物理选修3-2楞次定律

高中物理选修3-2全册教案磁通量怎样变化？第二节：探究电磁感应的产生条件一、磁通量1、定义：面积为S，垂直匀强磁场b放置，则b与s乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用φ表示。磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。2、公式：φ=B·S3、单位：韦伯（wb）1wb=1T·m2二、产生感应电流的条件1、闭合回路2、回路中的磁通量发生变化，B、S、θ变化。三、电磁感应中的能量转化电磁感应现象同样遵循能量转化与守恒定律。【课后作业】：课本P7-P8“问题与练习”1、2、3、4、5题。第三节：楞次定律1、知识与技能：（1）、理解楞次定律的内容。（2）、能初步应用楞次定律判定感应电流方向。（3）、理解楞次定律与能量守恒定律是相符的。（4）、理解楞次定律中“阻碍”二字的含义。二、引入新课1、问题1：如图，已知通电螺线管的磁场方向，问电流方向？答：由右手螺旋定则（安培定则）可知，电流从右边出，左边进，电流逆时针方向。2、问题2：如图，在磁场中放入一线圈，若磁场B变大或变小，问①有没有感应电流？（有，因磁通量有变化）；B②感应电流方向如何？3、感应电流不是个好“孩子”。总结规律：原磁通变大，则感应电流磁场与原磁场相反，有阻碍变大作用原磁通变小，则感应电流磁场与原磁场相同，有阻碍变小作用结论：增反减同展示多媒体课件再次看看多媒体模拟的电磁感应中感应电流的产生过程。投影展示楞次定律内容及其理解：4、楞次定律——感应电流的方向（1）、内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。（师指出上述结论是物理学家楞次概括了各种实验结果提出的，并对楞次的物理学贡献简单介绍）NS磁铁在管上静止不动时磁铁在管中静止不动时插入拔出插入拔出N在下S在下N在下S在下原来磁场的方向向下向下向上向上向下向上向下向上原来磁场的磁通量变化增大减小增大减小不变不变不变不变感应磁场的方向向上向下向下向上无无无无原磁场与感应磁场方向的关系相反相同相反相同————————感应电流的方向（螺线管上）向上向下向下向上无无无无螺线管灵敏电流计G操作方法填写内容（2）、理解：①、阻碍既不是阻止也不等于反向，增反减同“阻碍”又称作“反抗”，注意不是阻碍原磁场而阻碍原磁场的变化．．②、注意两个磁场：原磁场和感应电流磁场③、学生在图中标出每个螺线管的感应电流产生的等效N极和S极。根据标出的磁极方向总结规律：感应电流的磁场总是磁体阻碍相对运动。“你来我不让你来，你走我不让你走”强调：楞次定律可以从两种不同的角度来理解：a、从磁通量变化的角度看：感应电流总要阻碍磁通量的变化。b、从导体和磁体的相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍相对运动。④、感应电流的方向即感应电动势的方向⑤、阻碍的过程中，即一种能向另一种转化的过程例：上述实验中，若条形磁铁是自由落体，则磁铁下落过程中受到向上的阻力，即机械能→电能→内能（3）、应用楞次定律步骤：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(增反减同)，判定感应电流的磁场方向；④、利用右手定则判定感应电流的方向。（4）、楞次定律的应用例：两同心金属圆环，使内环A通以顺时针方向电流，现使其电流增大，则在大环B中产生的感应电流方向如何？若减小电流呢？解：⑴由安培定则A环中电流产生的磁场方向向里⑵穿过大环的磁通量增大⑶由楞次定律可知感应电流的磁场向外⑷由安培定则得外环感应电流为逆时针同理当电流减小时，外环中感应电流方向为顺时针5、楞次定律的特例——闭合回路中部分导体切割磁感线问题1：当闭合回路的部分导体切割磁感线也会引起磁通量的变化，从而使回路中产生感应电流，这种情况下回路中的电流的方向如何判断呢，可以用楞次定律判断电流的方向吗？答：当然可以用楞次定律来判断感应电流的方向，如果导体棒ab向右运动，则由楞次定律可知，穿过闭合回路的磁通量增加，则感应磁场就要与原磁场方向相反，即感应磁场方向向外，所以感应电流的方向adcba问题2：用楞次定律判断感应电流的过程很复杂，能否找到一种很简单的方法来判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的电流的方向呢？答：有简单的方法，如果我们仔细研究电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向，就能找出一种方法——右手定则：（1）、右手定则的内容：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，让磁感线垂直从掌心进入，拇指指向导体运动方向，其余四指指向的就是导体中感应电流方向I（2）、适用条件：切割磁感线的情况（3）、说明：①、右手定则是楞次定律的特例，用右手定则求解的问题也可用楞次定律求解例：分别用右手定则和楞次定律判断通过电流表的电流方向(课本P204(3))②、右手定则较楞次定律方便，但适用范围较窄，而楞次定律应用于所有情况③、当切割磁感线时电路不闭合，四指的指向即感应电动势方向（画出等效电源的正负极）楞次定律总结一、楞次定律1、内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。2、理解：①、阻碍既不是阻止也不等于反向，增反减同“阻碍”又称作“反抗”，注意不是阻碍原磁场而阻碍原磁场的变化．．②、从磁通量变化的角度看：感应电流总要阻碍磁通量的变化。③、从导体和磁体的相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍相对运动。④、感应电流的方向即感应电动势的方向⑤、阻碍的过程中，即一种能向另一种转化的过程3、应用楞次定律步骤：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(增反减同)，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。感应电场的方向感应磁场的方向磁通量的变化情况4、楞次定律的应用二、楞次定律的特例——闭合回路中部分导体切割磁感线（1）、右手定则的内容：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，让磁感线垂直从掌心进入，拇指指向导体运动方向，其余四指指向的就是导体中感应电流方向（2）、适用条件：切割磁感线的情况（3）、说明：①、右手定则是楞次定律的特例，用右手定则求解的问题也可用楞次定律求解②、右手定则较楞次定律方便，但适用范围较窄，而楞次定律应用于所有情况③、当切割磁感线时电路不闭合，四指的指向即感应电动势方向（画出等效电源的正负极）GνI右手螺旋定则右手螺旋定则楞次定律楞次定律【布置作业】选修3-2课本第12页“思考与讨论”1、2、3、4题课后作业：第13页1、2、3、4题第四节：法拉第电磁感应定律1.内容:电动势的大小与磁通量的变化率成正比2.公式:ε=Nt3.定律的理解:Φ、ΔΦ、ΔΦ／Δt电动势的大小与磁通量的变化率成正比cosθ则ε＝ΔＢ／ΔtＳcosθcosθ则ε＝ＢΔＳ／Δtcosθ(cosθ)则ε＝ＢＳΔ（cosθ）／Δt4、特例——导线切割磁感线时的感应电动势用课件展示如图所示电路，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势？（课件展示）解析：设在Δt时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，这时线框面积的变化量为ΔS=LvΔt穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ=BΔS=BLvΔt据法拉第电磁感应定律，得E=t=BLv这是导线切割磁感线时的感应电动势计算更简捷公式，需要理解（1）B,L,V两两垂直（2）导线的长度L应为有效长度（3）导线运动方向和磁感线平行时，E=0（4）速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）5、公式比较与功率的两个公式比较得出E=ΔΦ/Δt：求平均电动势E=BLV：v为瞬时值时求瞬时电动势，v为平均值时求平均电动势例题1：下列说法正确的是（D）A、线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B、线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C、线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D、线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大例题2：一个匝数为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。解：由电磁感应定律可得E=nΔΦ/Δt①ΔΦ＝ΔＢ×Ｓ②由①②联立可得E=nΔＢ×Ｓ/Δt代如数值可得Ｅ＝１６Ｖ法拉第电磁感应定律总结一、电磁感应定律1．内容2．表达式E=nΔΦ/Δt：求平均电动势E=BLV：V为瞬时值时求瞬时电动势，V为平均值求平均电动势3.定律的理解:tcosθ则ε＝ΔＢ／ΔtＳcosθcosθ则ε＝ＢΔＳ／Δtcosθ(cosθ)则ε＝ＢＳΔ（cosθ）／Δt【布置作业】选修3-2课本第16页“思考与讨论”课后作业：第17页1、2、3、4、5题第五节：电磁感应定律的应用感生电动势和动生电动势由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，一般分为两种：一种是磁场不变，导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势，这种电动势称作动生电动势，另外一种是导体不动，由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作感生电动势。一、感生电动势（1）产生：磁场变化时会在空间激发电场，闭合导体中的自由电子在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。（2）定义：由感生电场产生的感应电动势成为感生电动势。（3）感生电场方向判断：右手螺旋定则。例如磁场变化时产生的感应电动势为E=NSBtcosθ二、动生电动势（1）产生：导体切割磁感线运动产生动生电动势，由于导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而引起的（2）大小：E=BLv（B的方向与v的方向垂直）（3）动生电动势大小的推导【布置作业】选修3-2课本第20页“思考与讨论”课后作业：第20-21页1、2、3、4题第六节互感和自感1、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，称为互感。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。2、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。3、自感现象中产生的电动势叫自感电动势。（1）自感电动势的作用：阻碍导体中原来的电流变化。（2）自感电动势大小：4、自感系数L：与线圈的大小、形状、圈数及有无铁心有关练习：在实验中，若线圈L的电阻RL与灯泡A的电阻RA相等，则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为图，通过灯泡的电流随时间的变化图像为图；若RL远小于RA，则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为图，通过灯泡的电流图像为图。答案：A；C；B；D【作业布置】：课本后思考与练习题：全部完成ItABCDItItIt5．1交变电流学习目标（一）知识与技能1．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。（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）。交变电流产生的物理过程的分析。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？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：（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最大，但tΔΔ=0。（3）线圈越过中性面，线圈中I感方向要改变。线圈转一周，感应电流方向改变两次。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。经过时间t，线圈转过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹角也等于ωt，如右图所示。设ab边长为L1，bc边长L2，磁感应强度为B，这时ab边产生的