电磁感应现象及应用-教案
电磁感应现象及应用教学设计-高二上学期物理人教版

1《电磁感应现象及应用》教学设计一、教材分析本节课选自人教版高中物理教材必修三第十三章第3节,教材的编排从初中学过的知识点闭合电路的部分导体切割磁感线会产生感应电流入手,再设计学生探究实验,最后归纳总结出产生感应电流的条件,编排符合学生的认知规律。
本节内容主要包括小组合作自主探究实验,以及总结归纳感应电流的产生条件,本节课是在学生学习了电流的磁效应以及磁通量等知识的基础上,通过实验探究自主得到感应电流的产生条件,是对前面学习的深化,同时也为后续楞次定律、法拉第电磁感应定律的学习奠定基础,因此本节课在物理学知识体系中起到了承上启下的重要作用。
《课程标准》对本节的要求是“能通过实验,理解感应电流的产生条件。
可见《课程标准》对本节的要求是让学生经历通过实验获得知识的探究过程,学习科学探究的方法。
本节注重培养学生通过观察、记录和分析得出结论的能力、实验能力和合作能力。
以此提升学生物理核心素养。
二、学情分析学生已经学习了永磁体的磁场、电流的磁场,磁感线和磁通量的有关知识,但对磁通量的理解还不是很深刻。
高二年级学生的实验操作技能都有了较大的提高,并有过多次科学探究的经历,为本节顺利完成探究实验提供了能力保证。
但学生在大量实验结果基础上,抽象出产生感应电流的本质,跨度大,对学生抽象思维能力有较高的要求,同时由于学生对磁通量概念的理解还不是很深刻,所以教学中要注意新旧知识的衔接与过渡,在教学过程中要为学生提供足够的感性材料,多让学生自行探索,亲自动手设计实验,激发学生的物理学习兴趣。
三、教学目标关于《电磁感应现象及应用》这节内容的教学设计,要体现新课标提出的核心素养,应包括以下四部分:1、物理观念:理解感应电流的产生条件。
2、科学思维:会用感应电流的产生条件解释与电磁感应现象有关的问题。
3、科学探究:通过归纳概括得出结论的学习,让学生学习抽象概括的思维方法;通过科学探究,培养学生自主学习和合作学习的能力。
4、科学态度与责任:培养学生勤观察、多动手的学习习惯,培养学生持之以恒,追求真理的科学态度。
电磁感应现象及应用教案

电磁感应现象及应用教案教案名称:电磁感应现象及其应用授课时间:2课时适用对象:高中物理学生教学目标:1.了解电磁感应现象的基本概念和实验方法。
2.学习弗拉第定律和楞次定律及其应用。
3.了解电磁感应在发电、变压器、感应炉等方面的应用。
教学重难点:1.弗拉第定律和楞次定律的理解。
2.电磁感应在应用中的实际表现。
教学内容及过程:Step1.引入(1)出示一幅图片,图片中有一条长导体在水平放置,一根磁铁在导体上快速移动的场景,并让学生观察这一现象。
(2)提问:你们发现了什么现象?这是怎么回事?(3)学生回答并进一步引入电磁感应现象的概念。
Step2.电磁感应现象的基本概念(1)讲解电磁感应现象的定义和基本概念。
(2)通过演示实验,让学生观察磁铁穿过线圈时的电流变化。
(3)引入弗拉第定律和楞次定律的概念。
Step3.弗拉第定律和楞次定律(1)讲解弗拉第定律和楞次定律的概念。
(2)通过实验演示,让学生理解弗拉第定律和楞次定律的应用。
Step4.电磁感应在发电、变压器、感应炉等方面的应用(1)讲解电磁感应在发电、变压器和感应炉等方面的应用。
(2)观看相关视频,让学生了解电磁感应在发电、变压器和感应炉等方面的实际应用。
Step5.课堂练习(1)布置课堂练习,让学生独立完成。
(2)学生交卷,教师批改,讲解正确答案。
Step6.课堂总结(1)总结整个讲座内容,回顾电磁感应的概念及其应用。
(2)提问学生掌握情况,鼓励学生提出学习心得。
教学方法:1、引入法通过展示图片、故事等引起学生兴趣、注意力,进而引入本节课的知识点,使学生更好地理解和记忆相关知识。
2、实验法通过观察实验现象,理解相关知识点,对学生形象直观、易于理解,从而提高学生学习兴趣。
3、探究法通过提出问题、问题解决、查找资料、实验验证等一系列活动,鼓励学生主动探究问题,提高学生的科学探究能力。
4、综合法通过讲解、演示、视频观看、课堂练习等多种教学方法,综合使用,使学生更好地理解知识、掌握技能。
高二物理教案:电磁感应现象优秀5篇

高二物理教案:电磁感应现象优秀5篇第一篇:电磁感应的基本原理及应用简介本篇教案将介绍电磁感应的基本原理,以及电动势和法拉第定律的应用。
目标•了解电磁感应的基本概念和原理•掌握电动势和法拉第定律的应用•探索电磁感应现象在实际生活中的应用教学步骤1.引入:通过一个实际生活中的例子引发学生对电磁感应的兴趣。
2.介绍电磁感应的基本概念和原理:包括磁感线、磁通量和电磁感应等。
3.解释电动势和法拉第定律的概念和公式。
4.进行实验:通过自制简单的电磁感应装置来观察电磁感应现象。
5.分析实验结果:让学生观察并解释实验中的现象,引导他们理解电磁感应的原理和应用。
6.探索电磁感应现象在实际生活中的应用:例如发电机、变压器等。
7.总结:回顾本节课的内容,巩固学生对电磁感应的理解。
拓展活动1.观察实验室中的电磁感应装置,了解更复杂的电磁感应应用。
2.组织学生小组讨论电磁感应的其他应用,例如磁悬浮列车、感应加热等。
第二篇:法拉第电磁感应定律的实验验证简介本篇教案将通过实验验证法拉第电磁感应定律,并理解其背后的科学原理。
目标•了解法拉第电磁感应定律的内容和公式•进行实验验证法拉第电磁感应定律•探究法拉第电磁感应定律的应用教学步骤1.引入:通过一个简单的问题引发学生对电磁感应现象的思考。
2.介绍法拉第电磁感应定律的内容和公式。
3.进行实验:使用一个磁铁和线圈组成的简单电磁感应装置,观察并记录实验结果。
4.分析实验结果:让学生观察并解释实验中的现象,验证法拉第电磁感应定律。
5.探究法拉第电磁感应定律的应用:例如感应电动机、电磁铁等。
6.总结:回顾本节课的内容,巩固学生对法拉第电磁感应定律的理解。
拓展活动1.观察实际应用中的电磁感应装置,例如发电机、电动车等。
2.进行更复杂的实验,探究不同参数对电磁感应的影响。
第三篇:迈克尔逊-莫雷干涉仪的原理和应用简介本篇教案将介绍迈克尔逊-莫雷干涉仪的原理和应用,帮助学生理解干涉现象和光的波动性。
高中物理教案理解电磁感应现象与应用

高中物理教案理解电磁感应现象与应用教学目标:1.理解电磁感应的基本概念和原理;2.了解电磁感应现象在生活中的应用;3.能够分析解决与电磁感应相关的问题。
教学重点:1.电磁感应的基本概念和原理;2.电磁感应现象在生活中的应用。
教学难点:1.描述电磁感应现象;2.分析解决与电磁感应相关的问题。
教学准备:1.多媒体教学设备;2.演示实验器材:线圈、铁芯、磁铁等;3.相关教学图表、实验数据。
教学过程:Step 1:导入(10分钟)1.利用多媒体设备展示一些与电磁感应相关的现象,如电动机、发电机、电磁铁等,并引导学生进行观察和思考。
2.引导学生回答一些问题,如电动机是如何工作的?发电机原理是什么?电磁铁是如何吸引物体的?Step 2:理论讲解(30分钟)1.通过多媒体设备,讲解电磁感应的基本概念和原理,并引导学生理解电磁感应现象的本质。
2.通过示意图和实验数据,解释电磁感应现象在磁场变化和导体运动中的应用。
Step 3:实验演示(20分钟)1.分发实验器材,让学生在指导下进行实验演示:将线圈套在铁芯上,通过磁铁带动线圈在磁场中运动,观察并记录线圈两端的电流变化情况。
2.引导学生根据实验结果分析,解释电磁感应现象在发电机中的应用。
Step 4:案例分析(25分钟)1.分发案例分析资料,让学生小组合作分析并解答问题。
2.召回学生进行讨论,分析不同应用中的电磁感应原理和解决问题的方法。
Step 5:拓展延伸(10分钟)1.鼓励学生在课后进行拓展阅读,了解电磁感应现象在其他应用中的情况,如感应加热、电磁泵等。
2.指导学生根据自己的兴趣和实际,进行小研究或设计一些与电磁感应相关的实验。
教学总结:1.回顾本节课的主要内容和学习目标,巩固学生的学习成果;2.强调电磁感应的重要性和应用广泛性,鼓励学生继续深入学习和探索。
教学反思:1.教学内容是否贴近学生生活和认知,是否清晰易懂;2.实验演示的设计是否能够充分展示电磁感应现象的原理和应用;3.学生在分析解决问题时是否能够独立思考和合作探讨。
电磁感应教学设计【优秀5篇】

电磁感应教学设计【优秀5篇】作为一名教职工,总归要编写教案,借助教案可以提高教学质量,收到预期的教学效果。
教案应当怎么写呢?下面是我辛苦为大家带来的电磁感应教学设计【优秀5篇】,盼望可以启发、关心到大家。
电磁感应篇一(一)教学目的1.知道现象及其产生的条件。
2.知道感应电流的方向与哪些因素有关。
3.培育同学观看试验的力量和从试验事实中归纳、概括物理概念与规律的力量。
(二)教具蹄形磁铁4~6块,漆包线,演示用电流计,导线若干,开关一只。
(三)教学过程1.由试验引入新课重做奥斯特试验,请同学们观看后回答:此试验称为什么试验?它揭示了一个什么现象?(奥斯特试验。
说明电流四周能产生磁场)进一步启发引入新课:奥斯特试验揭示了电和磁之间的联系,说明电可以生磁,那么,我们可不行以反过来进行逆向思考:磁能否生电呢?怎样才能使磁生电呢?下面我们就沿着这个猜想来设计试验,进行探究讨论。
2.进行新课(1)通过试验讨论现象板书:〈一、试验目的:探究磁能否生电,怎样使磁生电。
〉提问:依据试验目的,本试验应选择哪些试验器材?为什么?师生争论认同:依据讨论的对象,需要有磁体和导线;检验电路中是否有电流需要有电流表;掌握电路必需有开关。
老师展现以上试验器材,留意让同学弄清蹄形磁铁的N、S极和磁感线的方向,然后按课本图12—1的装置安装好(直导线先不要放在磁场内)。
进一步提问:如何做试验?其步骤又怎样呢?我们先做如下设想:电能生磁,反过来,我们可以把导体放在磁场里观看是否产生电流。
那么导体应怎样放在磁场中呢?是平放?竖放?斜放?导体在磁场中是静止?还是运动?怎样运动?磁场的强弱对试验有没有影响?下面我们依次对这几种状况逐一进行试验,探究在什么条件下导体在磁场中产生电流。
用小黑板或幻灯出示观看演示试验的记录表格。
老师按试验步骤进行演示,同学认真观看,每完成一个试验步骤后,请同学将观看结果填写在上面表格里。
试验完毕,提出下列问题让同学思索:上述试验说明磁能生电吗?(能)在什么条件下才能产生磁生电现象?(当闭合电路的一部分导体在磁场中左右或斜着运动时)为什么导体在磁场中左右、斜着运动时能产生感应电流呢?(师生争论分析:左右、斜着运动时切割磁感线。
电磁感应现象教案

电磁感应现象教案教案:电磁感应现象【教学目标】1.知识目标:了解电磁感应的概念,掌握法拉第电磁感应定律的内容。
2.能力目标:能够运用法拉第电磁感应定律解决相关问题。
3.情感目标:培养学生的实践操作能力和科学探究精神,增强学生对物理知识的兴趣与热情。
【教学重点】1.理解电磁感应的概念和原理。
2.掌握法拉第电磁感应定律的表达和运用。
【教学难点】1.理解电磁感应的物理原理。
2.运用法拉第电磁感应定律解决问题。
【教学过程】一、导入(5分钟)1.引入:学生举例说明电磁感应的现象。
例如,当手机靠近扬声器时会发出噪音;当车速超过电子眼的设定速度时,电子眼会发出警报。
2.老师再举一些例如电动车充电、发电机发电的实例,引出电磁感应的概念。
二、学习与讲解(20分钟)1.讲解电磁感应的概念和原理:通过变化磁通量产生感应电动势的现象称为电磁感应。
引导学生理解磁感线、磁通量和磁通量变化的概念。
2.示意图法引入法拉第电磁感应定律:在磁通量变化时,感应电动势的大小与磁通量变化率成正比。
介绍法拉第电磁感应定律的表达式:ε=-ΔΦ/Δt。
3.通过示例演示法拉第电磁感应定律的应用,例如,当磁场中的电导线快速移动时,通过该电导线所围成的面积会发生变化,从而引发感应电动势。
三、实验操作(30分钟)1.小组实验:选取两个小组进行实验操作,以验证法拉第电磁感应定律。
实验材料包括一个线圈、一个永磁铁和一个挤压发电机。
2.实验步骤:a.小组A通过在挤压发电机中运动永磁铁的方式改变磁场强度。
b.小组B通过改变线圈的面积来改变磁通量。
3.实验记录:记录两个小组实验的结果,并通过法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小。
四、讨论与总结(15分钟)1.学生交流实验结果,与小组成员一起讨论感应电动势的大小与何种因素有关。
2.引导学生总结出法拉第电磁感应定律的基本内容。
3.提问:电磁感应的应用有哪些?4.学生展示自己的实验报告,并得出实验结论。
五、拓展延伸(10分钟)1.提醒学生注意电磁感应在生活中的应用,例如变压器、感应电炉等。
人教版高中物理必修第三册《电磁感应现象及应用》教案及教学反思
人教版高中物理必修第三册《电磁感应现象及应用》教案及教学反思教案:电磁感应现象及应用课时安排:课时主题内容第一课时引入与讲解了解电磁感应现象的基本概念和原理第二课时感应电动势与感性电阻介绍感应电动势的概念和计算,介绍感性电阻的原理以及串、并联电感的计算第三课时感应电流和发电机了解感应电流的概念、产生和演变,讲解电动机和发电机的原理第四课时变压器介绍变压器的结构和原理,计算变压器的电压比教学内容:一、电磁感应现象的基本概念和原理讲解电磁感应现象的定义、发现过程、基本规律和应用。
二、感应电动势和感性电阻介绍感应电动势的概念和计算方法,讲解产生感应电动势的条件,讲解感性电阻的原理以及串、并联电感的计算方法。
三、感应电流和发电机了解感应电流的概念、产生和演变过程,讲解电动机和发电机的原理和结构,介绍发电机的分类和工作原理。
四、变压器讲解变压器的基本结构和原理,计算变压器的电压比,了解变压器的应用领域和作用。
教学目标:1.理解电磁感应现象的基本概念和原理;2.理解感应电动势和感性电阻的概念、计算方法和应用;3.理解感应电流的概念、产生和演变过程,讲解电动机和发电机的原理和结构;4.讲解变压器的基本结构和原理,计算变压器的电压比,了解变压器的应用领域和作用。
教学反思在这次课程教学中,我采用了多种教学方法,包括讲解、解题、模拟实验和互动学习等。
通过本次教学实践,我收获了以下几点体会和感悟:1.注重激发学生兴趣物理课程中往往会遇到一些抽象的、难以理解的概念和知识点,因此需要教师采用多种方式来激发学生的兴趣,让他们对知识点产生浓厚的兴趣和好奇心。
例如,我在讲授变压器的时候,带领学生一起观察变压器内部的电路,让学生在实践中理解知识点,这样学生更容易掌握和理解所学的知识。
2.强调学习方法在教学过程中,我强调了学习方法和解题技巧,让学生了解如何快速准确地解决物理题。
例如,在讲解感应电动势的时候,我结合练习题,让学生掌握感应电动势的计算方法和应用技巧,提高了学生的掌握能力。
【教案】 电磁感应现象及其应用 教学设计 -2022-2023学年高二上学期物理人教版必修第三册
电磁感应现象及其应用教学设计教学目标1.知道什么是电磁感应现象和感应电流。
2.通过实验探究感应电流产生的条件。
3.了解电磁感应规律对社会发展的意义。
教学内容教学重点:1.学生实验探究的过程。
2.对产生感应电流条件的归纳总结。
教学难点:1.领悟科学探究的方法和艰难历程。
培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
2.教师对学生探究式学习的操控。
3.学生对实验现象的分析总结──磁通量的变化。
教学过程(一)情景导入。
在之前我们学习了有关电场和磁场的知识,对电现象和磁现象有了较为深刻的理解。
我们已经知道电荷能够通过“感应”使附近的导体出现电荷,电流能够在其周围“感应”出磁场,那么磁场能否“感应”出电流呢?回答是肯定的,这就是电磁感应现象。
从这节课开始,我们就来学习这方面的知识。
首先我们来了解科学家们在“磁生电”探究历程上的艰辛。
(二)历史回顾曾经那个法拉第用了十年的时间才发现电磁感应。
为了自己心中的理想,你能坚持几年?(三)展开目标提出问题1.从电磁感应的发现历史中可以体会到产生感应电流是非常困难的,就算是安培这样的科学大牛也没能成功发现电磁感应,而法拉第也是经过了十年之久才发现了电磁感应。
那么如何才能产生感应电流?产生感应电流需要些什么条件呢?这就是我们接下来需要探究和讨论的问题。
首先请回忆:初中在学习电磁感应时如何才能产生感应电流?答:闭合回路的一部分切割磁感线能产生感应电流。
1.闭合电路中的一部分导体在磁场中运动时产生电流的现象称为电磁感应现象。
电磁感应中产生的电流称为感应电流。
2.导体在磁场中产生电流的条件是:闭合电路的部分导体在磁场中做“切割磁感线”运动。
3.发电机、话筒、电话机(环保手电筒)等,都是利用电磁感应原理工作的。
在学习了选修3-1,加深了电场和磁场认识之后,你现在认为如何才能产生感应电流?或者说,感应电流的产生可能与哪些物理量有关?答:与电流,磁感应强度,磁通量。
现在我们就来动手做实验探究一下如何才能产生感应电流,我怕有的同学没有思路。
电磁感应现象及其在生活中的应用教案
电磁感应现象及其在生活中的应用教案一.教学目标1.了解电磁感应现象及其相关概念;2.能够理解法拉第电磁感应定律的含义;3.能够识别电磁感应现象在生活中的应用;4.能够设计和实验电磁感应相应的实验;5.能够通过讨论、分析和总结,深入理解电磁感应现象及其应用。
二.教学内容1.电磁感应的概念和原理电磁感应现象是指当磁场的变化引起一定的电势和电流时,称为电磁感应现象。
这是电磁学中最基本的一种现象。
电磁感应的前提条件:(1)磁场强度的变化:只有磁场强度有变化,电磁感应现象才会发生。
(2)磁场与导体之间存在相对运动:必须存在磁场与导体之间的相对运动,才可以产生电磁感应现象。
2.法拉第电磁感应定律最早证实了电磁感应现象的是英国物理学家迈克尔·法拉第。
法拉第电磁感应定律是从实验中总结出来的规律,它表明,磁通量的变化率就是感应电动势的大小,即:① 磁通量的变化率与感应电动势的大小成正比;② 磁通量的变化率与磁通量的变化时间的乘积成正比;③ 磁通量变化率的方向总是使其自身产生一个感应电动势的方向。
这个定律通常表示为 V = -NdΦ/dt,其中V表示感应电动势的大小,N表示线圈的匝数,Φ表示线圈周围的磁通量,dΦ/dt表示磁通量的变化率。
3.电磁感应现象的应用电磁感应现象在生活中有许多应用,以下是常见的几个应用:(1)发电机发电机是使用电磁感应现象将机械能转化为电能的一种设备。
通过旋转线圈在磁场中产生变化的磁通量,从而在导线中感应出电动势,最后输出电能。
发电机被广泛应用于人类生产生活中,为各种电器设备供电。
(2)电动机电动机与发电机恰恰相反,它们使用电能将机械能转化为旋转动能。
电动机根据法拉第电磁感应定律的原理工作。
当导体在磁场中运动时,将会感应出电动势。
如果导体形成了一个线圈,该线圈可以旋转,由于旋转所造成的磁通量发生变化,从而也产生电动势。
(3)电磁铁电磁铁由磁芯和线圈组成。
当通电时,线圈中流过电流。
电磁感应现象及其应用-教学设计
教学主题电磁感应现象及其应用教学内容本节课程从磁通量概念引入,学会磁通量的公式及计算,然后通过演示实验引导学生了解电磁感应现象,了解产生感应电流的条件。
知道电磁感应现象的应用及对现代社会的影响。
本节教材以电磁感应现象发现的历史线索的分析为切入点,以面向学生的实验探究和电磁感应规律的广泛应用现实为基础展开讨论。
目的是先让学生有丰富的感性认识,再通过分析整合,从而形成理性的定性认识。
这三部分内容是前后相互联系而且是协调一致的。
教科书力图通过实验总结归纳出感应电流的产生条件,但电磁感应的产生条件是以法拉第为代表的许多先辈科学家通过多年的探索才发现的,学生不容易在短时间内完成,应该引导学生通过活动和思考来主动地获得知识。
教科书所呈现的实验既为本节研究感应电流的产生条件提供了实验情景,又为后续楞次定律学习奠定基础。
教学目标物理观念:知道磁通量,并进行计算,了解电磁感应现象,了解产生感应电流的条件,知道电磁感应现象在生产生活中的应用。
科学思维:通过实验,归纳得出产生感应电流的条件。
学会通过现象分析归纳事物本质特征的科学思维方法。
科学探究:探究感应电流产生的条件,培养实验设计,分析论证,反思评估等能力。
科学态度与责任:了解电磁感应现象的发现过程,体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神。
了解手机无线充电的原理,体会科技对现代社会的影响。
教学对象及学情分析教学对象:初中学生学情分析:学生对闭合电路的部分导线切割磁感线能产生电流,在已有一定的认识,但在空间想象、问题本质的分析等方面还较为薄弱。
因此,在教学中从学生的已有知识出发,通过学生自主学习、探究实验、产生问题等学习方法,解决问题得出产生感应电流的条件的结论。
所选技术及技术应用目的希沃白板:提升学生融入度,提高学习积极性,实现课堂互动高效性。
希沃反馈器:利用希沃反馈器及时收集学生课堂检测的数据,使教师能够及时了解学生的学习情况,进而调整教学策略。
课后也可以根据学生的学习情况进行进一步针对性辅导。
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电磁感应现象及应用
【教学目标】
1.理解什么是电磁感应现象。
2.掌握产生感应电流的条件。
3.了解电磁感应在生产生活中的应用。
4.通过观察演示实验,归纳、概括出利用磁场产生电流的条件,培养学生的观察、概括能力。
【教学重点】
掌握只要闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就会产生感应电流。
【教学难点】
闭合电路磁通量的变化。
【教学过程】
一、复习提问、新课导入
教师:在初中的时候我们学习了产生感应电流的方法,请同学们回忆一下是什么方法?
学生回答:线圈切割磁感线会产生感应电流。
师生一起回顾产生感应电流的条件与感应电流的方向与什么有关。
复习之后再次发问:这是产生感应电流的唯一方法吗?通过这节课我们来学习一下这种现象是如何发现的,产生感应电流条件又有哪些?
二、新课教学
教师投影奥斯特实验,引出法拉第磁生电的理论。
(一)划时代的发现
1.奥斯特梦圆“电生磁”
由于受康德哲学与谢林的自然哲学的影响,坚信自然力是可以相互转化的,长期探索电与磁之间的联系。
1820年4月终于发现了电流对磁针的作用,即电流的磁效应。
同年7月21日以《关于磁针上电冲突作用的实验》为题发表了他的发现。
这篇短短的论文使欧洲物理学界产生了极大震动,导致了大批实验成果的出现,由此开辟了物理学的新领域──电磁学。
1820年因电流磁效应这一杰出发现获英国皇家学会科普利奖章。
1829年起任哥本哈根工学院院长。
2.法拉第心系“磁生电”
1820年奥斯特发现电流的磁效应,受到科学界的关注,促进了科学的发展。
1821年英国《哲学年鉴》的主编约请戴维撰写一篇文章,评述奥斯特发现以来电磁学实验的理论发展概况。
戴维把这一工作交给了法拉第。
法拉第在收集资料的过程中,对电磁现象的研究产生了极大的热情,并开始转向电磁学的研究。
他仔细地分析了电流的磁效应等现象,认为既然电流能产生磁,磁能否产生电呢?1822年他在日记中写下了自己的思想:“磁能转化成电”。
他在这方面进行了系统的研究。
起初,他试图用强磁铁靠近闭合导线或用强电流使另一闭合导线中产生电流,做了大量的实验,都失败了。
经过历时十年的失败、再试验,直到1831年8月29日才取得成功。
他接连又做了几十个这类实验。
1831年11月24日的论文中,他把产生感应电流的情况概括成五类:变化着的电流;变化着的磁场;运动的恒定电流;运动的磁场;在磁场中运动的导体。
他指出:感应电流与原电流的变化有关,而不是与原电流本身有关。
他将这一现象与导体上的静电感应类比,把它取名为“电磁感应”。
为了解释电磁感应现象,法拉第曾提出过“电张力”的概念。
后来在考虑了电磁感应的各种情况后,认为可以把感应电流的产生归因于导体“切割磁力线”。
在电磁感应现象发现二十年后,直到1851年才得出了电磁感应定律。
经过大量实验后,他终于实现了“磁生电”的夙愿,宣告了电气时代的到来。
3.科拉顿的“失败”
1820年,奥斯特的磁效应发表后,在科学界引起极大反响,科学家想既然“电能生磁”,反过来“磁也能生电”。
可以说,想实现“磁生电”是当时许多科学家的愿望,例如,安培、科拉顿等人都曾为之努力过,但是都失败了。
在这个问题上,最遗憾的莫过于科拉顿。
1825年,科拉顿做了这样一个实验,他将一个磁铁插入连有灵敏电流计的螺旋线圈,来观察在线圈中是否有电流产生。
但是在实验时,科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响,他通过很长的导线把接在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里他想,反正产生的电流应该是“稳定”的(当时科学界都认为利用磁场产生的电应该是“稳定”的),插入磁铁后,如果有电流,跑到另一间房里观察也来得及就这样,科拉顿开始了实验。
然而,无论他跑得多快,他看到的电流计指针都是指在“0”刻度的位置。
科拉顿失败了。
科拉顿的这个失败,是一个什么样的失败呢?后人有各种各样的议论。
有人说这是一次“成功的失败”。
因为科拉顿的实验装置设计得完全正确,如果磁铁磁性足够强,导线电阻不大,电流计十分灵敏,那么在科拉顿将磁铁插入螺旋线圈时,电流计的指针确实是摆动了的。
也就是说,电磁感应的实验是成功了,只不过科拉顿没有看见,他跑得还是“太慢”,连电流计指针往回摆也没看见,
有人说,这是一次“遗憾的失败”。
因为科拉顿如果有个助手在另外那间房里,或者科拉顿就把电流计放在同一间房里看得见的地方,那么成功的桂冠肯定是属于科拉顿的。
有人说,这是一次“真正的失败”。
因为科拉顿没能转变思想,没有从“稳态”的猜想转变到“暂态”的考虑上来,所以他想不到请个助手帮一下忙、或者把电流计拿到同一间房里来。
事实也正是如此,法拉第总结了别人和他自己以前失败的教训,他决定不再固守“稳态”的猜想,终于在1831年8月,观察到了电磁感应现象。
科拉顿只能留下永远的遗憾。
(二)产生感应电流的条件
1.实验1:直导线在磁场中导体不动导体向上、向下运动;导体向左或向右运动。
引导学生观察实验并进行概括。
导体棒的运动情况表针的摆动情况
左右运动摆动
上下平动不摆动
归纳:闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动时,电路中就有电流产生。
用计算机模拟“切割磁感线”的运动。
理解“导体做切割磁感线的运动”的含义:切割磁感线的导体运动速度的方向和磁感线方向不平行。
问:导体不动,磁场动,会不会在电路中产生电流呢?
2.实验2:条形磁铁插入(拨出)螺线管。
先用计算机模拟,再用实验来证明。
注意:条形磁铁插入,拔出时,弯曲的磁感线被切割,电路中有感应电流。
磁铁的运动情况表针的摆动情况
插入瞬间摆动
拔出瞬间摆动
停在线圈中不摆动
引导学生观察实验并进行概括。
归纳:无论是导体运动,还是磁场运动。
只要导体和磁场之间发生切割磁感线的相对运动,闭合电路中就有电流产生。
过渡:闭合电路的一部分导体切割磁感线时,穿过电路的磁感线条数发生变化,如果导体和磁场不发生相对运动,而让穿过闭合电路的磁场发生变化,会不会在电路中产生电流呢?
3.实验3:导体和磁场不发生相对运动,线圈电路接通、断开,滑动变阻器滑动片左、右滑动。
操作表针的摆动情况
开关闭合瞬间摆动
开关闭合,滑动变阻器不动不摆动
开关闭合,滑动变阻器触片滑动摆动
开关断开瞬间摆动
实验现象的基础上,引导学生分析上述现象的物理过程:
因为电流所激发的磁场的磁感应强度B总是正比于电流强度I,即B∝I,电路的闭合或断开控制了电流从无到有或从有到无的变化;变阻器是通过改变电阻来改变电流的大小的,电流的变化必将引起闭合电路磁场的变化,穿过闭合电路的磁感线条数的变化——磁通量发生变化,闭合电路中产生电流。
用计算机模拟电路中S断开、闭合,滑动变阻器滑动时,穿过闭合电路磁场变化情况:
4.综上所述,总结出:
不论用什么方法,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有电流产生。
这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应,产生的电流叫感应电流。
引导学生分析磁通量变化包括:
(1)B不变,S变化
(2)S不变,B变化
(3)B、S不变,B、S的夹角变化
(4)B、S都变化
(三)电磁感应现象的应用
教师展示电磁感应现象的应用
展示可拆变压器的构造,简单讲解变压的原理。
提问:电磁感应使变压器工作,那么电磁炉是跟电磁感应有什么关系?
学生思考后教师讲解:
在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2mm的铁板,铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。
在原线圈接交流电。
几分钟后,让学生摸摸铁芯和铁板,比较它们的温度,报告
给全班同学。
学生:铁板的温度比铁芯高。
教师:为什么铁芯和铁板会发热呢?原来在铁芯和铁板中有涡流产生。
教师:当线圈中的电流发生变化时,这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。
这种电流看起来很像水的旋涡,所以叫做涡流。
师生共同活动:分析涡流的产生过程。
教师:课件演示,涡流的产生过程,增强学生的感性认识。
教师:为什么铁板的温度比铁芯高?
学生:因为铁板中的涡流很强,会产生大量的热。
而铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片之内,回路的电阻很大,涡流大为减弱,涡流产生的热量也减少。
教师:除了这些之外,磁卡、磁带、动圈式话筒、高频焊接等等都跟电磁感应现象有关,同学们课后去搜集有关资料,分析它们分别是如何利用电磁感应现象的。
三、课堂练习
1.通电直导线旁边放一矩形线圈ABCD,请大家设计方法,使ABCD中能产生感应电流?
2.如图所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,线框中是否产生感应电流?
3.如图所示,磁场中有一个闭合的弹簧线圈。
先把线圈撑开(图甲),然后放手,让线圈收缩(图乙)。
线圈收缩时,其中是否有感应电流?为什么?
4.矩形线圈ABCD位于通电长直导线附近,线圈与导线在同一个平面内,线圈的两个边与导线平行。
在这个平面内,线圈远离导线移动时,线圈中有没有感应电流?线圈和导线都不动,当导线中的电流I逐渐增大或减小时,线圈中有没有感应电流?为什么?。