第六章电磁感应

第六章电磁感应电磁波

引题：电磁感应现象及其规律发现以来，人类对自然的认识和利用进入了新的阶段。发电厂的核心技术之一是电磁感应原理的应用。

本章主要学习电磁感应的规律及应用。通过对本章的学习，希望同学们能达到以下学习目标：

● 理解电磁感应的概念，掌握产生感应电流的条件。

●会用右手定则判断感应电流方向。

● 理解法拉第电磁感应定律，会用其计算感应电动势。

● 了解互感和自感现象。

第一节电磁感应

[教学目标]

1．了解电磁感应现象，知道感应电流的产生条件；

2．理解右手定则，能运用右手定则判断感应电流的方向；

3．理解法拉第电磁感应定律，能运用法拉第电磁感应定律进行简单计算。[教学重点]

1．运用右手定则判断感应电流的方向。

2．法拉第电磁感应定律，以及运用法拉第电磁感应定律进行简单计算。[教学难点]

1．运用右手定则判断感应电流的方向。

2．法拉第电磁感应定律，以及运用法拉第电磁感应定律解决实际问题。[教学设计思路]

通过演示实验及对实验现象的分析总结出电磁感应现象产生的条件、规律——右手定则、法拉第电磁感应定律。

[教学资源]

实验器材：磁铁、原副线圈、示教万用表等；CAI教学课件。

[课时安排] 2课时

[教学过程]

导入新课

手摇式应急手电筒，没有内置电池，在家庭、办公室停电时，只需摇一摇，就可以用来照明。你想知道它的奥秘吗？

新课教学

一、产生感应电流的条件

演示实验1：（参见教材图6-2）

实验现象：闭合导体回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，回路中就有电流产生。

电流的方向遵从什么规律呢？

1．电磁感应现象利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象。

2．感应电流电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。

3．右手定则伸开右手，让大拇指跟四指垂直，并且在同一平面内；把右手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，那么四指所指的方向就是感应电流的方向[参见教材图6-3(a)]。

例题1 abcd是一个金属框架，ab是可动边，框架平面与磁场垂直。当ab 边向右滑动时，用右手定则确定检流计中的感应电流方向[参见教材图6-3（b）]。

解：根据右手定则，把右手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，四指所指的方向为b到a的方向。因此检流计中电流方向为d 到c。

演示实验2：（参见教材图6-4）

实验现象：当把磁铁插入线圈或从线圈中抽出时，电流计的指针发生偏转，表明线圈中有电流产生。当磁铁和线圈相对静止时，指针不偏转，表明线圈中没有电流产生。

演示实验3：（参见教材图6-5）

实验现象：在关闭或打开开关S时，电流表指针发生偏转。说明B线圈有感应电流产生。若开关一直闭合，变阻器R滑片不动，则线圈A中的电流不变，此时指针也不偏转，说明线圈B中没有感应电流产生。若闭合开关S后，让线圈A相对于线圈B运动，或滑动变阻器R滑片，则电流计指针偏转，说明线圈B中有感应电流产生。

在以上产生感应电流的三种情况中，穿过闭合导体回路的磁通量都发生了变化。因此，可以得出一个结论：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，回路中就会有感应电流产生。这就是产生感应电流的条件。

4．产生感应电流的条件 穿过闭合导体回路的磁通量发生变化是产生感应电流的条件。

二、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感应电流，说明回路中存在着电动势。这个电动势叫做感应电动势，它是电磁感应的直接结果。

1．感应电动势 在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。

2．感应电动势的方向 感应电动势的方向与感应电流的方向一致，可以用右手定则来判断。

当回路不闭合时，仍可发生电磁感应，但这时只能产生感应电动势而不能形成感应电流。

磁铁相对于线圈运动得越快，电流表指针偏转角度越大，回路中产生的感应电流和感应电动势就越大；磁铁相对于线圈运动得越快，穿过线圈的磁通量变化得越快（参见教材图6–4）。由此不难得出，穿过线圈的磁通量变化得越快，产生的感应电动势就越大。我们用磁通量的变化率来描述磁通量变化的快慢。磁通量的变化率为t

ΔΔΦ，其中∆Φ 表示磁通量变化量，即∆Φ = Φ2 − Φ1，∆t 表示发生磁通量变化所用的时间。

3．法拉第电磁感应定律 电磁感应现象产生的感应电动势E 的大小跟线圈匝数N 成正比，跟穿过该回路的磁通量变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律。

t

N E ΔΔΦ= 在SI 中，∆Φ、∆t 、E 的单位分别是Wb （韦）、s （秒）、V （伏）。

例题2 线圈匝数为100，将磁铁的一极在0.5 s 内插入螺线管，在这段时间里线圈的磁通量由0增加至1.5×10−5 Wb 。求：（1）螺线管两端产生的感应电动势有多大？（2）如果线圈和电流表的总电阻是3 Ω，则感应电流有多大（参见教材图6–4）？

解：（1）磁通量从0增加至1.5×10−5 Wb ，共用时0.5 s ，所以

55Δ(1.5100)Wb 1.510Wb --Φ=⨯-=⨯

∆t =0.5s

根据感应电动势计算公式，线圈两端产生的感应电动势为

5

3Δ 1.510100V 310V Δ0.5

E N t --Φ⨯==⨯=⨯ （2）回路中线圈和电流表的总电阻R +R i =3 Ω，所以回路中的感应电流是

3

3i 310A 10A 3

E I R R --⨯===+ 4．导体切割磁感线时感应电动势的计算

E=BL v

运用此公式时，要求磁感应强度B 、导线的运动速度v 与导线必须是相互垂直的。

随堂练习 p137 1

作业 p137 2

小结 本节学习了产生电磁感应现象的条件、判定感应电流方向的右手定则、法拉第电磁感应定律。要求同学们能够运用右手定则判断感应电流的方向， 理解法拉第电磁感应定律并能运用法拉第电磁感应定律解决实际问题。

[板书设计]

参考电子演示文稿。