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38.电磁感应现象

时间:2022-08-08 01:02:36

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38.电磁感应现象

提示:本公众号上的课例,是基于公众号最初的三篇文章中的内容和要求编写的,建议在看课例前,一定要领会前三篇文章中的观点,进而领会课例的编写意图。

自从奥斯特发现电流的磁效应后,人们一直在思考能不能利用磁场产生电流?不少科学家为此投入大量的精力和时间,研究利用磁场产生电流的方法和途径。以英国物理学家法拉第为代表的科学家,经过坚持不懈的努力,终于获得了重大突破。法拉第于1831年发表了由磁场产生电流的条件和规律。由磁场产生电流的现象后来称为电磁感应现象,产生的电流称为感应电流

实验一:如图1所示,将导体棒ab与电键、灵敏电流计组成闭合电路,把导体棒ab置于蹄形磁铁形成的磁场中,闭合电键,观察下列操作发生的现象,记录在下表中

实验总结:磁场不变,通过改变闭合电路的方式研究电磁感应时,我们发现,只有在闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时,电路中才有感应电流产生。

实验二:如图2所示,线圈和灵敏电流计组成闭合电路,条形磁铁作为外磁场。观察下列操作发生的现象,记录在下表中

实验总结:当电路不动,通过磁场运动,改变磁场强弱和方向时,只有线圈内部的磁场发生变化时才有感应电流,线圈外部的磁场发生变化时,没有感应电流。

实验三:如图3所示,大线圈B与灵敏电流计构成闭合电路,带有铁芯的小线圈A和电源、滑动变阻器、开关构成另一个闭合电路,把小线圈A放入大线圈B中。观察下列操作发生的现象,记录在下表中

实验总结:电路和磁场没有相对运动时,通过磁场的强弱或方向的变化,也可以产生感应电流。

通过上述三个实验,我们可以认识到:产生感应电流的磁场,是处在闭合电路内部的磁场,与外部磁场没有关系;决定感应电流有无的因素,不是导体是否切割磁感线,不是导体与磁场是否有相对运动,也不是磁场是否变化。上述因素都应当是某种因素在具体环境下的具体表现,不能代表全面。那么,决定感应电流是否存在的真正因素会是什么呢?需要我们从具体因素中进行归纳和概括。如图4所示,当整个线圈在磁场中垂直磁感线水平运动时,线圈中没有电流;当线圈以垂直磁感线的轴在磁场中转动时,线圈中会有感应电流,这对你有什么启发吗?

产生感应电流的条件:无论采用什么方式,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就能够产生感应电流。

思考与讨论(略)

编后记

本节课沿用了《楞次定律》《法拉第电磁感应定律》两节的编写方法,关注“变化”在科学研究中的作用,紧盯变化产生的效果。《法拉第电磁感应定律》是研究磁通量变化快慢对感应电流大小的影响;《楞次定律》是研究磁通量怎样变化对感应电流方向的影响;《电磁感应现象》是研究决定感应电流有无的因素——磁通量是否变化的问题。这是一组系列问题,以变化的要素为线索,逻辑关系突出,因果关系明确,思路清晰,对学生思维能力的培养有很好的帮助作用。

在怎样用磁场产生电流的问题上,教材利用“我的思考”给出了“变化”在产生新事物中的作用,明确要想达到“磁生电”的目的,就必须通过“变化”来实现,并具体明确了可能的变化途径,即从电路变化和磁场变化两个方面着手,为下一步的实验设计做好了准备。

三个演示实验,分别从电路变化,磁场变化等方面去研究产生感应电流问题,实验的目的性明确,实验的过程清晰,重点要引导学生做好实验的观察和记录,认真分析实验现象所表现出来的隐性问题,完成三个表格是关键。对学生观察能力、分析综合能力、对实验结论的表述能力等进行训练,是老师需要关注的重要方面。三个表格的参考内容如下

实验一

实验二

实验三

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