断。

练习：

1．是非题（7）。

2．选择题（8）。

3．填充题（8）、（9）。

小结：

1．互感现象和互感系数的概念。

2．互感系数和它们的自感系数的关系。

3．互感电动势的计算式。

授课日期年月日第课时

课题序号

6－6

授课班级

高二机电

授课课时

2

授课形式

新课

授课章节

互感线圈的同名端和串联

使用教具

课本

教学目的

1．掌握互感线圈同名端的概念及判别。

2．掌握互感线圈串联的两种方式。

教学重点

互感线圈同名端的判别。

教学难点

互感线圈串联等效电感的推导。

课外作业

4．问答与计算题（9）、（10）。

教学后记

课前复习：

1．互感现象和互感系数的概念。

2．互感系数和它们的自感系数的关系。

3．互感电动势的大小和方向。

第六节 互感线圈的同名端和串联

一、互感线圈的同名端

1．同名端：

把在同一变化磁通作用下，感应电动势极性相同的端点叫同名端。

感应电动势极性相反的端点叫异名端。

用符号“”表示同名端。

例：

2．同名端的确定

（1）已知线圈绕法时，可用楞次定律直接判定（如上例）。

（2）不知线圈绕法时，可用实验方法来确定。

如下图。

开关闭合，i1增大，图中电源上“+”下“”，如A表正偏，表明（3）端与

（1）端为同名端，A表反偏，表明（4）端与（3）端为同名端。

二、互感线圈的串联

1．顺串

（1）

（2）推导

E=EL1+EM1+EL2+EM2

         =L1

+L2

+2i

    =（L1+L2+2M）

  =L顺

所以

L顺=L1+L2+2M

2．反串

（1）

（2）推导

         E=EL1EM1+EL2EM2

            =L1

+L2

2M

           =（L1+L22M）

            =L反

所以

L反=L1+L22M

3．M=

练习：

问答与计算题（9）、（10）。

小结：

1．互感线圈同名端的概念及判别。

2．互感线圈串联等效电感的计算

授课日期年月日第课时

课题序号

6—7

授课班级

高二机电

授课课时

1

授课形式

新课

授课章节

涡流和磁屏蔽

使用教具

课本

教学目的

1．掌握涡流的概念及减小涡流的方法。

2．了解磁屏蔽的概念及常用的磁屏蔽措施。

教学重点

1．涡流的概念及减小涡流的方法。

2．常用的磁屏蔽措施。

教学难点

无

课外作业

无

教学后记

课前复习：

1．互感线圈同名端的概念。

2．习题1．是否题（8）～（10）；2．选择题（7）、（9）、（10）；3．填充题（6）。

第七节 涡流和磁屏蔽

一、涡流

1．铁心中由于电磁感应原理产生的涡电流称为涡流。

2．涡流的有害之处：

因整块金属电阻很小，所以涡流很大，使铁心发热，温度升高，使材料绝缘性能下降，甚至破坏绝缘造成事故。

3．涡流损失：

铁心发热，使一部分电能转换成热能白白浪费，这种电能损失叫涡流损失。

4．减小涡流的措施：

铁心用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成。

5．涡流的利用：

用于有色金属、特种合金的冶炼。

二、磁屏蔽

1．磁屏蔽：

为了避免互感现象，防止出现干扰和自激，须将有些仪器屏蔽起来，使其免受外界磁场的影响，这种措施叫磁屏蔽。

2．屏蔽措施：

（1）用软磁材料做成屏蔽罩。

（2）对高频变化的磁场，用铜或铝等导电性能良好的金属制成屏蔽罩。

（3）装配器件时，相邻线圈互相垂直放置。

小结：

1．涡流的概念及减小涡流的方法。

2．磁屏蔽的概念及屏蔽措施。