作为优秀的教学工作者,在教学时能够胸有成竹,作为高中教师就要早早地准备好适合的教案课件。教案可以让学生更好的吸收课堂上所讲的知识点,帮助高中教师提前熟悉所教学的内容。我们要如何写好一份值得称赞的高中教案呢?小编经过搜集和处理,为您提供互感和自感课件学案同步练习基础夯实训练,欢迎阅读,希望您能阅读并收藏。
第六节互感和自感学案
【学习目标】
(1)、知道互感现象和互感电动势。
(2)、知道自感现象和自感电动势。
(3)、知道自感系数。
(4)、了解日光灯的工作原理
(5)、会灵活运用公式求感生电动势
(6)、会利用自感现象和互感现象解释相关问题
【学习重点】自感现象产生的原因及特点。
【学习难点】运用自感知识解决实际问题。
【学习方法】讨论法、探究法、实验法
【学习用具】
变压器原理说明器(用400匝线圈)、3.8V0.3A灯泡两只、滑动变阻器、电源(3V)、导线、开关,日光灯组件,
【学习过程】
一、复习旧课,引入新课
1、引起电磁感应现象最重要的条件是什么?
2、楞次定律的内容是什么?
二、新课学习
问题:在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接,当一个线圈中的电流变化时,在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢?
(一)互感现象
两个线圈之间并没有导线相连,但当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫做,这种感应电动势叫做。
利用互感现象可以把由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。如下图所示。
在电力工程中和电子电路中,互感现象有时会影响电路的正常工作,这时要设法电路间的互感现象。例如在电路板的刻制时就要设法减小电路间的现象。
(二)、自感现象
1、动手做一做
实验1:断电自感现象。学生几人一组作实验
实验电路如图所示。接通电路,灯泡正常发光后,迅速断开开关,可以看到灯泡闪亮一下再逐渐熄灭。
问1:灯泡闪亮一下,说明了什么问题?
问2:在开关断开这一瞬间,增大的电压从哪里来的。
实验2:将与灯泡并联的线圈取掉。再演示上述实验,这时灯泡不再闪亮。
问3:线圈本身并不是电源,它又是如何提供高电压的呢?
2、分析现象,建立概念
⑴讨论:相互讨论。出示实验电路图,运用已学过的电磁感应的知识来分析实验现象。
②问:这个实验中,线圈也发生了电磁感应。那么是什么原因引起线圈发生电磁感应呢?
问1:开关接通时,线圈中有没有电流?
问2:有电流通过线圈时,线圈会不会产生磁场?根据是什么?
问3:既然线圈产生了磁场,那么就有磁感线穿过线圈,线穿过线圈的磁胎量就不等于0。开关断开后,线圈中还有磁通量吗?
问4:所以,在开关断开这一过程中,穿过线圈的磁通量变了吗?如何变化?
问5:穿过线圈的磁通量发生了变化,会发生什么现象?
⑵讨论小结:
⑶建立概念:上述现象属于一种特殊的电磁感应现象,发生电磁感应的原因是由于通过导体的电流发生变化而引起磁通量变化。这种电磁感应现象称为。
自感现象:由于发生变化而产生的电磁感应现象。
自感电动势:在现象中产生的感应电动势。
练习:在实验中,若线圈L的电阻RL与灯泡A的电阻RA相等,则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为图,通过灯泡的电流随时间的变化图像为图;若RL远小于RA,则电键断开前后通过线圈的电流随时间的变化图像为图,通过灯泡的电流图像为图。
答案:A;C;B;D
3、演示实验,强化概念
实验3:演示通电自感现象。实验电路如图。
开关接通时,可以看到,灯泡2立即正常发光,而灯泡1是逐渐亮起来的。
问:为什么会出现这种现象呢?
问:为什么自感电动势不是使灯泡1突然变得很亮,而是使它慢慢变亮呢?
4、综合因素,讲解规律
在自感现象中,自感电动势的产生是由于导体本身的电流发生了变化而引起的,而自感电动势却总是阻碍导体中原来电流的变化的。
特点:自感电动势总是导体中原来电流的的。
具体而言:①如果导体中原来的电流是增大的,自感电动势就要阻碍原来电流的增大。
I原↑,则ε自(I自)与I原相反
②如果导体中原来的电流是减小的,自感电动势就要阻碍原来电流的减小。
I原↓,则ε自(I自)与I原相同
5、分析实验,深化理解
①实验1称为断电自感现象,实验2称为通电自感现象。那么,在实验1中电路接通的瞬间,线圈是否发生自感?在实验2中,把开关断开时,线圈是否发生自感现象呢?
②实验2中,如果以很快的频率反复打开、闭合开关,会出现什么现象呢?
③实验1中开关断开了,电源已不再给灯泡提供电能了,灯还闪亮一下。这些能量是哪里来的呢?是凭空产生了能量吗?
练习:实验中,当电键闭合后,通过灯泡1的电流随时间变化的图像为图;通过灯泡2的电流随时间变化的图像为图。
答案:C;A
(二)、自感系数
问:感应电动势的大小跟什么因素有关?
自感电动势的大小跟其它感应电动势的大小一样,跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关。而在自感现象中,穿过线圈的磁通量是由电流引起的,故自感电动势的大小跟导体中电流变化的快慢有关。
(阅读教材)
理论分析表明:
E=。
L称为线圈的自感系数,简称自感或。自感表示线圈产生本领大小的物理量。L的大小跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯有关。
单位:亨利(H)
1H=mH=μH
(三)、自感现象的应用——日光灯的原理
日光灯就是利用自感现象的例子。灯管的两端各有一个灯丝,灯管内充有微量的氩和稀薄的天然汞蒸汽,灯管内壁涂有荧光物质。当灯管内的气体被击穿而导电时,灯管两端的灯丝就会释放出大量的电子,这些电子与汞原子碰撞而放出紫外线,涂在灯管内的荧光物质在紫外线的照射下发出可见光,根据不同的需要充以不同的气体,并在管的内壁上涂上不同的荧光物质,就可制造出不同颜色的日光灯了。
日光灯的电路图如下图所示:
其中:启动器的作用是当开关闭合时电源把电压加在启动器两极间,使氖气放电发出辉光,辉光产生的热量使U形触片膨胀伸长接触静片而电路导通,于是镇流器中的线圈和灯管中的灯丝就有电流通过,电路接通后,启动器中的氖气停止放电,U形触片冷却收缩,电路断开,镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压,这个高压加上电源两端的电压一起加在灯管的两端,使水银蒸汽开始放电导通,使日光灯发光。在启动器两触片间还并联了一个电容,它的作用是在动静触片分离时避免产生火花而烧毁,没有电容器,启动器也能正常工作,日光灯启动后,启动器就不需要了。
镇流器就是一个自感系数很大的线圈,在日光灯点燃时,利用自感现象,产生瞬时高压,在日光灯正常发光时,利用自感现象起降压限流的作用。
(四)磁场中的能量
开关闭合时线圈中有电流,电流产生磁场,能量储存在磁场中,开关断开时,线圈作用相当于电源,把磁场中的能量转化成。
【课堂练习】
例1、关于自感现象,正确的说法是:
A、感应电流一定和原电流方向相反;
B、线圈中产生的自感电动势较大的其自感系数一定较大;
C、对于同一线圈,当电流变化越大时,线圈中产生的自感电动势也越大;
D、自感电动总是阻碍原来电流变化的。
解:D。
例2、如图所示,两个电阻的阻值都是R,多匝线圈的电阻和电源内阻均可忽略不计。电键S原来断开,此时电路中的电流为I0=ε/2R。现将S闭合,于是线圈产生自感电动势,此自感电动势的作用是:
A、使电路的电流减小,最后由I0将小到0;
B、有阻碍电流增大的作用,最后电流小于I0;
C、有阻碍电流增大的作用,因而电流总保持不变;
D、有阻碍电流增大的作用,但电流还是增大,最后等于I0。
解:D。
说明:要深刻理解“阻碍”的意思。阻碍并不等于“阻止”。当原电流增大时,自感电动势要阻碍电流的增大,但电流最后还是要增大的,只不过增大得慢些(如通电自感实验中所见);当原电流减小时,自感电动势要阻碍电流的减小,但电流最后还是要减小的,只不过减小得慢些(如断电自感实验中所见)。自感电动势的作用只不过是起一个“延时”作用。
例3、如图所示的电路中,L是一带铁芯的线圈,R为电阻。两条支路的直流电阻相等。那么在接通和断开电键的瞬间,两电流表的读数I1、I2的大小关系是:
A、接通时I1I2,断开时I1I2;B、接通时I1I2,断开时I1=I2;
C、接通时I1I2,断开时I1I2;D、接通时I1=I2,断开时I1I2。
解:B。
第五节:电磁感应规律的应用学案
【学习目标】
(1)、了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。
(2)、了解感生电动势和动生电动势产生的原因。
(3)、能用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算。
【学习重点】感生电动势和动生电动势。
【学习难点】感生电动势和动生电动势产生的原因。
【学习方法】类比法、练习法
【学习过程】
一、温故知新:
1、法拉第电磁感应定律的内容是什么?数学表达式是什么?
2、导体在磁场中切割磁感线产生的电动势与什么因素有关,表达式是什么,它成立的条件又是什么?
二、学习新课
(一)、感生电动势和动生电动势
由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同,一般分为两种:一种是不变,导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势,这种电动势称作,另外一种是不动,由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作。
1、感应电场
19世纪60年代,英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出,变化的磁场会在周围空间激发一种电场,我们把这种电场叫做感应电场。
静止的电荷激发的电场叫,静电场的电场线是由发出,到终止,电场线闭合,而感应电场是一种涡旋电场,电场线是的,如图所示,如果空间存在闭合导体,导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动,而产生感应电流,或者说导体中产生感应电动势。
感应电场是产生或的原因,感应电场的方向也可以由来判断。感应电流的方向与感应电场的方向。
2、感生电动势
(1)产生:磁场变化时会在空间激发,闭合导体中的在电场力的作用下定向运动,产生感应电流,即产生了感应电动势。
(2)定义:由感生电场产生的感应电动势成为。
(3)感生电场方向判断:定则。
例题,在空间出现如图所示的闭合电场,电场线为一簇闭合曲线,这可能是()
A.沿AB方向磁场在迅速减弱
B.沿AB方向磁场在迅速增强
C.沿BA方向磁场在迅速减弱
D.沿BA方向磁场在迅速增强
总结:已知感应电场方向求原磁通量的变化情况的基本思路是:
感应电场的方向感应磁场的方向磁通量的变化情况
3、感生电动势的产生
由感应电场使导体产生的电动势叫做感生电动势,感生电动势在电路中的作用就是充当,其电路是电路,当它和外电路连接后就会对外电路供电。
变化的磁场在闭合导体所在的空间产生电场,导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流,或者说产生感应电动势。其中感应电场就相当于电源内部所谓的非静电力,对电荷产生作用。例如磁场变化时产生的感应电动势为E=
(二)、洛伦兹力与动生电动势
导体切割磁感线时会产生感应电动势,该电动势产生的机理是什么呢?
导体切割磁感线产生的感应电动势与哪些因素有关?
它是如何将其他形式的能转化为电能的?
1、动生电动势
(1)产生:运动产生动生电动势
(2)大小:E=(B的方向与v的方向)
(3)动生电动势大小的推导:
2、动生电动势原因分析
导体在磁场中切割磁感线时,产生动生电动势,它是由于导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而引起的。
如图所示,一条直导线CD在云强磁场B中以速度v向右运动,并且导线CD与B、v的方向垂直,由于导体中的自由电子随导体一起以速度v运动,因此每个电子受到的洛伦兹力为:
F洛=Bev
F的方向竖直向下,在力F的作用下,自由电子沿导体向下运动,使导体下端出现过剩的负电荷,导体上端出现过剩的正电荷,结果使导体上端D的电势高于下端C的电势,出现由D指向C的静电场,此电场对电子的静电力F’的方向向上,与洛伦兹力F方向相反,随着导体两端正负电荷的积累,电场不断增强,当作用在自由电子上的静电力与电子受到的洛伦兹力相平衡时,DC两端产生一个稳定的电势差如果用另外的导线把CD两端连接起来,由于D段的电势比C段的电势高,自由电子在静电力的作用下将在导线框中沿顺时针流动,形成逆时针方向的电流,如图乙所示,电荷的流动使CD两端积累的电荷不断减少,洛伦兹力又不断使自由电子从D端运动到C端从而在CD两端维持一个稳定的电动势。
可见运动的导体CD就是一个电源,D端是电源的正极,C端是电源的负极,自由电子受洛伦兹力的用,从D端搬运到C端,也可以看做是正电荷受洛伦兹力作用从C端搬运到D端,这里洛伦兹力就相当于电源中的非静电力,根据电动势的定义,电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到电源的正极非静电力所做的功,作用在单位电荷上的洛伦兹力为:
F=F洛/e=Bv
于是动生电动势就是:
E=FL=BLv
上式与法拉第电磁感应定律得到的结果一致。
(三)、动生电动势和感生电动势具有相对性
动生电动势和感生电动势的划分,在某些情况下只有相对意义,如本章开始的实验中,将条形磁铁插入线圈中,如果在相对于磁铁静止的参考系观察,磁铁不动,空间各点的磁场也没有发生变化,而线圈在运动,线圈中的电动势是动生的;但是,如果在相对于线圈静止的参考系内观察,则看到磁铁在运动,引起空间磁场发生变化,因而,线圈中的电动势是感生的,在这种情况下,究竟把电动势看作动生的还是感生的,决定于观察者所在的参考系,然而,并不是在任何情况下都能通过转换参考系把一种电动势归结为另一种电动势,不管是哪一种电动势,法拉第电磁感应定律、楞次定律都成立。
(四)应用——电子感应加速器
即使没有导体存在,变化的磁场以在空间激发涡旋状的感应电场,电子感应器就是应用了这个原理,电子加速器是加速电子的装置,他的主要部分如图所示,画斜线的部分为电磁铁两极,在其间隙安放一个环形真空室,电磁铁用频率为每秒数十周的强大交流电流来励磁,使两极间的磁感应强度B往返变化,从而在环形真空室内感应出很强的感应涡旋电场,用电子枪将电子注入唤醒真空室,他们在涡旋电场的作用下被加速,同时在磁场里受到洛伦兹力的作用,沿圆规道运动。
如何使电子维持在恒定半径为R的圆规道上加速,这对磁场沿径向分布有一定的要求,设电子轨道出的磁场为B,电子做圆周运动时所受的向心力为洛伦兹力,因此:
eBv=mv2/R
mv=ReB
也就是说,只要电子动量随磁感应强度成正比例增加,就可以维持电子在一定的轨道上运动。
【学习小结】
【学习心得】
让学生知道电磁感应产生的机理,激励学生探求知识的来源和根源。有利于培养学生的学习精神。
一名爱岗敬业的教师要充分考虑学生的理解性,作为高中教师就要好好准备好一份教案课件。教案可以让学生更好地进入课堂环境中来,有效的提高课堂的教学效率。那么如何写好我们的高中教案呢?为此,小编从网络上为大家精心整理了《划时代的发现课件学案同步练习基础夯实训练》,相信您能找到对自己有用的内容。
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第四节:法拉第电磁感应定律学案
【学习目标】
(1)、知道感应电动势,及决定感应电动势大小的因素。
(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、。
(3)、理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。
(4)、知道E=BLvsinθ如何推得。
(5)、会用解决问题。
(6)、经历探究实验,培养动手能力和探究能力。
(7)、通过推导导线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv,掌握运用理论知识探究问题的方法。
(8)、通过比较感应电流、感应电动势的特点,把握主要矛盾。
【学习重点】法拉第电磁感应定律探究过程。
【学习难点】感应电流与感应电动势的产生条件的区别。
【学习方法】实验分析、归纳法、类比法、练习巩固
【教学用具】
多媒体课件、多媒体电脑、投影仪、检流计、螺线管、磁铁。
【学习过程】
一、温故知新:
1、在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么?
2、恒定电流中学过,电路中存在持续电流的条件是什么?
3、在发生电磁感应的情况下,用什么方法可以判定感应电流的方向?
二、引入新课
1、问题1:既然会判定感应电流的方向,那么,怎样确定感应电流的强弱呢?
2、问题2:如图所示,在螺线管中插入一个条形磁铁,问
①、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,两电路中是否都有电流?为什么?
②、有感应电流,是谁充当电源?
③、上图中若电路是断开的,有无感应电流电流?有无感应电动势?
3、产生感应电动势的条件是什么?
4、比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件你有什么发现?
本节课我们就来一起探究感应电动势
三、进行新课
(一)、探究影响感应电动势大小的因素
(1)探究目的:感应电动势大小跟什么因素有关?(猜测)
(2)探究要求:
①、将条形磁铁迅速和缓慢的插入拔出螺线管,记录表针的最大摆幅。
②、迅速和缓慢移动导体棒,记录表针的最大摆幅。
③、迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片,迅速和缓慢的插入拔出螺线管,分别记录表针的最大摆幅;
(3)、探究问题:
问题1、在实验中,电流表指针偏转原因是什么?
问题2:电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系?
问题3:在实验中,快速和慢速效果有什么相同和不同?
(4)、探究过程
安排学生实验。(能力培养)
(课件展示)回答以上问题
上面的实验,我们可用磁通量的变化率来解释:
实验中,将条形磁铁快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)时,大,I感,E感。
实验结论:电动势的大小与磁通量的变化有关,磁通量的变化越电动势越大,磁通量的变化越电动势越小。
(二)、法拉第电磁感应定律
从上面的实验我们可以发现,越大,E感越大,即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。精确的实验表明:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比,即E∝。这就是法拉第电磁感应定律。
(师生共同活动,推导法拉第电磁感应定律的表达式)(课件展示)
E=k
在国际单位制中,电动势单位是伏(V),磁通量单位是韦伯(Wb),时间单位是秒(s),可以证明式中比例系数k=1,(同学们可以课下自己证明),则上式可写成
E=
设闭合电路是一个N匝线圈,且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同,这时相当于N个单匝线圈串联而成,因此感应电动势变为
E=
1.内容:电动势的大小与磁通量的变化率成正比
2.公式:ε=N
3.定律的理解:
??⑴磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量率的区别Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt
??⑵感应电动势的大小与磁通量的变化率成
??⑶感应电动势的方向由来判断
??⑷感应电动势的不同表达式由磁通量的的因素决定:
??当ΔΦ=ΔBScosθ则ε=ΔB/ΔtScosθ
??当ΔΦ=BΔScosθ则ε=BΔS/Δtcosθ
??当ΔΦ=BSΔ(cosθ)则ε=BSΔ(cosθ)/Δt
4、特例——导线切割磁感线时的感应电动势
用课件展示如图所示电路,闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中,磁感应强度为B,ab的长度为L,以速度v匀速切割磁感线,求产生的感应电动势?(课件展示)
这是导线切割磁感线时的感应电动势计算更简捷公式,需要理解
(1)B,L,V两两
(2)导线的长度L应为长度
(3)导线运动方向和磁感线平行时,E=
(4)速度V为平均值(瞬时值),E就为()
问题:当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ,感应电动势可用上面的公式计算吗?
用课件展示如图所示电路,闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中,导体棒以v斜向切割磁感线,求产生的感应电动势。
解析:可以把速度v分解为两个分量:垂直于磁感线的分量v1=vsinθ和平行于磁感线的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感线,不产生感应电动势。前者切割磁感线,产生的感应电动势为
E=BLv1=BLvsinθ
强调:在国际单位制中,上式中B、L、v的单位分别是特斯拉(T)、米(m)、米每秒(m/s),θ指v与B的夹角。
5、公式比较
与功率的两个公式比较得出E=ΔΦ/Δt:求平均电动势
E=BLV:v为瞬时值时求瞬时电动势,v为平均值时求平均电动势
课堂练习:
例题1:下列说法正确的是()
A、线圈中磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大
B、线圈中的磁通量越大,线圈中产生的感应电动势一定越大
C、线圈处在磁场越强的位置,线圈中产生的感应电动势一定越大
D、线圈中磁通量变化得越快,线圈中产生的感应电动势越大
例题2:一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置,在0.5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。
例题3、如图所示,在磁感强度为0.1T的匀强磁场中有一个与之垂直的金属框ABCD,框电阻不计,上面接一个长0.1m的可滑动的金属丝ab,已知金属丝质量为0.2g,电阻R=0.2Ω,不计阻力,求金属丝ab匀速下落时的速度。(4m/s)
??问1:将上题的框架竖直倒放,使框平面放成与水平成30°角,不计阻力,B垂直于框平面,求v?
??问2:上题中若ab框间有摩擦阻力,且μ=0.2,求v?
??问3:若不计摩擦,而将B方向改为竖直向上,求v?
??问4:若此时再加摩擦μ=0.2,求v?
??问5:如图所示在问2中的BC中间加ε=0.3v、r=0.8Ω的电池,求v?
??问6:上题中若有摩擦,μ=0.2,求v?
??问7:B改为竖直向上,求v?
??问8:将电池ε反接时的各种情况下,求v?
【学习小结】
1、认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
2、自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。
文章来源:http://m.jab88.com/j/39112.html
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