楞次定律探究式教学

·· v · · · R
P
画等效电路图， 区分内外电路 楞次定律(右手定则)判断电动势方向.
b
a
+ I b
Q
第四节、法拉第电磁感应定律
※其他典型例题
直升飞机位于磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B处,飞机螺旋桨叶片的长度为l, 转动的频率为f,顺着地磁场方向看,螺旋桨按顺时针方向转动.螺旋桨叶片的近轴端 为a,远轴端为b. 用E表示每个叶片中的感应电动势,则 A. E = fl2B, 且a < b B. E =2 fl2B,且a < b C. E = fl2B,且a > b B D. E =2fl2B,且a > b
【 A】

a 建模识图， 理解旋转切割， 右手定则判断电势高低. b
第五节 电磁感应规律的两类情况(1课时)
第五节、电磁感应规律的两类情况
教学目标 1、了解感生电动势的本质，了解感生电 场的方向 2、理解动生电动势的产生与洛仑兹力的 关系 3、掌握电磁感应规律的一些简单应用
第五节、电磁感应规律的两类情况
d
(2)磁场方向竖直向下.
第三节、楞次定律
其他典型例题2.
a、b两个同心的闭合金属圆环位于同一平面内,为使线圈a有向内收缩的趋势,在线 圈b中通过的电流I为 A.顺时针,并逐渐增大 B.顺时针,并逐渐减小 C.逆时针,并逐渐增大 D.逆时针,并逐渐减小
【AC】
a
结果:改变面积阻碍变化. 原因？ b中电流方向与a中方向相反.
第五节、电磁感应规律的两类情况
F电Hale Waihona Puke Baidu
v u u
v
v合
F//
WF E电
v W F //克服 E机械 v合 W W F F // 克服
L
F洛
θ
u θ
F⊥
(1) F洛的分力F⊥是电源的非静电力，移动电子做功，实现由其 他能量转化为电能，产生电动势； (2) F洛的分力F∥对棒做负功，导体棒克服F∥做功，实现机械能 向其他能量的转化； (3)F洛不做功，只起到中介传递能量的作用，实现：由机械能向 电能转化。
描述：磁通量变化、磁场方向、 感应电流方向三个因素的关系。
阻碍磁 通量变 化方向
第三节、楞次定律 例题2.
U型光滑导轨水平放置,金属杆cd放在导轨上,在该区域内有竖 直方向的匀强磁场,当磁场增强时,判定 ①感应电流的方向; ②cd棒受力方向; ③线框面积的变化趋势. (1)磁场方向竖直向上;
a b c
E BLv
第五节、电磁感应规律的两类情况
从洛伦兹力角度推导动生电动势（方法2：看合量）
F电 F//
v u u
v
v合
L F洛
θ
v
u θ
v合
F⊥
达到稳定时 F洛 sin F电
E Bqv 合 sin q L
v v合 sin
E BLv
优点：让学生看到v合与F洛垂直，体会洛伦兹力 不做功，理解是洛伦兹力的分力做功。
4.通过实验，了解自感现象和涡流现象。举例说明自感现象 和涡流现象在生活和生产中的应用.
第四节、法拉第电磁感应定律
※3.感应电动势的大小（实验定量探究）
产生磁场的线圈
产生感应电动势 的线圈 探测磁场的探头 测量电压的两导 线
功率放大器产 生I从而产生B
传感器测B和E
第四节、法拉第电磁感应定律
将条形磁铁从同一位置插入螺线管，第一次快速插入，第二次缓慢插入. 观察电 流计指针偏转的大小. (1)哪一次感应电流大? (2)感应电流大小跟什么因素有关?
变化大小相同，即ΔΦ相同； 变化快慢不同，即ΔΦ/Δt不同； 变化越快，感应电动势越大，电阻一定时，感应电动势越大.
现行课程标准要求
1.收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索 自然规律的科学态度和科学精神。 2.通过实验，理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应 在生活和生产中的应用。 3.通过探究，理解楞次定律。理解法拉第电磁感应定律.
B感与B原同向阻碍减小
B感阻碍 变化
楞次 感应电流的磁场总要阻碍引 定律 起感应电流的磁通量的变化.
第三节、楞次定律
4.对关键词“阻碍”的理解
1.谁在阻碍？ 2.阻碍什么？ 3.如何阻碍？ 4.能否阻止？ 5.是否反向？
例题1.
在条形磁铁分别靠近和远离闭合导体环的过程中, 环中是否有感应电流? 怎样运动?
b
第三节、楞次定律
请同学来解释跳环实验
跳环实验
第四节 法拉第电磁感应定律(1课时)
第四节、法拉第电磁感应定律
教学目标 1、知道什么叫感应电动势 2、知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快 慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ和ΔΦ/ Δt 3、理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表 达式 4、知道公式E=Blv的推导过程，会用E=Blv 和E=NΔΦ/ Δt 解决一些简单问题 5、知道反电动势
第四节、法拉第电磁感应定律
6. 推导导体切割磁感线电动势的计算公式
Blvt En t t E Blv
E Blv1 E Blv sin
θ为B与v的夹角，v与L垂直。
第四节、法拉第电磁感应定律
理解切割磁感线电动势E=Blv (lB, vl )
※l是切割磁感线的有效长度 或两端点在(B，v)方向长度。
4. 分析得出电磁感应定律
En t
推导1Wb/s=1 V.
第四节、法拉第电磁感应定律
5. 理解电磁感应定律
En t
(1)E只与ΔΦ/Δt有关，而与Φ、ΔΦ无关； (2) E是整个回路中产生的感应电动势，不是 电路中某段的E，回路中的E为0时，某段电 路中的E不一定为0. (3) E为平均感应电动势；当Δt→0时，E为瞬 时感应电动势。
熟悉用感应电动势(动生和感生)处理简单问题.
第四节、法拉第电磁感应定律
线圈n=100匝, 面积S=0.2m2,电阻r=1,外接电阻R=3. 在垂直线圈方向上有匀强磁场, B-t图象如图所示,t=0时刻磁场方向向里.求 (1)感应电动势的大小. (2)电路中的电流大小和方向. a (3) ab两点电势差Uab. (4)电容器所带的电量. I + (5)电阻R1上消耗的电功率. b
× × × ++× × × Eq ×× × × ×× × × ×- ×
N
非静电力是哪个力？
提示：电子随导体一起向右运动， 形成向左的电流。
v
f --
M
第五节、电磁感应规律的两类情况
从洛伦兹力角度推导动生电动势（方法1：看分量）
F电
v v L
v F洛
棒为孤立导体时
达到稳定状态时
F洛 F电
E Bev e L
例7.
当滑动变阻器的滑片P向右移动时，线圈ab将如何 转动？
例8.
金属棒ab、cd放在水平光滑导轨上, 条形磁铁 向下加速运动，在接近导轨时，下列说法正 确的有 S A.ab 、cd相互靠近 b Nd B.ab 、cd相互远离 C.磁铁加速度大于g a c D.磁铁加速度小于g M
第三节、楞次定律
v是相对速度, v相=v1-v2 。
R
m B L
v2
v1
第四节、法拉第电磁感应定律
7. 旋转切割
1 2 E BL 2
E Bvdl = Bldl =B
0 0
L
L
L 2
2
1 B L L 2 2 BS BL BL 2 E t t t 2 t 2
第四节、法拉第电磁感应定律
1.感应电动势的方向
谁充当电源？如何判断该电源的正负极？
E
r
R
在电源内部，电流从低电势流向高电势，在电源外部，电流从高电势流向低电势。可以根 据楞次定律或右手定则先判定感应电流的方向，再判定感应电动势的方向。
V
A
A
第四节、法拉第电磁感应定律
2.感应电动势的大小（实验定性探究）
变化→I感阻碍相对运动→来拒去留
分类讨论.
N
N
S
S
例2.问题与练习6. 用磁铁的任一极来移近或远离铝环A或B.
(1)A、B环中是否会产生电流?
(2)A、B环分别怎样运动?
例题3.
法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图，软铁环上
绕有M、N两个线圈，当M线圈电路中的开关断开的
瞬间，线圈N中的感应电流沿什么方向？
从楞次定律到右手定则. 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁 通量的变化.
第三节、楞次定律
分类讨论.
b
感应电流的方向不同,但导棒的受力方向相同.
a c
d
a × ×
×
d ×
F
a
× × I感 B感 感 c b× × × ↑ =B↑S→S↓→阻碍的变化
·
···· F I ·× ··· B c · b· · ·
第三节、楞次定律
1. 提出问题：怎样判定感应电流的方向？
第三节、楞次定律
2.实验探究：感应电流的方向.
N S S
N
S
N
S
原磁场方向
向下 增加 向上
磁通量变化
感应电流磁场方向
感应电流 方向
N
向下 减少 向下
向上 增加 向下
向上 减少 向上
第三节、楞次定律
3.分析论证，归纳总结
B感与B原反向阻碍增大
第四节、法拉第电磁感应定律
8. 反电动势
a B v
对电动机为什么 U I 不适用？ R
b
E E反 I= R E反 Blv
E I
U
E反 r
第四节、法拉第电磁感应定律
问题与练习4.
熟悉用感应电动势(动生和感生)处理简单问题.
第四节、法拉第电磁感应定律
问题与练习7. 图4.4-8是电磁流量计的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间 有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上 MN两点间的电势差U，就可以知道管中液体的流量q-单位时间 内流过管道横截面的液体的体积。已知管的直径为d，磁感应强 度为B，试推出q与U关系的表达式。假定管中各处液体的流速 相同
2 0
涡旋电场
第五节、电磁感应规律的两类情况
※在感生电动势中什么能转化为电能？
磁场变强
涡旋电场力
感生电场力做功：
磁场能电能
涡旋电场
第五节、电磁感应规律的两类情况
应用:电子感应加速器
E感
俯视图
侧视图
2016年海淀一模
第五节、电磁感应规律的两类情况
动生电动势
ΔS E = nB = nBLv Δt
B/T 0.1 画等效电路图， 区分内外电路 0 楞次定律判断电动势方向 . 0.5 -0.1
※补充练习1.
r
1.0
t/s

a
b
R2
R1
c
第四节、法拉第电磁感应定律
※补充练习2.
在B=0.5T匀强磁场中,有垂直磁场两导轨MN和PQ,相距L=0.1m,导轨电阻不计, R=0.3, 金属棒ab电阻r=0.2, 以v=4.0m/s向左匀速运动,求 (1)电动势E的大小; (2)电流大小和方向; (3) ab两点的电势差; a M N (4)整个电路消耗的电功率.
可从上节课的例题引入感生电动势
感生电动势：仅仅由于磁场变化引起的 感应电动势
2 B En n r0 t t
第五节、电磁感应规律的两类情况
在感生电动势中谁提供了非静电力？
磁场变强
※每个电子所受的
涡旋电场力
涡旋电场力大小： e r B E F e 2 r 2 r t 2 er0 B 2r t
感
d
第三节、楞次定律
其他典型例题
如图所示，矩形线框abdc可以在两根平行的金属导轨MN、PQ上滑动，MN、PQ左端连 接电阻R，把它们放在垂直导轨平面向外的匀强磁场中，当线框向右滑动时，下列说法 哪个正确？ A. ac、bd切割磁感线, 有电流从M→R→P 流过R. B. ac、bd切割磁感线, 有电流从P→R→M流过R. C.因为ac、bd切割磁感线产生的感应电流相互抵消,所以没有电流流过R. D.因为通过abcd闭合回路的磁通量不变，所以没有电流流过R.
例题4.
在长直载流导线附近有一个矩形线圈ABCD，线圈与
导线始终在同一个平面内。线圈在导线的一侧左右平
移时，其中产生了逆时针方向的电流。 请判断：线圈在向哪个方向移动？
例题5.
导线AB与CD平行，试判断在闭合与断开开关S时，导
线CD中的感应电流的方向？
例6.问题与练习4改编
水平放置的矩形线圈abcd,在细长水平磁铁的S极附近 竖直下落,由位置Ⅰ经位置Ⅱ到位置Ⅲ.位置Ⅱ与磁铁 同一平面,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ.则在下落过程中,线 圈中的感应电流的方向为( ) A.abcda B.adcba C.从abcda到adcba D.从adcba到abcda
【B】
M
研究对象:确定哪个回路.楞次定律 (右手定则).
a
b v
N B Q
R P c d
第三节、楞次定律
用楞次定律判定感应电流方向的步骤.
明确研 究的对 象是哪 一个闭 合电路 该电路磁场 的方向如何
回路中 感应电 流方向
该电路磁通 量如何变化
楞次定律 感应电流的 磁场方向
右手螺旋定则 感应电流 的方向