高二物理第四章 电磁感应 第5~7节人教实验版.doc

高二物理第四章 电磁感应 第5~7节人教实验版 【本讲教育信息】 一. 教学内容 第四章 电磁感应 第五节 电磁感应规律的应用 第六节 互感和自感 第七节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 二. 重点、难点解析 1. 对感生电动势与动生电动势实质的理解 2. 互感现象、自感现象和自感系数，自感现象的分析和判断 3. 涡流的概念及其应用，电磁阻尼和电磁驱动的实例分析 三. 知识内容 1. 感生电场与感生电动势 感生电场：英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时在空间激发出一种电场，这种电场对自由电荷产生了力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电动势。这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。 感生电动势：由感生电场产生的感应电动势，叫做感生电动势。感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。 感生电场的方向：感应电流的方向用楞次定律判定，电流的方向与正电荷移动的方向相同。感生电场的方向与正电荷受力的方向相同，因此，感生电场的方向也可以用楞次定律判定。 2. 洛伦兹力与动生电动势 动生电动势：由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关。 能量转化：导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能。 3. 互感现象 互感现象：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，称为互感现象。 互感电动势：在互感现象中产生的感应电动势，称为互感电动势。 说明： （1）任何两个相互靠近的电路之间都会存在互感现象。 （2）利用互感现象，可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈。变压器就是利用互感现象制成的。 （3）在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时就要设法减小电路间的互感。 4. 自感现象 （1）自感现象：由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象。 自感现象的本质是：当通过导体中的电流发生变化时，导体本身就会产生感应电动势，从而形成感应电流，这个感应电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，即感应电流的方向总是与原电流的变化方向相反。 （2）自感电动势：自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。 ① 自感电动势 ② L是自感系数： a. L跟线圈的形状、长短、匝数等因素有关系. 线圈越粗，越长、匝数越密，它的自感系数越大，另外有铁芯的线圈自感系数比没有铁芯时大得多。 b. 自感系数的单位是亨利，国际符号是H，1亨=103毫亨=106 微亨 （3）关于自感现象的说明 ① 如图所示，当合上开关后又断开开关瞬间，电灯L为什么会更亮，当合上开关后，由于线圈的电阻比灯泡的电阻小，因而过线圈的电流I2较过灯泡的电流I1大，当开关断开后，过线圈的电流将由I2变小，从而线圈会产生一个自感电动势，于是电流由c→b→a→d流动，此电流虽然比I2小但比I1还要大。因而灯泡会更亮。假若线圈的电阻比灯泡的电阻大，则I2＜I1，那么开关断开后瞬间灯泡是不会更亮的。 ② 开关断开后线圈是电源，因而c点电势最高，d点电势最低。 ③ 过线圈电流方向与开关闭合时一样，不过开关闭合时，d点电势高于c点电势，当断开开关后瞬间则相反，c点电势高于d点电势。 ④ 过灯泡的电流方向与开关闭合时的电流方向相反，a、b两点电势，开关闭合时Ua＞Ub，开关断开后瞬间Ua＜Ub。 （4）磁场的能量 电源断开以后，线圈中电流不会立即消失，这时的电流仍然可以做功，说明线圈储存能量。当开关闭合时，线圈中的电流从无到有，其中的磁场也是从天到有，这可以看作电源把能量输送到磁场，储存在磁场中。这里我们知识一个合理的假设，有关电磁场能量的直接式样验证，要在我们认识了电磁波之后才有可能。 （5）自感现象的理解： 线圈中电流的变化不能在瞬间完成，即不能“突变”。也可以说线圈能体现电的惯性 （6）自感的应用与防止： 应用：日光灯 防止：变压器、电动机 5. 涡流 （1）定义:当线圈中的电流随时间发生变化时，线圈附近的导体中就会产生感应电流，电流在导体内自成闭合回路，这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。 （2）特点：整块金属的电阻往往很小，涡流往往很强。 （3）利用：冶炼金属的高频感应炉就是利用强大的涡流使金属尽快熔化。 （4）防止：在电机和变压器上通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成的铁芯来减少涡流带来的损失。 6. 电磁阻尼 导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。 7. 电磁驱动 磁场相对于导体运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种现象称为电磁驱动。 【典型例题】 [例1] 如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的