高二新课 电磁感应 第15周一2006-12-04
要 点：知道磁通量的意义，掌握Φ＝BS的适用条件，能判断磁通量的变化
理解电磁感应现象的本质是磁通量的变化
掌握产生感应电流的条件
教学难点：理解产生感应电流的条件
考试要求：高考Ⅱ（磁通量，电磁感应现象）
课堂设计：本节教学对磁通量的定义、放置角度影响大小来得到计算式和最大值的条件，考虑到学生对平面和立体图的转化困难，需要通过空间的模拟来辅助。电磁感应现象的本身并不复杂，只是磁与电、电与磁都一起出现会有所混淆。电磁感应现象的产生是初中知识，而用高中磁通量的观点来表述是一个高层次的要求。由于要求学生由初中的“切割”上升到“磁通量变化”会有一定的困难，允许学生有一定的适应时间。
解决难点：磁通量作为一个本章常用的概念是十分重要的。做好电磁感应的演示实验，认识到由切割到磁通量的变化是必要的，并严密注意学生的发言，引导学生自己概括和总结用磁通量的变化来叙述。从熟悉的切割类引申到磁通量的变化类——切割不明显，让学生注意到判断方法的修正是一种适应范围更广的判断。
思想教育：尊重科学、尊重事实和精确细心的科学态度
学生现状：磁通量的新概念能听懂但理解不到位；
知道电磁感应现象，但根因没有达到用磁通量描述的要求；
用磁通量的观点来表示感应电流的条件有困难。
课堂教具：线圈模型，灵敏电流计，条形磁铁，螺线管（套），导线，直流电源，变阻器
一、磁通量
在本章的研究中我们经常要将线圈置入磁场中来分析问题，所以我们将关注一个还跟在磁场中的面积有关的物理量——磁通量
如果一个面积为S的面垂直一个磁感应强度为B的匀强磁场放置，我们定义把B与的乘积叫做穿过这个面的磁通量．
【板书】（一）磁通量（φ）
（1）定义：面积为S，垂直匀强磁场B放置，则B与S乘积,叫做穿过这个面的磁通量，用Φ表示．
（2）公式：φ=BS （B⊥S）
（3）单位：韦伯（Wb） 1Wb=1T·m2
我们又知道磁场的强弱（即磁感应强度）可以用磁感线的疏密来表示，磁感线越密的地方，穿过单位面积的磁感线条数越多；如果不垂直，可以作出它在垂直于磁场方向上的投影平面。（如图16-3）穿过两个平面的磁感线条数相等，所以磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数．
注意强调：
①公式φ=BS来计算磁通量，但是只适合于匀强磁场．
②如果B与S不垂直时，必须作出S在垂直于磁感线方向上的投影面S’ φ=BS
③B⊥S时，φmax=BS ；B//S时，φmin＝0 (0<φ<Bs)
④磁通量是标量，但是有正负之分，磁感线穿过某一个平面，要注意是从哪一面穿入，哪一面穿出．如果方向相反要相互抵消。
【板书】二、电磁感应现象
【问】1820年，奥斯特有了怎样一个重要发现？
分析：奥斯特发现电流的磁效应，也即电能生磁——电流的磁效应。使得电和磁第一次得到了“沟通”，人们很自然的思考：磁能否生电？
在长达十几年的时间里，科学家们通过各种手段希望通过（从）磁场获得电——改变化学电池的电源，且大部分科学家已经走到了成功的边缘（电流小，仪器需精密）。1822年，英国科学家法拉第“把磁转化为电”作为自己的研究目标，经十年努力，于1831年10月17日，实现了由磁变电的转化，并因此而名扬四海。
起先的研究是把导体放在磁铁旁边、用磁铁碰导线、绕在磁铁上等，是一种静止的情况。1831年10月17日临近吃午饭时，与平时一样感到失望的法拉第气得将磁铁一扔倒在椅子上叹气，突然它发现电流表的指针摆动了一下，为了证实不是幻觉，他并不抱希望地又扔了一下，这回真真切切地看到了指针又偏转了。他兴奋地将磁铁来回乱扔，把实验室的桌子敲得通通大响，以致他的妻子急忙来到实验室不知所措。尽管这是一个偶然的机会，但对于一个十分潜心研究的科学家来说，且是必然的。
【板书】由磁场产生电流这种现象后来被称为电磁感应现象。
今天我们已经知道了磁能生电，我们主要是要了解在什么条件下能够生电？
(1)通过实验研究电磁感应现象
实验目的：怎样使磁生电。
实验1：把线圈绕在磁铁上组成一个闭合电路，发现电流表不动，得出结论此种方法不能使磁铁产生电流。（法拉第最初的想法）
【问】回忆如何做实验？其步骤又怎样呢？
我们先做如下设想：电能生磁，反过来，我们可以把导体放在磁场里观察是否产生电流。那么导体应怎样放在磁场中呢？是平放？竖放？斜放？导体在磁场中是静止？还是运动？怎样运动？以及磁场的强弱对实验有没有影响？
【板书】闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动，导体中就会产生感生电流。
条件：闭合——电流的条件
切割：以相对运动达到
【设问】这个实验中，导体是运动的，如果反过来让磁铁发生运动，是否也会产生感应电流呢？
实验3：演示实验——条形磁铁插入线圈
观察实验得出现象：
A、磁铁与线圈相对静止时，可见电流表指针不偏转．
B、条形磁铁插入或取出时，可见电流表的指针偏转．
问：上述实验导体是否“切割”？如果是“切割”，它是如何“切割”的
分析：应属于“切割”，只是磁场运动，导体静止。
现象分析：无论是导体运动，还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，电路中就有电流产生。
另析：实际上我们可以用刚学过的磁通量来分析。对线圈回路，当线圈与磁铁有沿轴线的相对运动时，所处磁场B因磁铁的远离和靠近而变化，而S未变，故穿过线圈的磁通变化，产生感应电流，而当磁铁不动时，线圈处B不变，故无感应电流．
【设问】既然用磁通量的变化可以解释，如果导体和磁体不发生相对运动，而让穿过闭合电路的磁场发生变化，从而引起闭合电路中的磁通量发生变化，是否也会产生感应电流呢？（法拉第就是从这里开始研究的）
实验4：演示实验——关于原副线圈的实验演示
实验观察：移动变阻器滑片（或通断开关），电流表指针偏转．当A中电流稳定时，电流表指针不偏转．
现象分析：对线圈B，滑片移动或开关通断，引起A中电流变，则磁场变，穿过B的磁通量变，故B中产生感应电流．当A中电流稳定时，磁场不变，磁通不变，则B中无感应电流．
总结：不同的实验，其共同处在于：只要穿过闭合回路的磁通量的变化，不管引起磁通量变化的原因是什么，闭合电路中都有感应电流产生．
【板书】结论：无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流．
关键词：闭合电路，磁通量发生变化
用磁通量的变化与否比用切割来描述要完整——磁通量的变化并非一定要切割。
观察：感应电流的大小与磁通量的改变快慢有关
结论：磁通量的改变越快，电流越大。
【板书】三、电磁感应现象中的能量转化：
引导学生讨论分析上述三个实验中能量的转化情况．
实验2和实验3：机械能（其他形式的能）转化为电能 制成发电机
实验4：电能（转化）磁场能（转化）电能 变压器原理
教师总结：
能量守恒定律是一个普遍定律，同样适合于电磁感应现象．电磁感应现象中产生的电能不是凭空产生的，它们或者是其它形式的能转化为电能，或者是电能在不同电路中的转移．
阅读材料《法拉第关于电磁感应现象的实验》
巩固练习：P195练习一
作业：课时作业《电磁感应现象》
课后札记：
板书：
（一）磁通量（ 
）
（1）定义：面积为 
，垂直匀强磁场 
放置，则 
与 
乘积,叫做穿过这个面的磁通量，用Φ表示．磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数．
（2）公式： 
（3）单位：韦伯（Wb） 1Wb=1T·m2
（4）磁通量不是矢量，而是标量，其正负表示与规定的正方向相反还是相同。
例如：穿过某个面的磁通量是
，将该面转过180，则穿过该面的磁通量就是-
。
（5）适用条件：a.磁场是匀强磁场
b.磁感线要与平面相垂直
（二）电磁感应现象
（1）定义：利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象。
（2）感应电流：在电磁感应现象中出现的电流叫做感应电流。
（3）感应电流的产生条件：a.回路闭合；b.穿过回路的磁通量发生变化
（三）电磁感应现象中的能量发生转化
（1）机械能（或其他形式的能）转化为电能
（2）电能（转化）磁场能（转化）电能