新课引入
我们在研究感应电流产生的条件的时候,我们用了如图的器材,通过探究,分析而得出了感应电流的产生条件。研究过程中我们会发现,当磁铁插入线圈和磁铁拔出线圈的时候,电流计的指针的偏转方向是不一样的,并且条形磁铁的极性不同的时候,偏转方向也不同,这说明了感应电流的方向不同。那么我们就需要去思考了
问题:怎样去判断感应电流的方向了?感应电流的方向由哪些因素决定?遵循什么规律了?
带着这样的问题,我们开始我们今天课程的探究和学习。
新课教学
首先我们通过实验来研究一下上边提到的问题。
我们要明确我们今天探究的思想:先利用电流计得知感应电流的方向,通过分析找出其感应磁场和原磁场的关系,分析和总结,得出判断一切电磁感应现象中感应电流方向的方法和规律。
接着,要明确我们的探究步骤:
探究1:明确电流计指针偏转方向和电流方向关系
探究2:利用电流计得出感应电流的方向,分析其感应电流的磁场、原磁场、原磁场的磁通量及其相互关系.
探究3:利用探究2,分析和总结出判断感应电流的方向的规律和方法。
现在由老师来给大家演示这个实验,大家注意观察
探究1:在我们明确了探究思想后,首先我们的搞清楚电流计指针偏转方向和电流方向关系。
用电流计,电池,开关等器材,设计如图的电路,用试触法,探究出电流计指针偏转方向和电流方向关系。一定要注意是试触法,注意保护用电器啊!
探究2:在我们搞清楚电流计指针偏转方向和电流方向关系之后,我们用电流计显示出我们今天要探究的四组实验中的感应电流方向。电路图如图,注意要先弄清楚螺线管的绕向,在分别以N极插入、拔出和S极插入、拔出,通过电流计得出感应电流的方向。
分析出其感应磁场的方向、原磁场的特点及其相互关系,填好下表。
探究3:在探究2的基础上,总结、分析、归纳出的判断感应电流方向的方法和规律。
通过这个表格,我们发现当拔出磁铁时,原磁场方向和感应电流的磁场方向相同,要么都向上,要么都向下,此时,原磁场磁通量在减少;当我们插入磁铁时,原磁场方向和感应电流的磁场方向相反,此时原磁通量在增加。通过这些现象,加上大家的分析,我们会得出怎样结论来判断感电流的方向了?
我们通过刚才的探究分析,我们发现感应电流的磁场和原磁通量之间从在这样关系
当原磁场的磁通量增加时,感应电流的磁场和原磁场相反;当原磁场的磁通量减少时,感应电流的磁场和原磁场相同,我们暂且叫做“增反减同”。如果我们要用一句去总结感应电流的感应磁场和原磁场关系的话,我们说“感应电流的磁场阻碍原磁场的磁通量的变化”。
基于实验和分析,我们来看看伟大的物理学家楞次有怎样的结论了?
楞次在多次试验后,分析和总结得出楞次定律,来判断感应电流的方向。
他是这样说的:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
怎样去理解他这句话了?重点在“阻碍”两字,“阻碍”两字准确的表达原磁场和感应电流的感应磁场之间的关系。
我们要明白,1、谁阻碍谁 ?阻碍什么 ?怎么阻碍?
2、“阻碍”的实质是什么?
1、谁阻碍谁 ?通过前边的分析,我们应该理解为是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(即就是原磁场)的磁通量变化
阻碍什么了?阻碍的是磁通量的变化。
怎么阻碍了?当原磁场磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当磁通量减少时,感应电流的磁场方向与元磁场的方向相同,即就是“増反减同”
2、“阻碍”实质是什么了?阻碍并不是阻止啊!只是延缓了磁通量的变化快慢,这种变化还是将会继续进行,最后的结果不受影响。
楞次的结论精妙的回答了我们“怎样去判断感应电流的方向了?感应电流的方向由哪些因素决定?遵循什么规律了?”,不知道大家总结的结论是什么,和楞次的结论相比,你发现了自己的结论的问题在哪没?大家可以自己去思考思考!
基于以上分析,我们来从三个角度去理解一下楞次定律
1、从磁通量的角度去解释
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,当磁通量增加时,感应电流的磁场阻碍了引起感应电流的磁通量的增加;当磁通量减少时,感应电流的磁场阻碍了引起感应电流的磁通量的减少。
2、从相互作用力的角度
感应电流的磁场总要阻碍磁体和闭合导体间的相对运动
3、从能量转化和守恒的角度
把磁体靠近线圈时,外力要克服磁体和线圈的排斥力做功,使外界其他形式的能量转化为电能;磁体离开线圈时,外力则要克服磁体和线圈之间的吸引力做功,也使外界其他形式的能量转化为电能。总之,无论磁体和闭合导体是靠近还是远离,都会有外界其他形式的能量转化为电能,而且总能量是守恒的
学习了楞次定律,我们就要小试一你们学习的成果,运用的实际问题中去,大家来解决一下这几个问题
练习(讲解):
例1、甲乙两个同心的闭合金属圆环位于同一个平面内,甲环中通以顺时针方向的电流为 I .如图,当甲环中电流I逐渐增大时,试判断乙环中电流方向.
例2、假定导体棒AB向右运动,试用楞次定律半段感应电流的方向?
做了一下练习,我们来总结一下应用楞次定律判断感应电流方向的基本步骤:
(1)明确穿过闭合电路原磁场的方向。
(2)明确穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少。
(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。
(4)利用右手螺旋定则确定感应电流的方向。
课后思考题:让磁铁穿过线圈,感应电流的方向有什么特点?
小 结
1、实验探究磁通量变化与感应电流方向的关系
2、楞次定律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
3、应用楞次定律判断感应电流方向的基本步骤:
(1)明确穿过闭合电路原磁场的方向。
(2)明确穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少。
(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。
(4)利用右手螺旋定则确定感应电流的方向
反 思
本节课采用“探究式”教学法,能充分体现在课堂教学中教师的主导地位和学生的主体地位,通过探究活动激发学生的思考,自主构建知识结构,使他们参与体验知识的获得过程,既激发了学生的学习积极性又培养了学生的科学素养和能力。
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