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课题 第五章 电场与磁场 电磁感应 第五节 电磁感应 2课时
教 学 目 标 知识目标 1. 了解电磁感应现象及感应电流的产生条件； 2. 理解右手定则； 3. 理解法拉第电磁感应定律。
能力目标 1. 通过对右手定则的学习，能判断闭合回路的一部分导体切割磁感线时感应电流的方向； 2. 通过对法拉第电磁感应定律的学习，能进行相关的简单计算； 3. 通过本节的学习，增强分析问题解决问题的能力。
情感目标 1. 让学生知道科学研究过程的艰难，领悟实验加推理的科学研究方法； 2. 培养学生热爱生活，观察生活，积极实践，乐于探究的精神。
重点 电磁感应现象及感应电流的产生条件；法拉第电磁感应定律
难点 右手定则
教具 多媒体展示系统、电磁感应系列演示实验装置
主要教学过程 学生活动
教 学 过 程 设 计 一、引入课题 用多媒体展示系统展示教材图5-52。 提问：随着我国三峡水电站的建成，长江水电资源将得到有效开发利用。三峡水电站相当于6个半葛洲坝水电站和10个大亚湾核电站，每年为全国人均提供大约70 kW·h的电能。三峡水电站单机容量、总装机容量、年发电量都堪称世界第一。图中所示三峡水电站的水轮发电机，是世界上最大的水轮发电机。你们知道三峡水电站为什么要安装这么大的发电机吗？ （一般情况下，学生回答不出来。） 引入课题： 我们今天就来讨论一下这个问题——第五节 电磁感应。 二、电磁感应现象 用多媒体展示系统展示教材图5-53。 同学们在初中学过，闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，回路中会产生电流。这种现象叫作电磁感应现象，其中产生的电流叫作感应电流。 在如图所示的实验中，当导体ab在磁铁中左右运动切割磁感线时，电流表的指针会发生偏转，即在回路中产生了感应电流。 下面我们通过实验进一步探讨其他产生感应电流的方法。 演示实验一 闭合线圈与磁铁之间的相对运动 用多媒体展示系统展示教材图5-54。 如图所示，把线圈B和电流表连接起来，组成闭合回路。当条形磁铁插入线圈或从线圈内拔出时，会发现电流表的指针发生偏转，表明回路中产生了感应电流。如果将磁铁静止地放置在线圈中间，则电流表的指针不发生偏转，即回路中没有产生感应电流。 演示实验二 闭合线圈与载有变化电流的线圈 用多媒体展示系统展示教材图5-55（a）。 如图所示，把线圈A跟电源和开关连接起来，把线圈B跟电流表连接起来，把线圈A放置在线圈B中。当闭合或打开开关时，会发现电流表的指针发生了偏转，表明线圈B中有感应电流产生。 用多媒体展示系统展示教材图5-55（b）。 把实验装置中的开关换成滑动变阻器，如图所示，当改变变阻器的滑动触头位置，即改变线圈A中的电流时，会发现线圈B中也有感应电流产生。当线圈A中的电流保持不变时，线圈B中没有感应电流。 通过实验可以看出，利用磁场产生电流的方法有多种，它们都有一个共同点，那就是穿过闭合导体回路的磁通量发生了变化。 于是，人们得出结论：不论用什么方法，只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生。 三、右手定则 闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，产生的感应电流的方向是怎样的呢？ 用多媒体展示系统展示教材图5-57。 通过实验人们发现，可以用右手定则来判断感应电流的方向：伸开右手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把右手放入磁场中，让磁感应线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动的方向。那么，其余四指的指向就是感应电流的方向，如图所示。 四、法拉第电磁感应定律 在电磁感应现象中，闭合导体回路中产生了感应电流，说明回路中一定有电动势。当断开的回路中磁通量变化时，虽然没有感应电流，但是电动势一定存在。我们把在电磁感应现象中产生的电动势，叫作感应电动势。产生感应电动势的那部分导体或线圈就相当于电源。 感应电动势的大小与哪些因素有关呢？ 演示实验：（利用前面的演示实验装置） 在用导体切割磁感线产生感应电流的实验中，导体运动的速度越快、磁体的磁场越强，产生的感应电流越大；在向线圈中插入条形磁铁的实验中，磁铁的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。在改变线圈A中的电流大小的实验中，滑动触头滑动的速度越快，产生的感应电流越大。 这些实验告诉我们：感应电动势的大小可能与磁通量的变化快慢有关。 通过大量精确的实验，人们得出结论：导体回路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。这就是法拉第电磁感应定律。 例如，在时间Δt内，穿过某单匝线圈的磁通量的改变量为ΔΦ，则在单匝线圈中产生的感应电动势为 E、ΔΦ、Δt 的SI单位分别是V、Wb、s。 如果线圈有n匝，那么，整个线圈的感应电动势就是单匝线圈的感应电动势的n倍，即 例题 在一个B = 0.01 T的匀强磁场中，放一个横截面积为 0.001 m2的线圈，其匝数为500 匝。在0.1 s内把线圈平面从平行于磁感线的方向转过90°，变为与磁感线的方向垂直。求线圈中的平均感应电动势。 解 当线圈平面平行于磁感应线的方向时，穿过线圈的磁通量Φ1 = 0，当线圈平面垂直于磁感应线的方向时，穿过线圈的磁通量为 Φ2 = BS = 0.01×0.001 Wb = 1×10 –5 Wb 在0.1 s内穿过线圈磁通量的改变量 ΔΦ=Φ2－Φ1 = 1×10 –5 Wb 由法拉第电磁感应定律，得 在本节前的问题中，由于三峡水库蓄水量大，落差大，因此可以推动较大的水轮发电机。水轮发电机的体积越大，其内最大磁通量越大，在转速一定的情况下，磁通量的变化率就越大，产生的感应电动势越高。所以建造、安装世界上最大的水轮发电机，是为了充分利用三峡的水力资源。 学生观看 学生思考并回答 板书 板书 学生观看 板书 学生观看 学生观察 学生观看 学生观察 学生观看 学生观察 板书 板书 学生观看 教师演示 学生模仿 板书 板书 学生观察 板书 板书 板书 板书 板书 回应本节前面的问题
小 结 电磁感应 1．电磁感应现象 不论用什么方法，只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生。 2．右手定则 伸开右手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把右手放入磁场中，让磁感应线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动的方向。那么，其余四指的指向就是感应电流的方向。 3．法拉第电磁感应定律 电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。 回顾本节知识；体会思考方法；感受情感态度
随 堂 练 习 练习5-5 1．答 D。 2．答 D。 3．答 上，下。 5．答 这种环保手电筒中有磁铁和组成闭合回路的线圈，当摇晃它时，磁铁与线圈的位置发生变化，使线圈中的磁通量发生变化，于是会在电路中产生感应电流，将这些通过电磁感应发出来的电能储存起来，即可供灯泡照明一段时间。 思考并回答
课 后 作 业 练习5-5 4．解 由法拉第电磁感应定律，得 要求学生独立完成

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