第5節(jié)《電磁感應(yīng)》課前自主學(xué)習(xí)任務(wù)單基礎(chǔ)層次（A層次）一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象及感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。2、理解右手定則，能用右手定則判斷閉合回路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)感應(yīng)電流的方向。3、理解法拉第電磁感應(yīng)定律，并能利用定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。二、學(xué)習(xí)過(guò)程：任務(wù)1：電磁感應(yīng)現(xiàn)象1、導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)。初中我們?cè)?jīng)講過(guò)導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)線路中怎樣才能產(chǎn)生感應(yīng)電流？閉合導(dǎo)體回路的________導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做___________運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生___________。這種現(xiàn)象叫做______________現(xiàn)象，其中產(chǎn)生的電流叫______________。我們來(lái)找出這句話中的幾個(gè)關(guān)鍵詞（即產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件）（1）是閉合導(dǎo)體回路：線圈必須閉合，如果不閉合就不能形成回路，是不可能產(chǎn)生電流的。（2）是回路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中：如果回路的全部導(dǎo)體在磁場(chǎng)中末必能產(chǎn)生感應(yīng)電流。比如：圖1，整個(gè)回路都在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平向右運(yùn)動(dòng)，不但AB邊切割磁感線，CD也切割磁感應(yīng)線，各自產(chǎn)生的電流大小相等，方向相反，故整個(gè)電路中沒(méi)有電流產(chǎn)生。因此，初中時(shí)，我們要強(qiáng)調(diào)“閉合回路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)”，如圖2，只有AB邊切割磁感線，且產(chǎn)生感應(yīng)電流，故整個(gè)回路中一定有感應(yīng)電流。（3）一定要做切割磁感線運(yùn)動(dòng)AB左右運(yùn)動(dòng)、上下運(yùn)動(dòng)或靜止不動(dòng)，都不切割磁感線，故都不產(chǎn)生感應(yīng)電流。只有做垂直于紙面的前后運(yùn)動(dòng)，才能產(chǎn)生感應(yīng)電流。按照初中的這個(gè)說(shuō)法，“導(dǎo)線切割磁感線”是產(chǎn)生感應(yīng)電流的必要條件，不做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，就不能產(chǎn)生感應(yīng)電流。事實(shí)是不是這樣呢？讓我們用實(shí)驗(yàn)說(shuō)話。2、閉合線圈與磁鐵之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方法：1、將條形磁鐵插入線圈2、將條形磁鐵從線圈中拔出3、磁鐵放在線圈內(nèi)不動(dòng)現(xiàn)象：1、2有電流產(chǎn)生，3沒(méi)有電流產(chǎn)生分析：導(dǎo)線并沒(méi)有切割磁感線，但產(chǎn)生了感應(yīng)電流。3、閉合線圈與載有變化電流的線圈方法：線圈A（中間的小線圈）跟電鍵和電源連接起來(lái)，線圈B（外面的大線圈）跟電流計(jì)相連。把A插入到B中?，F(xiàn)象：關(guān)閉和打開(kāi)電鍵的瞬間，B中有電流產(chǎn)生；而當(dāng)A中正常通電時(shí)，B中卻沒(méi)有電流產(chǎn)生。分析：如果說(shuō)，上一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，磁鐵插入線圈時(shí)，線圈和磁鐵有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線還有切割磁感線的嫌疑的話，那么，剛才實(shí)個(gè)實(shí)驗(yàn)，根本沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，更不存在切割磁感線的問(wèn)題，為什么B中又會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流呢？▲看來(lái)，把切割磁感線作為產(chǎn)生感應(yīng)電流的必要條件是不正確的，最起碼說(shuō)是不全面的。那么究竟什么才是產(chǎn)生感應(yīng)電流的真正條件呢？下面我們繼續(xù)討論。任務(wù)2：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件科學(xué)家經(jīng)過(guò)不斷地探索和分析，終于找到了產(chǎn)生感應(yīng)電流的真正條件不論用什么方法，只要穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。下面我們將剛才討論的幾種情形再來(lái)分析一下。1、導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情形圖1是將整個(gè)線圈放在磁場(chǎng)中做切割磁感線的情形。線圈面積S不變，因?yàn)槭莿驈?qiáng)磁場(chǎng)，所以B不變，且線圈平面始終跟磁場(chǎng)垂直，所以運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，φ＝BS不變，故不產(chǎn)生感應(yīng)電流。圖2是將閉合回路的一部分導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中做切割磁感線的情形。很明顯，當(dāng)線圈向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁感線條數(shù)變少，即磁通量變??；如果向左動(dòng)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁感線條數(shù)變多，即磁通量變大。故有感應(yīng)電流產(chǎn)生。如果在圖2中，線圈靜止不動(dòng)、前后運(yùn)動(dòng)、上下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線不切割磁感線，穿過(guò)線圈的磁感線條數(shù)不變，故不產(chǎn)生感應(yīng)電流?！手挥虚]合線圈的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。2、閉合線圈與磁鐵之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情形（結(jié)合實(shí)驗(yàn)）我們大家都知道，線圈越靠近磁極處，磁場(chǎng)越強(qiáng)，即B越大。而線圈的面積S保持不變。因此，插入時(shí)，磁通量變大，有感應(yīng)電流產(chǎn)生；拔出時(shí)，磁通量變小，也有感應(yīng)電流產(chǎn)生。而將磁鐵放在線圈上不動(dòng)，B和S都不變，故磁通量保持不變，所以不產(chǎn)生感應(yīng)電流。3、閉合線圈與載有變化電流的線圈的情形合上電鍵的瞬間，A中的電流漸大，周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)漸強(qiáng)，所以穿過(guò)B線圈的磁通量增加，故B中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流；斷開(kāi)電鍵的瞬間，A中的電流漸小，周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)漸減，所以穿過(guò)B線圈的磁通量減小，故B中有感應(yīng)電流產(chǎn)生；當(dāng)電流穩(wěn)定時(shí)，電流不變，磁場(chǎng)不變，B中的磁通量也不變，故B中沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。任務(wù)3：右手定則既然閉合線路的一部分導(dǎo)體切割磁感線能產(chǎn)生感應(yīng)電流，那么電流的方向如何呢？我們可以通過(guò)右手定則來(lái)判斷。伸出右手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把右手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向。那么，其余四指的指向就是感應(yīng)電流的方向。例如：1、如圖所示，磁感線是由N極指向S極的，即豎直向下的，因此手心應(yīng)向上（這樣磁感線才能“穿入”手心）。導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向是由紙里指向紙外的，因此，大拇指應(yīng)向外。這樣四指就是向右的，表示感應(yīng)電流的方向?yàn)橛勺笙蛴摇?、如圖所示，磁感線是由紙外指向紙里的，所以手心應(yīng)向外（這樣磁感線才能穿入手心）。導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向是向右的，因此大拇指應(yīng)指向右。這樣四指必然向上，表示感應(yīng)電流的方向向上。任務(wù)4：法拉第電磁感應(yīng)定律（一）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1、概念：電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生電流，必然先產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)。（因?yàn)闆](méi)有電動(dòng)勢(shì)就沒(méi)有電流）我們把電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。2、感應(yīng)電流的大小與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)線或線圈，相當(dāng)于電源。根據(jù)全電路的歐姆定律，我們可以知道：感應(yīng)電流的強(qiáng)弱由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和閉合電路的總電阻決定的，即在線圈總電阻不變的情況下，I越大，表示電動(dòng)勢(shì)越大。3、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與線路是否閉合無(wú)關(guān)前面我們講過(guò)，一個(gè)電源，當(dāng)不接外電路時(shí)，就沒(méi)有電流，當(dāng)電源接外電路時(shí)，就有電流。但不管什么情況，電源的電動(dòng)勢(shì)總是客觀存在的。▲同樣地，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中（1）閉合時(shí)，磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成電流（2）斷開(kāi)時(shí)，只要磁通量發(fā)生變化，照樣產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，只不過(guò)是不能形成電流。（二）法拉第電磁感應(yīng)定律將P135的實(shí)驗(yàn)一，以不同的插入和拔出速度再做幾遍，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)：速度快——指針偏轉(zhuǎn)角度大——電流大——表明產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大速度慢——指針偏轉(zhuǎn)角度小——電流小——表明產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)小我們大家都知道，在磁鐵的插入過(guò)程中，磁通量的變化是不變的插得快，說(shuō)明磁通量變化快，插得慢，說(shuō)明磁通量變化慢。▲我們把磁通量的變化量△φ與發(fā)生這此變化量所用時(shí)間的比值，叫做磁通量的變化率。（注意比較φ、△φ、三個(gè)物理量）顯然，磁通量的變化率越大，電流越大，表示電動(dòng)勢(shì)越大。法拉第經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)歸納得出：導(dǎo)體回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。1、單匝線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2、多匝線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于幾個(gè)單匝線圈的串聯(lián)，即總電動(dòng)勢(shì)是單匝的幾倍。即3、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab的長(zhǎng)度為L(zhǎng)向右運(yùn)動(dòng)的還度為V，則△S＝V△tL所以△φ＝B△S＝BV△tL所以表明：導(dǎo)線在做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，導(dǎo)線長(zhǎng)度L，運(yùn)動(dòng)速度V三者的乘積。注意：1、B、L、V三者必須垂直2、當(dāng)速度V為瞬時(shí)值時(shí)，E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)速度V為平均值時(shí)，E為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。例題：例1、P137例題例2、在B＝0.10T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一根長(zhǎng)為L(zhǎng)＝0.40m的導(dǎo)體以V＝5.0m/s的速度做垂直切割磁感線的運(yùn)動(dòng)。如果B、L、V互相垂直，導(dǎo)體與外電路連成閉合回路，總電阻R＝0.5Ω，求導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。解因B、L、V互相垂直，由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝BLV＝0.1×0.4×5.0V＝0.2V電路中的感應(yīng)電流為三、檢測(cè)反饋1、判斷下列說(shuō)法，哪些是正確的？（）A、無(wú)論什么情況，只要閉合導(dǎo)體回路中有磁通量，回路中就一定產(chǎn)生感應(yīng)電流B、只要穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，回路中就一定產(chǎn)生感應(yīng)電流C、閉合導(dǎo)體回路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D、閉合導(dǎo)體回路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流2、把一個(gè)銅環(huán)放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，使環(huán)的平面與磁場(chǎng)的方向垂直，如圖所示。如果使銅環(huán)沿著磁場(chǎng)的方向移動(dòng)，銅環(huán)中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流？為什么？若磁場(chǎng)是不均勻的，能否產(chǎn)生感應(yīng)電流？為什么？3、下面是閉合線圈的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況，試判斷感應(yīng)電流的方向。4、在地球赤道附近由東向西移動(dòng)一根豎直導(dǎo)線，導(dǎo)線里有沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？如果有，哪一端的電勢(shì)高？應(yīng)用層次（B層次）一、學(xué)習(xí)目標(biāo)（在A層次的基礎(chǔ)上增加）1、了解常見(jiàn)的使磁通量發(fā)生改變的幾種方法二、學(xué)習(xí)過(guò)程：任務(wù)1：常見(jiàn)的使磁通量發(fā)生改變的幾種方法前面我們講過(guò)：“不論用什么方法，只要穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生?！蹦敲淳烤褂心膸追N常見(jiàn)的改變磁通量的方法呢？1、線圈面積不變，改變磁場(chǎng)右圖的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)際上都是采用這種方法實(shí)現(xiàn)穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化的。2、磁場(chǎng)不變，改變面積3、面積和磁場(chǎng)都不變，改變兩者之間的角度4、進(jìn)入或退出磁場(chǎng)5、在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中平移三、檢測(cè)反饋1、關(guān)于產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，以下說(shuō)法中正確的是[]A．閉合電路在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，閉合電路中就一定會(huì)有感應(yīng)電流B．閉合電路在磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)，閉合電路中一定會(huì)有感應(yīng)電流C．穿過(guò)閉合電路的磁通為零的瞬間，閉合電路中一定不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D．無(wú)論用什么方法，只要穿過(guò)閉合電路的磁感線條數(shù)發(fā)生了變化，閉合電路中一定會(huì)有感應(yīng)電流拓展層次（C層次）一、學(xué)習(xí)目標(biāo)（在A、B兩層次的基礎(chǔ)上增加）1、了解楞次定律及其簡(jiǎn)單應(yīng)用二、學(xué)習(xí)過(guò)程：任務(wù)1：楞次定律右手定則只能判斷導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向，但對(duì)于課本上P135的演示實(shí)驗(yàn)一和演示實(shí)驗(yàn)二所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向就無(wú)法判斷。因此我們有必要來(lái)共同認(rèn)識(shí)另一種判斷感應(yīng)電流方向的方法——楞次定律。下面我們來(lái)對(duì)課本上P135的演示實(shí)驗(yàn)一進(jìn)行分步研究。1、如圖1所示，當(dāng)條形磁鐵的N極向下插入時(shí)，（1）磁鐵在線圈位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)（原磁場(chǎng)）方向?yàn)橄蛳碌?。?）磁鐵插入時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量是變大的。（3）實(shí)驗(yàn)證明產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向如圖所示。（4）根據(jù)安培定則（右手螺旋定則），線圈感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向上。分析：插入N極時(shí)，磁通量變_____，感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向_________。仿照1對(duì)圖2、3、4進(jìn)行分析。2、如圖2所示，當(dāng)條形磁鐵的N極向下從線圈中拔出時(shí)，（1）磁鐵在線圈位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)（原磁場(chǎng)）方向?yàn)開(kāi)__________的。（2）磁鐵拔出時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量是變________的。（3）實(shí)驗(yàn)證明產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向如圖2所示。（4）根據(jù)安培定則（右手螺旋定則），線圈感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是____________。分析：拔出N極時(shí)，磁通量變_____，感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向_________。3、如圖3所示，當(dāng)條形磁鐵的S極向下插入時(shí)，（1）磁鐵在線圈位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)（原磁場(chǎng)）方向?yàn)橄蛏希ㄖ赶騍極）（2）磁鐵插入時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量是變________的。（3）實(shí)驗(yàn)證明產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向如圖3所示。（4）根據(jù)安培定則（右手螺旋定則），線圈感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是____________。分析：插入S極時(shí)，磁通量變_____，感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向_________。4、如圖4所示，當(dāng)條形磁鐵的S極向下從線圈中拔出時(shí)，（1）磁鐵在線圈位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)（原磁場(chǎng)）方向?yàn)開(kāi)__________的。（2）磁鐵拔出時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量是變________的。（3）實(shí)驗(yàn)證明產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向如圖4所示。（4）根據(jù)安培定則（右手螺旋定則），線圈感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是____________。分析：拔出S極時(shí)，磁通量變_____，感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向_________。結(jié)論：當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量變大時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相反；當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量變小時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同。概括起來(lái)就是楞次定律：閉合回路中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。定律的理解：當(dāng)磁通量變大的時(shí)候，為了阻止它變大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反，這樣就能在一定程度上阻礙磁通量變大的進(jìn)程；當(dāng)磁通量變小的時(shí)候，為了阻止它變小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同，這樣就能在一定程度上阻礙磁通量變小的進(jìn)程。例題：如圖所示，求閉合電路中的感應(yīng)電流的方向。第一步：確定原磁場(chǎng)的方向本題的原磁場(chǎng)方向是由下向上（S極周?chē)拇艌?chǎng)是指向S極）第二步：判斷磁通量是增大還是減小本題因?yàn)槭前纬?，使磁極遠(yuǎn)離線圈，所以磁通量是減小的第三步：根據(jù)楞次定律，確定感就電流的磁場(chǎng)方向因?yàn)榇磐繙p小，所以感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同。即由下向上。第四步：利用安培定則，判斷感應(yīng)電流的方向（略）三、檢測(cè)反饋1、閉合銅環(huán)與閉合金屬框相接觸放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖9所示，當(dāng)銅環(huán)向右移動(dòng)時(shí)(金屬框不動(dòng))，下列說(shuō)法中正確的是[]A．銅環(huán)內(nèi)沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，因?yàn)榇磐繘](méi)有發(fā)生變化B．金屬框內(nèi)沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，因?yàn)榇磐繘](méi)有發(fā)生變化C．金屬框ab邊中有感應(yīng)電流，因?yàn)榛芈穉bfgea中磁通量增加了D．銅環(huán)的半圓egf中有感應(yīng)電流