投影教材图,穿过闭会回路的磁场增强,在回路中产生感应电流。是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢?英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时在空间激发出一种电场,这种电场对自由电荷产生了力的作用,使自由电荷运动起来,形成了电流,或者说产生了电动势。这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。由感生电场产生的感应电动势,叫做感生电动势。
2、洛伦兹力与动生电动势:(投影)思考与讨论。
(1)导体中自由电荷(正电荷)具有水平方向的速度,由左手定则可判断受到沿棒向上的洛伦兹力作用,其合运动是斜向上的。
(2)由电荷不会一直运动下去。因为C、D两端聚集电荷越来越多,在CD棒间产生的电场越来越强,当电场力等于洛伦兹力时,自由电荷不再定向运动。
(3)c点电势高。
4.导体棒中电流是由D指向C的。
一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源,这时非静电力与洛伦兹力有关。由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。
如图所示,导体棒运动过程中产生感应电流,试分析电路中的能量转化情况。
导体棒中的电流受到安培力作用,安培力的方向与运动方向相反,阻碍导体棒的运动,导体棒要克服安培力做功,将机械能转化为电能。
(四)实例探究
感生电场与感生电动势[来源:学科网ZXXK]
【例1】 如图所示,一个闭合电路静止于磁场中,由于磁场强弱的变化,而使电路中产生了感应电动势,下列说法中正确的是( )
磁场变强
A.磁场变化时,会在在空间中激发一种电场
B.使电荷定向移动形成电流的力是磁场力
C.使电荷定向移动形成电流的力是电场力
D.以上说法都不对
洛仑兹力与动生电动势
【例2】如图所示,导体AB在做切割磁感线运动时,将产生一个电动势,因而在电路中有电流通过,下列说法中正确的是( )
A.因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势
B.动生电动势的产生与洛仑兹力有关
C.动生电动势的产生与电场力有关
D.动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的
解析:如图所示,当导体向右运动时,其内部的自由电子因受向下的洛仑兹力作用向下运动,于是在棒的B端出现负电荷,而在棒的 A端显示出正电荷,所以A端电势比 B端高.棒 AB
就相当于一个电源,正极在A端。
综合应用
【例3】如图所示,两根相距为L的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,导轨电阻不计,另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆ab、cd质量均为m,电阻均为R,若要使cd静止不动,则ab杆应向_________运动,速度大小为_______,作用于ab杆上的外力大小为____________
答案:1.AC 2.AB 3.向上
2mgR 2mg 22BL
(四)反思总结,当堂检测。 八、板书设计
一、感应电场与感生电动势
磁场的变化而激发的电场叫感生电场。感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。由感生电场产生的感应电动势,叫做感生电动势。
二、洛伦兹力与动生电动势
一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源,这时非静电力与洛伦兹力有关。由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。
教学反思
第6节《互感和自感》
一、教材分析
本节内容是电磁感应现象在技术中的应用,也是学生在认知上对电磁
感应规律的进一步巩固与深化。教材对互感部分内容的编写比较简单,
在学生熟悉的法拉第的实验中抽象出自感的概念,然后简介其应用和防
止,课堂应把重心降落在对自感的教学中。教材对自感的编写顺序是:提
出自感概念→演示实验(通电自感)→理论分析→演示实验(断电自感)
→理论分析→ ??
二、学情分析
学生已经学习了电路的基本常识以及电磁感应的相关规律,学会判断
回路是否会产生感应电流以及感应电流的方向,而且还掌握了感应电动势
的大小与什么因素有关。即已经学会对互感现象的分析,但头脑中没有互
感这个概念而已,也没有意识到当通过线圈变化的电流时,线圈本身也
会产生电磁感应现象。学习中对自感现象的解释以及分析相关的自感现象
是学生遇到的最大挑战。
三、教学目标
(一)知识与技能
1.知道什么是互感现象和自感现象。
2.知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量,知道它的单位及其
大小的决定因素。
3.知道自感现象的利与弊及对它们的利用和防止。
4.能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因及磁
场的能量转化问题。
(二)过程与方法
1.通过对两个自感实验的观察和讨论,提高观察能力和分析推理能
力。
2.通过自感现象的利弊学习,掌握客观全面认识问题的方法。
(三)情感、态度与价值观