1、第四章电磁感应第四章电磁感应 第一节第一节 划时代的发现划时代的发现（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？（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。自主学习自主学习-奥斯特梦圆奥斯特梦圆“电生磁电生磁”一品：信念一品：信念 哲学家康德：各种自然现象之间是哲学家康德：各种自然现象之间是相互联系和相互转化的。相互联系和相互转化的。实例：摩擦生热、蒸汽机实例：摩擦生热、蒸汽机奥斯特实验：奥斯特实验：揭示了电流的磁效应揭示了
2、电流的磁效应突破：突破：电与磁是有联系的！电与磁是有联系的！（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？自主学习自主学习-法拉第心系法拉第心系“磁生电磁生电”对称性的思考英国的法拉第认为：电和磁是一对和谐对称的自然现象。依据：磁化和静电感应现象猜想：磁铁应该可以感应出电流！信念：一定要转磁为电！18
3、25年11月28日实验实验1.1.两根长两根长4 4英寸长的导线平行放置英寸长的导线平行放置,用两张厚用两张厚纸将它们隔开纸将它们隔开,先把其中的一根导线接到电池的两先把其中的一根导线接到电池的两端通电端通电,再把另一根与电流计相连。再把另一根与电流计相连。实验实验2.2.将空心螺线管接到电池的两极将空心螺线管接到电池的两极,把一把一直导线引进螺线管直导线引进螺线管,直导线两端与电流计相直导线两端与电流计相连连 。实验实验3.3.将实验将实验2 2中的直导线与电池两极相连中的直导线与电池两极相连,螺线螺线管与电流计连接管与电流计连接 。实验实验4.4.把两根导线互相缠绕着把两根导线互相缠绕着,
4、先把其中的一根的先把其中的一根的两头接到电池上通电两头接到电池上通电,把另一根的两头接到电流计把另一根的两头接到电流计上。上。二品：科学的实验方法二品：科学的实验方法1831年8月29日 法拉第线圈：与160年后出现的现代变压器出奇的相似，现已成为著名的科学文物。开关开关电池组电池组电流计电流计进一步地思考和探索：铁芯和线圈A是产生这一效应的必要条件吗？铁芯铁芯 1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交了一个报告，把这种现象定名为电磁感应电磁感应，产生的电流叫做感应电流感应电流。“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。五种类型可以引起感应电流：变化的电变化的电流流、变化的磁场变
5、化的磁场、运动的恒定电流运动的恒定电流、运动运动的磁铁的磁铁、在磁场中运动的导体在磁场中运动的导体。有规律吗？三品：创造性的思维三品：创造性的思维为什么以往的实验都失败了？法拉第敢于突破，终于有了划时代的发现！1831年10月28日 法拉第的创新：圆盘发电机，首先向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。法拉第提出了“电场”、“磁场”和“力线”的概念。暗示了电磁波存在的可能性，并预言了光可能是一种电磁振动的传播。爱因斯坦对法拉第思想的评价：场的思想是法拉第最富创造性的思想，是牛顿以来最重要的发现。麦克斯韦正是继承和发展了场的思想，为之找到了完美的数学表示形式从而建立了电磁场理论。1.你能从电磁感应现
6、象发现的特例中总结科学发现或科学研究的一般思路和方法吗?2.从法拉第十年探索的艰难历程,你对法拉第的研究思想，研究方法和精神，得到了什么体会和感想？3.法拉第出生贫寒，只读了两年小学，但最终成为伟大的科学家，依靠的是什么？对此，你有何感谢？自主学习自主学习科学漫步科学漫步第二节 探究电磁感应的产生条件第四章电磁感应 英国的物理学家法拉第经过英国的物理学家法拉第经过十年坚持不懈的努力，终于十年坚持不懈的努力，终于取得了重大的突破，在取得了重大的突破，在1831年年8月月29日发现了由磁场产生日发现了由磁场产生电流的现象，这种现象后来电流的现象，这种现象后来被称为被称为电磁感应现象。电磁感应现象。
7、由磁由磁场产生的电流叫做场产生的电流叫做感应电流感应电流。电磁感应现象是电磁学的重电磁感应现象是电磁学的重大发现之一，对近代物理学大发现之一，对近代物理学的发展有重大的意义。的发展有重大的意义。提出问题：提出问题：“有电就有磁有电就有磁”，那么是不是，那么是不是“有磁有磁就有电就有电”呢？呢？探究课题：由磁场产生电流的条件是什么呢？猜想一：有磁就有电猜想二：有磁不一定有电实验一：闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动导体棒的运动情况导体棒的运动情况表针的摆动情况表针的摆动情况左右运动左右运动上下平动上下平动摆动实验一：闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动不摆动实验结论：当导体棒左右运动时，切割
8、磁感线，有电流产生；导体棒上下平动时，不切割磁感线，没有电流产生。问题：是不是一定要导体去切割磁感线问题：是不是一定要导体去切割磁感线即即导体运动磁场不动导体运动磁场不动才能产生感应电流呢？才能产生感应电流呢？思考：1、科拉顿的这次尝试中，在他插入和拔出磁铁的过程中，线圈有没切割磁感线？2、线圈中会不会产生感应电流？实验二：实验二：把磁铁插入螺线管或从螺线管拔出把磁铁插入螺线管或从螺线管拔出磁铁的运动情况磁铁的运动情况表针的摆动情况表针的摆动情况插入瞬间插入瞬间拔出瞬间拔出瞬间停在线圈中停在线圈中摆动不摆动摆动实验结论：磁铁插入和拔出的瞬间，螺线管中的每一线圈都切割磁感线，有电流产生；磁铁停在
9、螺线管中时，没切割磁感线，无电流产生。问题：问题：“闭合电路的一部分导体切割磁感闭合电路的一部分导体切割磁感线线”是不是产生感应电流的必要条是不是产生感应电流的必要条件呢？件呢？结论：无论是导体运动，还是磁场运结论：无论是导体运动，还是磁场运动，只要闭合电路的一部分导体切割动，只要闭合电路的一部分导体切割了磁感线，电路中就有电流产生了磁感线，电路中就有电流产生则：磁场和导体必须保持相对运动。则：磁场和导体必须保持相对运动。若：若：产生感应电流的必要条件是产生感应电流的必要条件是“闭合电闭合电路的一部分导体切割磁感线路的一部分导体切割磁感线”。即：磁场和导体相对静止的话，导体就不切割磁感线，导体
10、中就没有感应电流产生。是这样吗？实验设计：1、实验目的：使用不切割磁感线的方法产生感应电流2、实验器材：电源、电键、电流表、滑动变阻器、大线圈、小线圈、导线3、实验电路图：、实验电路图：实验三：实验三：双螺线管实验双螺线管实验操作 表针的摆动情况开关闭合瞬间开关闭合，滑动变阻器不动开关闭合，滑动变阻器触片滑动开关断开瞬间摆动不摆动摆动摆动实验结论：即使大线圈与小线圈无相对运动，导体不切割磁感线，但当小线圈中电流变化时，大线圈所在处的磁场变化，大线圈中就有电流产生。结论：产生感应电流的原因可能与磁场的变化有关，与导体是否切割磁感线无关实验一、导体切割磁感线实验一、导体切割磁感线实质：改变了闭合电
11、路在磁场中的面积实质：改变了闭合电路在磁场中的面积实验二、磁铁插入或拔出实质：改变了闭合电路中磁场的强弱实验三、开关闭合或断开，滑动变阻器滑动实质：改变了闭合电路中磁场的强弱总结：产生感应电流的条件：与面积有关与磁场的强弱有关B,S联想到=BS小结：感应电流产生的条件是：感应电流产生的条件是：回路要闭合回路要闭合结论：结论：只要穿过闭合电路的磁通量发只要穿过闭合电路的磁通量发 生生变化，闭合电路中就有电流产生。变化，闭合电路中就有电流产生。穿过回路的磁通量发生变化磁通量变化包括：B不变，S变化S不变，B变化B、S不变，B、S的夹角变化B、S都变化练习练习1、如图所示的匀强磁场中有一个矩、如图所
12、示的匀强磁场中有一个矩形的闭合导线框。在下列几种情况下，形的闭合导线框。在下列几种情况下，线框中是否产生感应电流？线框中是否产生感应电流？没有没有有练习2、关于感应电流,下列说法中正确的是（）A只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈 中就一定有感应电流B只要闭合导线做切割磁感线运动，导线 中就一定有感应电流C若闭合电路的一部分导体不做切割磁感 线运动，闭合电路中一定没有感应电流D当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应 电流D第三节 法拉第电磁感应定律第四章电磁感应 1：要使闭合电路中有电流必须具备什么条件？这个电路中必须有电源，因为电流是由电源的电动势引起的 2：如果电路不是闭合的
13、，电路中没有电流，电源的电动势是否还存在呢？电动势反映了电源提供电能本领的物理量，电路不闭合电源电动势依然存在。复习提问：3、电磁感应现象中，闭合电路中出现了感应电流，那么有电动势存在么？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。产生感应电动势的那部分导体就是电源。一、感应电动势问题1：感应电动势和感应电流之间存在什么关系？2、感应电动势和感应电流关系：感应电动势是感应电流存在的必要条件，有感应电动势不一定有感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一定有感应电动势。产生感应电流只不过是一个现象，它表示电路中在输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备
14、了随时输出电能的能力。几点说明：不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势，产生感应电动势是电磁感应现象的本质。磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通量变化了，电路中就会产生感应电动势，再若电路又是闭合的，电路中将会有感应电流。问题2：影响感应电动势大小的因素？实验探究变化产生E产生I 知：知：由由rREI 总电阻一定时，E越大，I越大，指针偏转越大。变化的快慢不同 都发生了变化问题1：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？问题2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？观察实验，分析并思考回答下面的问题：问题3：该实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，
15、快插入和慢插入有什么相同和不同？从条件上看从结果上看相同不同都产生了I产生的I大小不等实验结论：感应电动势E的大小与磁通量的变化快慢有关，即与磁通量的变化率有关3、磁通量的变化率t t表示磁通量的变化快慢问题3：磁通量大，磁通量变化一定大吗？磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化不同。磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零;磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。（可以类比速度、速度的变化和加速度。）1、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率/t成正比二、法拉第电磁感应定律：2、数学表达式Ektt（注意单位）问题：若闭合电路是n匝线圈，且
16、穿过每匝线圈的磁通量相同，E？若有n匝线圈，相当于有n个电源串联，总电动势为：Ent注意：公式中应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。问题：公式中E表示的是平均感应电动势还是瞬时感应电动势？ENt21Nt 21BBNSt21SSNBt说明：（1）所求E为t时间内的平均感应电动势（2）t 0时，E为瞬时感应电动势例1.关于电磁感应，下述说法中正确的是A.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大B.穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零C.穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大D.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大答：D注意:感应电动势E与、/t的关系/10-2Wbt/sA BD
17、0120.1例2、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：()A、线圈中0时刻感应电动势最大B、线圈中D时刻感应电动势为零C、线圈中D时刻感应电动势最大D、线圈中0到D时间内平均感应电动势为0.4VABD1、有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电动势。2、一个100匝的线圈，在0.5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。3、一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，在0.5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。练习三、导体作切割磁感线
18、运动 如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势ab Gabv回路在时间t内增大的面积为：S=Lvt产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：=BStE =BLvtttBLv BLv（V是相对于磁场的速度）tE vBV1=Vsin V2=Vcos 若导体斜切磁感线 sinBLvBLvE1（为v与B夹角）ttBLv （若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角）说明：1、导线的长度L应为有效长度。2、导线运动方向和磁感线平行时，E=0.3、速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）。问题：公式 tnEsin B
19、LvE与公式 的区别和联系？1、一般来说，求出的是平均感应电动势，E和某段时间或者某个过程对应，而求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或者某个位置对应。2、求出的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。回路中感应电动势为零时，但是回路中某段导体的感应电动势不一定为零。如上图。vabcdLL区别：1、公式中的时间趋近于0时，E就为瞬时感应电动势 2、公式中v若代表平均速度，则求出的E就为平均感应电动势。联系：例3：如图，匀强磁场的磁感应强度为B，长为L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，速度v与L成角，求金属棒ab产生的感应电动势。abvE=BL(Vsin)E=B(Lsin)V有
20、效长度-导线在垂直速度方向上 的投影长度练习：半径为R的半圆形导线在匀强磁场B中，以速度V向右匀速运动时，E=？RE=B2RV有效长度-弯曲导线在垂直速度方向上 的投影长度四、反电动势V 此电动势阻碍电路中原来的电流.故称之为反电动势NS电动机安 培 力 方 向 转 动 速 度 方 向 电动机线圈的转动产生感应电动势是电动机线圈的转动产生感应电动势是反电动势反电动势。这个电。这个电动势是动势是削弱了削弱了电源电流电源电流,阻碍线圈的转动。阻碍线圈的转动。线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能电能转化为机械能。转化为机械能。正因为正因为反电动
21、势反电动势 的存在的存在,所以对电动机所以对电动机,欧姆定律不成立。欧姆定律不成立。如果电动机因机械阻力过大而如果电动机因机械阻力过大而停止转动停止转动，这时就没有了，这时就没有了反反电动势电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大电流会很大，电动机，电动机会烧毁。这时，应会烧毁。这时，应立即切断电源立即切断电源，进行检查。，进行检查。作业:P13P14 第1题 第7题 第四节第四节 楞次定律楞次定律第四章电磁感应第四章电磁感应 复习：复习：感应电动势的大小：感应电动势的大小：导体运动产生的感应电动势：导体运动产生的感应电动势：tnEsinBLvE有感应电流产生时
22、闭合电路中有几个磁场？有感应电流产生时闭合电路中有几个磁场？两个磁场两个磁场引起感应电流的磁场引起感应电流的磁场原磁场原磁场感应电流的磁场感应电流的磁场根据图示条件判定，闭合电路的根据图示条件判定，闭合电路的一部分导体中感应电流的方向。一部分导体中感应电流的方向。IIINSvvBBvab如何判断电磁感应电流的方向如何判断电磁感应电流的方向?实验实验 原磁场的方向原磁场的方向（B B0 0）线圈中磁通量线圈中磁通量的变化的变化感应电流的方向感应电流的方向感应电流磁场的感应电流磁场的方向方向 （B B）B B与与B B0 0的方向关系的方向关系GGGGNSV VNSV VNSV VNSV V向上向
23、上向上向上向下向下向下向下增大增大增大增大减小减小减小减小I II II II I+_+_+_+_向上向上向上向上向下向下向下向下向上向上向上向上向下向下向下向下相反相反相反相反相同相同相同相同操作操作项目项目结论结论1 1：当线圈内原磁通量增加时，感应当线圈内原磁通量增加时，感应电流的磁场电流的磁场B B的方向与原磁场的方向与原磁场B B0 0的方向的方向相反相反感应电流的磁场阻碍磁通量的增加感应电流的磁场阻碍磁通量的增加结论结论2 2：当线圈内原磁通量减少时，感应当线圈内原磁通量减少时，感应电流的磁场电流的磁场B B的方向与原磁场的方向与原磁场B B0 0的方向的方向相同相同感应电流的磁场
24、阻碍磁通量的减少感应电流的磁场阻碍磁通量的减少阻碍磁通量的变化阻碍磁通量的变化阻碍磁通量的变化阻碍磁通量的变化一、实验结论一、实验结论 当线圈中的磁通量当线圈中的磁通量增大增大时，时，B B与与B B0 0的方向的方向相反相反；当线圈中的磁通量当线圈中的磁通量减小减小时，时，B B与与B B0 0的方向的方向相同相同。即即:增增“反反”减减“同同”二、楞次定律二、楞次定律 1.1.内容内容:感应电流具有这样的方向，感应电流的感应电流具有这样的方向，感应电流的磁磁场场总是总是阻碍阻碍引起感应电流的磁通量的引起感应电流的磁通量的变化变化 。2.2.适用范围：适用范围：各种电磁感应现象各种电磁感应现
25、象 3.3.对楞次定律的理解：对楞次定律的理解：回路磁通量的变化回路磁通量的变化 感应电流（磁场）感应电流（磁场）产生产生阻碍阻碍1、“阻碍”是否就是“阻止”？2、阻碍的是什么？3、如何阻碍？“阻碍”就是“相反”？从磁通量的角度看从磁通量的角度看:阻碍的是磁通量的变化阻碍的是磁通量的变化从导体与磁场的相对运动看从导体与磁场的相对运动看:阻碍的是导体与磁场的相对运动阻碍的是导体与磁场的相对运动思考:GNS 磁铁插入或拔出线圈的过程中，磁铁插入或拔出线圈的过程中，怎样判断怎样判断感应电流的方向？感应电流的方向？GSN 结论：结论：磁铁插入或拔出线圈时，感应电流的磁磁铁插入或拔出线圈时，感应电流的磁
26、场总是要阻碍磁铁与线圈的相对运动。场总是要阻碍磁铁与线圈的相对运动。NSNS谁起阻碍作用谁起阻碍作用感应磁场感应磁场阻碍的是什么阻碍的是什么原磁场的磁通量变化原磁场的磁通量变化怎样阻碍怎样阻碍“增反减同增反减同”,来来“拒拒”去去“留留”阻碍的结果怎样阻碍的结果怎样减缓原磁场的磁通减缓原磁场的磁通量的变化量的变化总而言之，理解“阻碍”含义时要明确：楞次定律楞次定律:1.1.内容内容:2.2.适用范围：适用范围：各种电磁感应现象各种电磁感应现象 3.3.对楞次定律的理解：对楞次定律的理解：回路磁通量的变化回路磁通量的变化 感应电流（磁场）感应电流（磁场）产生产生阻碍阻碍4.4.用楞次定律判定感应
27、电流的方向的方法：用楞次定律判定感应电流的方向的方法：从磁通量的变化的角度从磁通量的变化的角度 ：增增“反反”减减“同同”从相对运动的角度从相对运动的角度 ：阻碍相对运动阻碍相对运动 即即:来来“拒拒”去去“留留”GNSV VI I 如右图所示，试运用楞次定律判如右图所示，试运用楞次定律判定感应电流的方向。定感应电流的方向。4.4.用楞次定律判定感应电流的方向的用楞次定律判定感应电流的方向的方法：方法：（4 4）用安培定则判定感应电流的方向。）用安培定则判定感应电流的方向。（1 1）先确定原磁场方向。）先确定原磁场方向。（增大或减小）（增大或减小）（增反减同）（增反减同）（3 3）确定感应电流
28、产生的磁场方向。）确定感应电流产生的磁场方向。（2 2）确定磁通量的变化趋势。）确定磁通量的变化趋势。三、楞次定律的应用三、楞次定律的应用【例例1 1】如图所示，当线框向右移动，请如图所示，当线框向右移动，请判断线框中感应电流的方向判断线框中感应电流的方向解题思路解题思路：原磁场原磁场B0的方向：向外的方向：向外原磁场原磁场B0的变化情况：变小的变化情况：变小感应磁场感应磁场B的方向：向外的方向：向外感应电流的方向：感应电流的方向：AD C B楞次定律楞次定律I安培定则安培定则磁铁从线圈中插入时，标出磁铁从线圈中插入时，标出感应电流的方向。感应电流的方向。磁铁从螺线管右端拔出时，磁铁从螺线管右
29、端拔出时，A、B两点哪点电势高？两点哪点电势高？NSBANS解题思路：解题思路：先用先用来来“拒拒”去去“留留”判断判断线圈产生线圈产生的磁极的磁极,再用右手螺旋定则确定感应电流的方向再用右手螺旋定则确定感应电流的方向。NS磁铁从线圈中插入时，标出磁铁从线圈中插入时，标出感应电流的方向。感应电流的方向。磁铁从螺线管右端拔出时，磁铁从螺线管右端拔出时，A、B两点哪点电势高？两点哪点电势高？NSNS+NSSNBA（1）下图中弹簧线圈面积增大时，判断下图中弹簧线圈面积增大时，判断感应电流的方向是顺时针还是逆时针。感应电流的方向是顺时针还是逆时针。应用楞次定律解决问题应用楞次定律解决问题IBB （2）
30、下图中）下图中k接通时乙回路有感应接通时乙回路有感应电流产生吗？方向如何？电流产生吗？方向如何？Gk甲甲乙乙abcdIGkabcdI楞次定律是普遍适用的楞次定律是普遍适用的导体切割磁感线时用右手定则方便导体切割磁感线时用右手定则方便磁铁和线圈作相对运动时用磁铁和线圈作相对运动时用“来拒去来拒去留留”方便方便判断感应电流的方向：判断感应电流的方向：楞次定律的两个推论：楞次定律的两个推论：（1）闭合电路面积的增、减总是要阻碍原）闭合电路面积的增、减总是要阻碍原磁通量的变化。磁通量的变化。（2）闭合电路的移动（或转动）方向总是要阻碍原磁通）闭合电路的移动（或转动）方向总是要阻碍原磁通量的变化。量的变
31、化。（一般情况下，同一闭合电路会同时存在上述两种变化）（一般情况下，同一闭合电路会同时存在上述两种变化）1、一闭合的铜环放在水平桌、一闭合的铜环放在水平桌面上，磁铁向下运动时，面上，磁铁向下运动时，环的面积如何变化？环的面积如何变化？2、固定的长直导线中电、固定的长直导线中电流突然增大时，附近的导流突然增大时，附近的导线框线框abcd整体受什么方向整体受什么方向的力作用？的力作用？思考题思考题MNdcbaI第五节第五节 感生电动势和动生电动势感生电动势和动生电动势第四章电磁感应第四章电磁感应 导体切割磁感线导体切割磁感线电键闭合，改变滑动片的位置电键闭合，改变滑动片的位置线圈线圈B B相当相当
32、于电源于电源abcd化学作用就是我们所说的非静电力磁场变强磁场变强II电流是怎样产生的？电流是怎样产生的？自由电荷为什么会运动？自由电荷为什么会运动？使电荷运动的力难道是变化使电荷运动的力难道是变化的磁场对其施加的力吗？的磁场对其施加的力吗？猜想：使电荷运动的力可能是猜想：使电荷运动的力可能是洛伦兹力、静电力、或者是其它力洛伦兹力、静电力、或者是其它力英实际应用电子感应加速器竖直向上竖直向上逆逆时时针针顺顺时时针针向下向下1、动生电动势是怎样产生的？、动生电动势是怎样产生的？2、什么力充当非静电力？、什么力充当非静电力？导体中的自由电荷受到导体中的自由电荷受到 什么力的作用？什么力的作用？导体
33、棒的哪端电势比较高？导体棒的哪端电势比较高？非静电力与洛伦兹力有关吗？非静电力与洛伦兹力有关吗？F洛-F电-F电-UF洛F2F1V VLMN R结论：在纯电阻电路中，外力克结论：在纯电阻电路中，外力克服安培力做了多少功将有多少热服安培力做了多少功将有多少热量产生。量产生。实际应用实际应用动生电动生电动势和动势和感生电感生电动势动势1 1、动生电动势动生电动势:由于导体运动而产生的感应电动势由于导体运动而产生的感应电动势.2 2、感生电场感生电场:由变化的磁场激发的电场由变化的磁场激发的电场.3 3、感生电动势感生电动势:由感生电场产生的感应电动势称由感生电场产生的感应电动势称 为感生电动势为感
34、生电动势.感应电动势：感应电动势：动生电动势动生电动势第六节第六节 互感和自感互感和自感第四章电磁感应第四章电磁感应 在法拉第的实验中两个线圈并没有在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？电动势呢？1 1、当一个线圈中电流变化，在另一个线当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为圈中产生感应电动势的现象，称为互感互感。互感现象中产生的感应电动势，称为互感现象中产生的感应电动势，称为互感互感电动势。电动势。2 2、互感现象不仅发生于绕在同一铁
35、芯上的、互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间两个线圈之间,且可发生于且可发生于任何两个相互任何两个相互靠近的电路靠近的电路之间之间.一、互感现象一、互感现象3 3、利用互感现象，可以把能量从一个线圈传、利用互感现象，可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈。因此，互感现象在电工技术递到另一个线圈。因此，互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。和电子技术中有广泛的应用。1 1、由于导体、由于导体本身的电流本身的电流发生变化而产发生变化而产生的电磁感应现象，叫生的电磁感应现象，叫自感现象自感现象。二、自感现象二、自感现象2 2、自感现象中产生的电动势、自感现象中产生的电动势 -叫叫自感电
36、动势自感电动势。自感电动势的作用：自感电动势的作用：阻碍阻碍导体中导体中原来的电流变化原来的电流变化。注意：注意：“阻碍阻碍”不是不是“阻止阻止”，电流，电流原来怎么变化原来怎么变化还是怎么变还是怎么变，只是变化变慢，只是变化变慢了，即对电流的变化起了，即对电流的变化起延迟作用延迟作用。实验实验1 A A1 1、A A2 2 使用规格完全一样的灯泡。使用规格完全一样的灯泡。闭合电键闭合电键S S，调节变阻器，调节变阻器 R R 和和 R R1 1 ，使，使A A1 1、A A2 2亮度相同且正常发光亮度相同且正常发光.然后断开开关然后断开开关S S。重新闭合重新闭合S S，观察到什么现象？，观
37、察到什么现象？灯泡灯泡A A2 2立刻正常发光立刻正常发光，跟线圈跟线圈L L串联的灯泡串联的灯泡A A1 1逐逐渐亮起来渐亮起来。电路接通时，电流由零开始增加，穿过电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈线圈L L的磁通量逐渐增加，的磁通量逐渐增加，L L中产生的感应电中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍L L中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。间。现象现象分分析析实验实验2 2 接通电路，待灯泡接通电路，待灯泡A A正常正常发光。然后断开电路，观察发光。然后断开电路，观察到什么现象？到什么现象？S
38、S断开时，断开时，A A 灯突然灯突然闪亮一下闪亮一下才熄灭。才熄灭。现象现象自感电动势自感电动势 磁通量变化率磁通量变化率 正比关系正比关系电 流 变 化 率电 流 变 化 率 正比关系正比关系正比关系正比关系对同一线圈对同一线圈:电流变化快电流变化快,穿过线圈的穿过线圈的磁通量变化快磁通量变化快线圈中产生的自感线圈中产生的自感电动势就大电动势就大.电流变化慢电流变化慢,穿过线圈的穿过线圈的磁通量变化慢磁通量变化慢线圈中产生的自感线圈中产生的自感电动势就小电动势就小.对不同线圈对不同线圈:电流变化快慢一样电流变化快慢一样,自感电动势不同自感电动势不同tIEtILE1 1、自感系数、自感系数
39、L L -简称简称自感自感或或电感电感 三、自感系数三、自感系数2、自感系数自感系数 L 反映线圈反映线圈 自身的性质自身的性质.tILE（1 1）决定决定线圈自感系数的线圈自感系数的因素因素：（2 2）自感系数的单位：）自感系数的单位：亨利亨利 简称简称 亨亨 符号是符号是 H H 常用单位：常用单位：毫亨（毫亨（mHmH）微亨（微亨（H H）实验表明，线圈越实验表明，线圈越长长，越，越粗粗，匝数，匝数越多越多，自感系数越大自感系数越大。另外另外，带，带有铁芯有铁芯的线圈的自感系数比没的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。有铁芯时大得多。问题：在断电自感的实验中，为什么开关断开后，灯泡的发光问
40、题：在断电自感的实验中，为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间？甚至会比原来更亮？试从能量的角度加以会持续一段时间？甚至会比原来更亮？试从能量的角度加以讨论。讨论。开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中能量储存在磁场中.开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。场中的能量转化成电能。四、磁场的能量四、磁场的能量阅读教材最后一段阅读教材最后一段P P2828，回答问题：，回答问题：1 1、线圈能够体现电的、线圈能够体现电的“惯性惯性”,应该怎样理解？应该怎样理解？2 2、电的、电的“惯性
41、惯性”大小与什么有关？大小与什么有关？当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流都要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能立即增大到最大值不能立即增大到最大值 或或不能立即减小为零不能立即减小为零 电的电的“惯性惯性”大小决定于线圈的自感系数大小决定于线圈的自感系数 1 1、演示自感的实验电路图如图所、演示自感的实验电路图如图所示，示，L L是电感线圈，是电感线圈，A A1 1、A A2 2是相同是相同的灯泡，的灯泡，R R阻值与阻值与L L的直流电阻值的直流电阻值相同。当开关由断开到合上时，相同。当开关由断开到合上时，观
42、察到的自感现象是观察到的自感现象是 比比 先亮，先亮，最后达到同最后达到同样亮样亮。A2A1 L A1R A2 S R1练习：练习：A2 A1 L A1R A2 S R12 2、右图中，电阻、右图中，电阻R R的电阻值和电的电阻值和电感感L L的自感系数都很大，但的自感系数都很大，但L L的直的直流电阻值很小，流电阻值很小，A1A1、A2A2是两个规是两个规格相同的灯泡。则当电键格相同的灯泡。则当电键S S闭合闭合瞬间，瞬间，比比 先亮，最先亮，最后后 比比 亮亮 。A1A23 3、如图所示，、如图所示，L L为自感系数较大的为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，线圈，电路稳定后小灯
43、泡正常发光，当断开电键的瞬间会有当断开电键的瞬间会有()()A.A.灯灯A A立即熄灭立即熄灭 B.B.灯灯A A慢慢熄灭慢慢熄灭C.C.灯灯A A突然闪亮一下再慢慢熄灭突然闪亮一下再慢慢熄灭D.D.灯灯A A突然闪亮一下再突然熄灭突然闪亮一下再突然熄灭L AA小小 结结1 1、当一个线圈中电流变化，在另一个线当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为圈中产生感应电动势的现象，称为互感互感。互感现象产生的感应电动势，称为互感现象产生的感应电动势，称为互感互感电动势。电动势。2、由于导体由于导体本身的电流本身的电流发生变化而产生发生变化而产生的电磁感应现象，叫的电磁感应现象，
44、叫自感现象自感现象。3 3、自感现象中产生的电动势叫、自感现象中产生的电动势叫 自感电动势自感电动势。（1 1）自感电动势的作用：阻碍导体中）自感电动势的作用：阻碍导体中 原来的电流变化。原来的电流变化。（2 2）自感电动势大小：）自感电动势大小：4 4、自感系数、自感系数L L：与线圈的大小、形状、：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关圈数及有无铁心有关5 5、磁场具有能量、磁场具有能量IELt第七节第七节 涡流涡流第四章电磁感应第四章电磁感应 一一.涡流涡流1.1.当线圈中的电流随时间变化时当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流的任何导体中都会产
45、生感应电流-涡流涡流.2.2.金属块中的涡流要产生热量。金属块中的涡流要产生热量。3.3.应用应用(1)(1)利用利用真空冶炼炉真空冶炼炉金属探测器金属探测器机场机场 安 检 门安 检 门(2)(2)危害危害 线圈中流过变化的电流线圈中流过变化的电流,在铁芯中产生的涡流在铁芯中产生的涡流使铁芯发热使铁芯发热,浪费了能量浪费了能量,还可能损坏电器还可能损坏电器.减少涡流的途径减少涡流的途径:a.a.增大铁芯材料的电阻率增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。常用的材料是硅钢。b.b.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯块硅钢铁芯.二二.电磁阻尼电磁阻
46、尼1.1.分析图中线圈中感应电流的方向和所受安培分析图中线圈中感应电流的方向和所受安培力的方向力的方向,并研究安培力对线圈的运动有何影响并研究安培力对线圈的运动有何影响?V2.2.当导体在磁场中运动时当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受感应电流会使导体受到安培力到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动安培力的方向总是阻碍导体的运动-电磁阻尼。演示电磁阻尼。演示:3.3.讨论讨论:(1):(1)为什么用铝框做线圈骨架为什么用铝框做线圈骨架?(2)(2)微安表的表头在运输时为何应该把两个接线微安表的表头在运输时为何应该把两个接线柱连在一起柱连在一起?1.1.如磁场相对于导体转动如磁场相对于导体
47、转动,在导体中会产在导体中会产生感应电流生感应电流,感应电流使导体受到安培力感应电流使导体受到安培力的作用的作用,安培力使导体运动起来安培力使导体运动起来 -电磁驱动电磁驱动。三三.电磁驱动电磁驱动2.2.交流感应电动机交流感应电动机就是利用电磁驱动就是利用电磁驱动的原理工作的。的原理工作的。交流感应电交流感应电动机模型动机模型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 AD【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
48、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（）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（）巩固练习巩固练习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BA若是匀强磁场，环滚上的高度小于hB若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD若是非匀强磁场，环滚上的高度小于hBD2如图所示，闭合金属环从
49、曲面上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（）A铁 B木 C铜 D铝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（）CDAA、B两点在同一水平线 BA点高于B点CA点低于B点 D铜环将做等幅摆动4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第一节第一节 交变电流交变电流第五章第五章 交变电流交变电流直流电直流电(DC)(DC)电流方向不随时间而改变电流方向不随时间而改变一、交变电流一、交变电
50、流(AC)演示：矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动场的轴匀速转动二、二、交变电流的产生交变电流的产生 为了能更方便地说明问题，我们将立体图转为了能更方便地说明问题，我们将立体图转化为平面图来分析化为平面图来分析.(甲甲)BSBS，最大，最大，E=0,I=0E=0,I=0 中性面中性面没有边切割磁感应线没有边切割磁感应线BSBS，=0=0，E E最大，最大，I I最大，最大，感应电流方向感应电流方向b b到到a a(乙乙)a a（b b）、）、d d（c c）边垂直）边垂直切割磁感应线，切割磁感应线，(丙丙)BSBS，最大，最大，E=0,I=0E=0,I=
