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高中物理电学精讲:楞次定律

磁感线而产生的感应电流的方向给出结果:
当原磁通量增加时感应电流的磁场与原磁场方向相反;
当原磁通量减少时感应电流的磁场与原磁场方向相同.
(二)、学生实验:实验内容见附表一.
实验准备1、查明电流表指针的偏转方向与电流方向的关系,搞清螺线管导线的绕向.2、通过学生分析实验结果和电脑的演示,使学生发现自己的实验结果与上述结论相一致.
(1)导体ab向右运动,闭合回路磁通量增加.“感应电流的磁通量阻碍原磁通量的增加”,因此,回路中感应电流为逆时针方向.在这一过程中完成了机械能→电能→内能的转化.
(2)条形磁铁自上向下运动时,通过闭合回路的磁通量增加,感应电流“阻碍原磁通增加”,尽管不知条形磁铁下端是什么极,但可以肯定,导体ab、cd互相靠拢以阻碍内部磁通量增加.在这一过程中,完成了机械能→电能→机械能+内能的转化.
科目:物理年级课时数:3
课题
第四章电磁感应(教案)
第3节楞次定律
教学目的
1、理解楞次定律的内容
2、理解楞次定律和能量守恒相符合
3、会用楞次定律解答有关问题
4、通过实验的探索,培养学生的实验操作、观察能力和分析、归纳、总结的逻辑思维能力.
教学重难点
重点:对楞次定律的理解.
难点:对楞次定律中的“阻碍”和“变化”的理解.
(2)明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少;
(3)根据楞次定律,判定感应电流的磁场方向;
(4)利用安培定则判定感应电流的方向.
3.练习:
(1)如图所示,导体杆ab向右运动对,电路中产生的感应电流方向.
用两种方法判断.
用楞次定律判定感应电流的方向跟用右手定则判断的结果是一致的.右手定则可看作是楞次定律的特殊情况.对于闭合电路的一部分导体切割磁感线而产生感应电流的情况,用右手定则来判断感应电流的方向往往比用楞次定律简便.
当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中就有感应电流产生.现在,我们再来根据实验的结果来得出判断感应电流方向的规律.由于电流方向和它所形成的磁场方向是有确定的规律的,因此,如果能够确定感应电流的磁场的方向,便能够确定感应电流的方向.附表:
动作
原磁场 方向(向上、向下)
原磁通量 变化情况(增大、减小)
(六)、小结:
总结楞次定律的三种表述方式:
表述一:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化;
表述二:导体和磁体发生相对运动时,感应电流的磁场总是阻碍相对运动;
表述三:感应电流的方向,总是阻碍引起它的原电流的变化;
楞次定律:感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.
感应电流方向(俯视:顺、逆时针)
感应电流磁场 方向(向上、向下)
与 方向的关系(相同、相反)
极向下插入
极不动
极向上抽出
极向下插入
极不动
极向上抽出
(三)、楞次定律内容的教学部分:
1、通过前人所做实验的大量性来说明此结论的普遍性.
2、通过电脑软件模拟实验过程,进一步分析实验的结论,根据实验现象所反映的物理本质的规律,请学生得出确定感应电流方向的具有普遍意义的规律并加以叙述,教师予以评价、修正,在此基础上得出楞次定理的完善表述.得到楞次定律的内容:电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化
反之,我们可以设想一下,若感应电流方向与用楞次定理判断得出的方向相反,则螺线管的磁场将与条形磁铁相互吸引,这样条形磁铁的速度会愈来愈大.也就是说在电路获得电能的同时,磁铁的动能也增加了.这时,对于电路和磁铁组成的系统来说,它将找不到是由什么能量转化而来的,电能和动能是凭空产生了,这显然与自然界最基本的规律之一—能量守恒定律相违背.
3、通过电脑演示,使学生进一步理解“阻碍”和“变化”的含义.
感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,而不是阻碍引起感应电流的磁场.因此,不能认为感应电流的磁场的方向和引起感应电流的磁场方向相反.
这里的“阻碍”体现为:当引起感应电流的磁通量增加时,感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反,感应电流的磁通量阻碍了引起感应电流的磁通量的增加;当引起感应电流的磁通量减少时,感应电流磁场方向与引起感应电流的磁场方向相同,感应电流的磁通量阻碍了引起感应电流的磁通量的减少;当回路中的磁通量不变时,则没有“变化”需要阻碍,故此时没有感应电流的磁场,也就没有感应电流.
(五)、定律的深化部分:
1、楞次定演示器进行演示实验引起学生的思考.
2、通过学生的讨论和电脑软件的演示对实验现象进行分析,得到实验现象产生的原因.
3、深化:
从导体和磁体相对运动的角度看:电磁感应的效果是阻碍它们的相对运动;
②楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现.
从能量转换的角度来分析:螺线管中用楞次定理得出的感应电流所形成的磁场,在螺线管上端为 极,这个 极将排斥外来的条形磁铁的运动,条形磁铁受此排斥力的作用而运动速度逐渐减小,即动能要减少;要维持其运动速度则需要有外力对磁铁做功.可见,电磁感应现象中线圈的电能是外部的机械能通过做功转化而来的.因此,楞次定理与能量转换与守恒规律是相符合的.
上述的“阻碍”过程,事实上就是一个其它形式能向电能转化的过程.
1.右手定则是楞次定律的特例.
楞次定律和右手定则都是用来判定感应电流方向的.但右手定则只局限于判定导体切割磁感线的情况;而楞次定律则适用于一切电磁感应过程,因此,可以把右手定则看作是楞次定律的特殊情况.
2.楞次定律符合能的转化和守恒定律.
楞次定律实质上是能的转化和守恒定律在电磁感应现象中的体现.
举例:
(四)、楞次定律的应用教学部分:
通过软件教学模拟实验过程,并加以引导,使学生独立思考:
总结出利用楞次定律判断感应电流方向的步骤.
练习部分:
⑴方形区域内为匀强磁场,在矩形线圈从左到右穿过的整个过程中,判断感应电流的方向
⑵无限长通电直导线旁有一个矩形线圈,当线圈远离直导线时,判断感应电流的方向
⑶A、B两个线圈套在一起,线圈A中通有电流,方向如图,当线圈A中的电流突然增强时,B中的感应电流方向如何?
教学内容与过程
基础知识全解
复习提问:产生感应电流的条件是什么?
电脑演示例题:请同学回忆右手定则的内容,并判断闭合电路的一部分导体切割磁感线时所产生感应电流的方向.
引入:电脑设置新情景并提出问题引起学生思考:如果用其它方式改变磁通量,从而产生感应电流,如何判断感应电流的方向呢?
新课教学
(一)、通过旧知识给出新结论:
(2)如图所示,试判断发生如下变化时,在线框abcd中是否有感应电流?若有,指出感应电流的方向?
①b向外拉;
②b向里压;
③线框abcd向上运动;
④线框abcd向下运动;
⑤线框abcd向左运动;
⑥P向上滑动;
⑦P向下滑动;
⑧以MN为轴,线框向里转;
⑨以ab为轴,cd向外转;
⑩以ad为轴,bc向里转.
课堂小结
说明:对“阻碍”二字应正确理解.“阻碍”不是“阻止”,而只是延缓了原磁通的变化,电路中的磁通量还是在变化的.例如:当原磁通量增加时,虽有感应电流的磁场的阻碍,磁通量还是在增加,只是增加的慢一点而已.实质上,楞次定律中的“阻碍”二字,指的是“反抗着产生感应电流的那个原因.”
2.判定步骤(四步走).
(1)明确原磁场的方向;
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