《電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況》教案2

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more. ------------------------------------------author ------------------------------------------date 《電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況》教案2 《電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況》教案2 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況 【教學(xué)目標(biāo)】 1、知識與技能： (1)、了解感生電動勢和動生電動勢的概念

2、及不同。 (2)、了解感生電動勢和動生電動勢產(chǎn)生的原因。 (3)、能用動生電動勢和感生電動勢的公式進行分析和計算。 2、過程與方法 通過探究感生電動勢和動生電動勢產(chǎn)生的原因，培養(yǎng)學(xué)生對知識的理解和邏輯推理能力。 3、情感態(tài)度與價值觀 從電磁感應(yīng)現(xiàn)象中我們找到產(chǎn)生感生電動勢和動生電動勢的個性與共性問題，培養(yǎng)學(xué)生對不同事物進行分析，找出共性與個性的辯證唯物主義思想。 【教學(xué)重點】感生電動勢和動生電動勢。 【教學(xué)難點】感生電動勢和動生電動勢產(chǎn)生的原因。 【教學(xué)方法】類比法、練習(xí)法 【教具準(zhǔn)備】 多媒體課件 【教學(xué)過程】 一、復(fù)習(xí)提問： 1、法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是什么？

3、數(shù)學(xué)表達式是什么？ 答：感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，即E=。 2、導(dǎo)體在磁場中切割磁感線產(chǎn)生的電動勢與什么因素有關(guān)，表達式是什么，它成立的條件又是什么？ 答：導(dǎo)體在磁場中切割磁感線產(chǎn)生的電動勢的大小與導(dǎo)體棒的有效長度、磁場強弱、導(dǎo)體棒的運動速度有關(guān)，表達式是E= BLvsinθ，該表達式只能適用于勻強磁場中。 二、引入新課 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，由于引起磁通量的變化的原因不同感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的機理也不同，本節(jié)課我們就一起來學(xué)習(xí)感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的機理。 三、進行新課 (一)、感生電動勢和動生電動勢 由于引起磁通量的變化的原因不同感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的機理也不同，一般分為兩種：一種是

4、磁場不變，導(dǎo)體運動引起的磁通量的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，這種電動勢稱作動生電動勢，另外一種是導(dǎo)體不動，由于磁場變化引起磁通量的變化而產(chǎn)生的電動勢稱作感生電動勢。 B E 1、感應(yīng)電場 19世紀(jì)60年代，英國物理學(xué)家麥克斯韋在他的電磁場理論中指出，變化的磁場會在周圍空間激發(fā)一種電場，我們把這種電場叫做感應(yīng)電場。 靜止的電荷激發(fā)的電場叫靜電場，靜電場的電場線是由正電荷發(fā)出，到負電荷終止，電場線不閉合，而感應(yīng)電場是一種渦旋電場，電場線是封閉的，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在電場力的作用下定向移動，而產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。 感應(yīng)電場是產(chǎn)生感應(yīng)電流

5、或感應(yīng)電動勢的原因，感應(yīng)電場的方向也可以由楞次定律來判斷。感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電場的方向相同。 2、感生電動勢 (1)產(chǎn)生：磁場變化時會在空間激發(fā)電場，閉合導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用下定向運動，產(chǎn)生感應(yīng)電流，即產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。 (2)定義：由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢成為感生電動勢。 (3)感生電場方向判斷：右手螺旋定則。 B A 例題，在空間出現(xiàn)如圖所示的閉合電場，電場線為一簇閉合曲線，這可能是( ) A．沿AB方向磁場在迅速減弱 B. 沿AB方向磁場在迅速增強 C. 沿BA方向磁場在迅速減弱 D. 沿BA方向磁場在迅速增強 分析：根據(jù)電磁感應(yīng)，閉合回路中的磁

6、通量變化時，使閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流可用楞次定律來判斷，根據(jù)麥克斯韋電磁理論，閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使因為閉合回路中受到了電場力的作用，而變化的磁場產(chǎn)生電場，與是否存在閉合回路沒有關(guān)系，故空間磁場變化產(chǎn)生的電場方向，仍可用楞次定律來判斷，四指環(huán)繞方向即感應(yīng)電場的方向，由此可知AC正確。 正確答案：AC 點評：已知感應(yīng)電場方向求原磁通量的變化情況的基本思路是： 楞次定律 右手螺旋定則 楞次定律 右手螺旋定則 感應(yīng)電場的方向 感應(yīng)磁場的方向 磁通量的變化情況 3、感生電動勢的產(chǎn)生 由感應(yīng)電場使導(dǎo)體產(chǎn)生的電

7、動勢叫做感生電動勢，感生電動勢在電路中的作用就是充當(dāng)電源，其電路是內(nèi)電路，當(dāng)它和外電路連接后就會對外電路供電。 變化的磁場在閉合導(dǎo)體所在的空間產(chǎn)生電場，導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場力作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。其中感應(yīng)電場就相當(dāng)于電源內(nèi)部所謂的非靜電力，對電荷產(chǎn)生作用。例如磁場變化時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=NScosθ (二)、洛倫茲力與動生電動勢 導(dǎo)體切割磁感線時會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該電動勢產(chǎn)生的機理是什么呢？導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與哪些因素有關(guān)？他是如何將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的？ 1、動生電動勢 (1)產(chǎn)生：導(dǎo)體切割磁感線運動產(chǎn)生動生電動勢 (2)大?。篍=BLv(

8、B的方向與v的方向垂直) (3)動生電動勢大小的推導(dǎo)： M N a b ab棒處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，垂直紙面向里，棒沿光滑導(dǎo)軌以速度v勻速向右滑動，已知導(dǎo)軌寬度為L，經(jīng)過時間t由M運動導(dǎo)N，如圖所示， 由法拉第電磁感應(yīng)定律可得： E= 故動生電動勢大小為E=BLv。 F’ F洛 D C D C B 2、動生電動勢原因分析 導(dǎo)體在磁場中切割磁感線時，產(chǎn)生動生電動勢，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在云強磁場B中以速度v向右運動，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

9、動，因此每個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)體向下運動，使導(dǎo)體下端出現(xiàn)過剩的負電荷，導(dǎo)體上端出現(xiàn)過剩的正電荷，結(jié)果使導(dǎo)體上端D的電勢高于下端C的電勢，出現(xiàn)由D指向C的靜電場，此電場對電子的靜電力F’的方向向上，與洛倫茲力F方向相反，隨著導(dǎo)體兩端正負電荷的積累，電場不斷增強，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，DC兩端產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電勢差如果用另外的導(dǎo)線把CD兩端連接起來，由于D段的電勢比C段的電勢高，自由電子在靜電力的作用下將在導(dǎo)線框中沿順時針流動，形成逆時針方向的電流，如圖乙所示，電荷的流動使CD兩端積累的電荷不斷減

10、少，洛倫茲力又不斷使自由電子從D端運動到C端從而在CD兩端維持一個穩(wěn)定的電動勢。 可見運動的導(dǎo)體CD就是一個電源，D端是電源的正極，C端是電源的負極，自由電子受洛倫茲力的用，從D端搬運到C端，也可以看做是正電荷受洛倫茲力作用從C端搬運到D端，這里洛倫茲力就相當(dāng)于電源中的非靜電力，根據(jù)電動勢的定義，電動勢等于單位正電荷從負極通過電源內(nèi)部移動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 于是動生電動勢就是： 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)、動生電動勢和感生電動勢具有相對性 動生電動勢和感生電動勢的劃分，在某些情況

11、下只有相對意義，如本章開始的實驗中，將條形磁鐵插入線圈中，如果在相對于磁鐵靜止的參考系觀察，磁鐵不動，空間各點的磁場也沒有發(fā)生變化，而線圈在運動，線圈中的電動勢是動生的；但是，如果在相對于線圈靜止的參考系內(nèi)觀察，則看到磁鐵在運動，引起空間磁場發(fā)生變化，因而，線圈中的電動勢是感生的，在這種情況下，究竟把電動勢看作動生的還是感生的，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勢歸結(jié)為另一種電動勢，不管是哪一種電動勢，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，變化的磁場以在空間激發(fā)渦旋狀的感應(yīng)電場，電子感應(yīng)器就是應(yīng)用了

12、這個原理，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，在其間隙安放一個環(huán)形真空室，電磁鐵用頻率為每秒數(shù)十周的強大交流電流來勵磁，使兩極間的磁感應(yīng)強度B往返變化，從而在環(huán)形真空室內(nèi)感應(yīng)出很強的感應(yīng)渦旋電場，用電子槍將電子注入喚醒真空室，他們在渦旋電場的作用下被加速，同時在磁場里受到洛倫茲力的作用，沿圓規(guī)道運動。 如何使電子維持在恒定半徑為R的圓規(guī)道上加速，這對磁場沿徑向分布有一定的要求，設(shè)電子軌道出的磁場為B，電子做圓周運動時所受的向心力為洛倫茲力，因此： eBv=mv2/R mv=ReB 也就是說，只要電子動量隨磁感應(yīng)強度成正比例增加，就可以維持電子在一

13、定的軌道上運動。 【課堂小結(jié)】 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了感生電動勢和動生電動勢產(chǎn)生的原因，感生電動勢是在感應(yīng)電場作用下，自由電子定向運動形成的感應(yīng)電流。動生電動勢是自由電子在洛倫茲力的作用些下定向運動形成感應(yīng)電流，感應(yīng)電場對電荷的作用力和洛倫茲力充當(dāng)了電源里的非靜電力。 【板書設(shè)計】 第五節(jié)：電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 一、感生電動勢 (1)產(chǎn)生：磁場變化時會在空間激發(fā)電場，閉合導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用下定 向運動，產(chǎn)生感應(yīng)電流，即產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。 (2)定義：由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢成為

14、感生電動勢。 (3)感生電場方向判斷：右手螺旋定則。 二、動生電動勢 (1)產(chǎn)生：導(dǎo)體切割磁感線運動產(chǎn)生動生電動勢，由于導(dǎo)體中的自由電子受到洛倫茲力 的作用而引起的 (2)大?。篍=BLv(B的方向與v的方向垂直) (3)動生電動勢大小的推導(dǎo) 【布置作業(yè)】選修3-2課本第20頁“思考與討論” 課后作業(yè)：第20-21頁1、2、3、4題 【課后反思】 讓學(xué)生知道電磁感應(yīng)產(chǎn)生的機理，激勵學(xué)生探求知識的來源和根源。有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)精神。 --------------------------------------------------