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人教版高中物理选修3-2教案 投稿：赖餚餛
高中物理人教版选修3-2教案第四章 电磁感应4.1 划时代的发现教学目标（一）知识与技能1．知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。 2．知道电磁感应、感应电流的定义。 （二）过程与方法领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结…
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高中物理人教版选修3-2教案
划时代的发现
（一）知识与技能
1．知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。 2．知道电磁感应、感应电流的定义。 （二）过程与方法
领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。 （三）情感、态度与价值观
1．领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。 2．以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。 教学重点、难点 教学重点
知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。 教学难点
领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。 教学方法
教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。 教学手段
计算机、投影仪、录像片 教学过程
一、奥斯特梦圆“电生磁”------电流的磁效应
引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答： （1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？
（2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是怎样做的？ （3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？ （4）电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。
学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。 二、法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象
教师活动：引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答：
（1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？ （2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？ （3）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？
（4）法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，
他发现电磁感应
现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？
（5）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。 学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。 三、科学的足迹
1、科学家的启迪
教材P4 2、伟大的科学家法拉第
教材 四、实例探究
【例1】发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是（C） A．安培
D．麦克斯韦 【例2】发现电流磁效应现象的科学家是__奥斯特__，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是_安培_，发现电磁感应现象的科学家是_法拉第_，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是_库仑_。
【例3】下列现象中属于电磁感应现象的是（B）
A．磁场对电流产生力的作用
B．变化的磁场使闭合电路中产生电流 C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化
D．电流周围产生磁场 五、学生的思考：
1、我们可以通过哪些实验与现象来说明（证实）磁现象与电现象有联系 2、如何让磁生成电？
4.2、探究电磁感应的产生条件
（一）知识与技能
1．知道产生感应电流的条件。
2．会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。 （二）过程与方法
学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法 （三）情感、态度与价值观
渗透物理学方法的教育，通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。 教学重点、难点
教学重点：通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。 教学难点：感应电流的产生条件。 教学方法
实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法 教学手段
条形磁铁（两个），导体棒，示教电流表，线圈（粗、细各一个），学生电源，开关，滑动变阻器，导线若干， 教学过程 一、基本知识 （一）知识准备 ①磁通量
定义：公式：?=BS
推导：B=?/S，磁感应强度又叫磁通密度，用Wb/ m2表示B的单位； 计算：当B与S垂直时，或当B与S不垂直时，?的计算
②初中知识回顾：当闭合电路的一部分做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。 电磁感应现象：由磁产生电的现象 （二）新课讲解
1、实验一：闭合电路的部分导线在匀强磁场中切割磁感线，教材P6图4.2-1
探究导线运动快慢与电流表示数大小的关系.
实验二：向线圈中插入磁铁,或把磁铁从线圈中抽出,教材P6图4.2-2
探究磁铁插入或抽出快慢与电流表示数大小的关系
2、模仿法拉第的实验：通电线圈放入大线圈或从大线圈中拔出，或改变线圈中电流的大小（改变滑线变阻器的滑片位置），教材P7图4.2-3 探究将小线圈从大线圈中抽出或放入快慢与电流表示数的关系 3、分析论证：
实验一：磁场强度不发生变化，但闭合线圈的面积发生变化；
实验二：①磁铁插入线圈时，线圈的面积不变，但磁场由弱变强；
②磁铁从线圈中抽出时，线圈的面积也不改变，磁场由强变弱；
实验三：①通电线圈
插入大线圈时，大线圈的面积不变，
但磁场由弱变强；
②通电线圈从大线圈中抽出时，大线圈的面积也不改变，但磁场由强变弱；
③当迅速移动滑线变阻器的滑片，小线圈中的电流迅速变化，电流产生的磁场也随之而变化，而大线圈的面积不发生变化，但穿过线圈的磁场强度发生了变化。
4、归纳总结：
在几种实验中，有的磁感应强度没有发生变化，面积发生了变化；而又有的线圈的面积没有变化，但穿过线圈的磁感应强
度发生了变化。其共同点是穿过线圈的磁通量发生了变化。磁通量变化的快慢与闭合回路中感应电流的大小有关。
结论：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。
5、课堂总结：1、产生感应电流的条件：①电路闭合；②穿过闭合电路的磁通量发生改变
2、电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象
3、感应电流：由磁场产生的电流叫感应电流 6、例题分析
例1、右图哪些回路中比会产生感应电流
例2、如图，要使电流计G发生偏转可采用的方法是
A、K闭合或断开的瞬间 B、K闭合，P上下滑动
C、在A中插入铁芯
D、在B中插入铁芯
7、练习与作业
1、关于电磁感应，下列说法中正确的是
A导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流
B导体做切割磁感线的运动，导体内一定会产生感应电流
C闭合电路在磁场中做切割磁感线的运动，电路中一定会产生感应电流 D穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流
2、恒定的匀强磁场中有一圆形闭合圆形线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流 A线圈沿自身所在的平面做匀速运动 B线圈沿自身所在的平面做加速直线运动 C线圈绕任意一条直径做匀速转动
D线圈绕任意一条直径做变速转动
3、如图，开始时距形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场外，另一半在匀强磁场内，若要使线圈中产生感应电流，下列方法中可行的是 A以ab为轴转动 B以oo/为轴转动
C以ad为轴转动（转过的角度小于600） D以bc为轴转动（转过的角度小于600）
4、如图，距形线圈abcd绕oo/轴在匀强磁场中匀速转动，下列说法中正确的是 A线圈从图示位置转过90?的过程中，穿过线圈的磁通量不断减小 B线圈从图示位置转过90?的过程中，穿过线圈的磁通量不断增大
C线圈从图示位置转过180?的过程中，穿过线圈的磁通量没有发生变化 D线圈从图示位置转过360?的过程中，穿过线圈的磁通量没有发生变化
6、在无限长直线电流的磁场中，有一闭合的金属线框abcd，线框平面与直导线ef在同一平面内（如图），当线框做下列哪种运动时，线框中能产生感应电流 A、水平向左运动
B、竖直向下平动 C、垂直纸面向外平动D、绕bc边转动
4.3 法拉第电磁感应定律
（一）知识与技能
1．知道什么叫感应电动势。
2．知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、E=△Φ/△t。 3．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 4．知道E=BLvsinθ如何推得。
5．会用E=n△Φ/△t和E=BLvsinθ解决问题。 （二）过程与方法
通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探究问题的方法。 （三）情感、态度与价值观
1．从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。
2．了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。 教学重点、难点
教学重点：法拉第电磁感应定律。
教学难点：平均电动势与瞬时电动势区别。 教学方法
演示法、归纳法、类比法 教学手段
多媒体电脑、投影仪、投影片。 教学过程 一、基本知识 1、感应电动势
电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象
产生感应电流的条件：线路闭合，闭合回路中磁通量发生变化。 感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势 产生条件：回路中的磁通量发生变化但回路不一定闭合
与什么因素有关：穿过线圈的磁通量的变化快慢（??/?t）有关（由前提节的实验分析可得） 注意：磁通量的大小?;磁通量的变化??;磁通量的变化快慢（??/?t）的区分 2、法拉第电磁感应定律
内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比。 公式：单匝线圈：E=??/?t
多匝线圈：E=n??/?t
适用范围：普遍适用
3、导线切割磁感线时产生的感应电动势
计算公式：E=BL vsin?。?—导线的运动方向与磁感线的夹角。 推导方法：
条件：导线的运动方向与导线本身垂直
适用范围：匀强磁场，导线切割磁感线 单位：1V=1T?1m?1m/s=1Wb/s 4、反电动势
电动机转动时，线圈中也会产生感应电动势，感应电动势总要削弱电源电动势的作用，我们就把感应电动势称为反电动势；其作用是阻碍线圈的转动。教材P12。 电动机在使用时的注意点： 二、例题分析
例1、如图，导体平行磁感线运动，试求产生的感应电动势的大小（速度与磁场的夹角?，导线长度为L）
例2、如右图,电容器的电容为C,两板的间距为d,两板间静止一个质量为m,电量为+q的微粒,电容器C与一个半径为R的圆形金属环相连, 金属环内部充满垂直纸面向里的匀强磁场.试求: ?B/?t等于多少?
例3、如右图, 无限长金属三角形导轨COD上放一根无限长金属导体棒MN,拉动MN使它以速度v向右匀速运动,如果导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体,电阻率都相同,那么MN运动过程中,闭合回路的
A感应电动势保持不变
B感应电动流保持不变 C感应电动势逐渐增大
D感应电动流逐渐增大
三、练习与作业
1、如右图，平行放置的金属导轨M、N之间的距离为L；一金属杆长为2L，一端以转轴o/固定在导轨N上，并与M无摩擦接触，杆从垂直于导轨的位置，在导轨平面内以角速度?顺时针匀速转动至另一端o/脱离导轨M。若两导挥间是一磁感应强度为B ，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，不计一切电阻，则在上述整个转动过程中
A、金属杆两端的电压不断增大 B、o/端的电势总是高于o端的电势 C、两导轨间的最大电压是2BL2?
D、两导轨间的平均电压是271/2BL2?/2?
2、如右图，在磁感应强度为B的匀强磁场中，一直角边长度为a，电阻为R的等腰直角三角形导线框以速度v垂直于斜边方向在纸面内运动，磁场与纸面垂直，则导线框的斜边产生的感应电动势为
，导线框中的感应电流强度为
3、如左图，一边长为a，电阻为R的正方形导线框，以恒定的速度v向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直于线框平面，磁感应强度为B，MN与线框的边成45?角，则在线框进入磁场过程中产生的感应电流的最大值等于
4、如图，长为L的金属杆在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中，沿逆时针方向绕o点在纸面内匀速转动，若角速度为?，则杆两端a、b和o间的电势差U a o=Ubo
5、半径为10cm、电阻为0.2?
的闭合金属圆环放在匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环所在平面，当磁
感应强度为B从零开始随时间t成正比增加时，环中感应电流为0.1A。试写出B与t的关系式（B、t的单位分别取T、s）
6、如图，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场，感应强度为B。一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到右端，电路的固定电阻为R，其余电阻不计，试求MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上的电流强度的平均值及通过的电量。
（一）知识与技能
1．掌握楞次定律的内容，能运用楞次定律判断感应电流方向。 2．培养观察实验的能力以及对实验现象分析、归纳、总结的能力。 3．能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向
4．掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式。 （二）过程与方法
1．通过实践活动，观察得到的实验现象，再通过分析论证，归纳总结得出结论。
2．通过应用楞次定律判断感应电流的方向，培养学生应用物理规律解决实际问题的能力。 （三）情感、态度与价值观
在本节课的学习中，同学们直接参与物理规律的发现过程，体验了一次自然规律发现过程中的乐趣和美的享受，并在头脑中进一步强化“实践是检验真理的唯一标准”这一辩证唯物主义观点。 教学重点、难点
教学重点：1．楞次定律的获得及理解。
2．应用楞次定律判断感应电流的方向。
3．利用右手定则判断导体切割磁感线时感应电流的方向。
教学难点：楞次定律的理解及实际应用。 教学方法
发现法，讲练结合法 教学手段
干电池、灵敏电流表、外标有明确绕向的大线圈、条形磁铁、导线。 教学过程 一、基本知识
(1)选旧干电池用试触的方法查明电流方向与电流表指针偏转方向的关系．
明确：对电流表而言，电流从哪个接线柱流入，指针向哪边偏转．
(2)闭合电路的一部分导体做切割磁感线的情况． a．磁场方向不变，两次改变导体运动方向，如导体向右和向左运动． b．导体切割磁感线的运动方向不变，改变磁场方向．
根据电流表指针偏转情况，分别确定出闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生的感应电流方向．
感应电流的方向跟导体运动方向和磁场方向都有关系．感应电流的方向可以用右手定则加以判定．
右手定则：伸开右手，让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动方向，其余四指指的就是感应电流的方向．
(3)闭合电路的磁通量发生变化的情况：
实线箭头表示原磁场方向，虚线箭头表示感应电流磁场方向． 分析：
(甲)图：当把条形磁铁N极插入线圈中时，穿过线圈的磁通量增加，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反．
(乙)图：当把条形磁铁N极拔出线圈中时，穿过线圈的磁通量减少，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同．
(丙)图：当把条形磁铁S极插入线圈中时，穿过线圈的磁通量增加，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反．
(丁)图：当条形磁铁S极拔出线圈中时，穿过线圈的磁通量减少，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同．
通过上述实验，引导学生认识到：凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的增加；凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的减少．在两种情况中，感应电流的磁场都阻碍了原磁通量的变化．
2、实验结论：楞次定律--感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．
说明：对“阻碍”二字应正确理解．“阻碍”不是“阻止”，而只是延缓了原磁通的变化，电路中的磁通量还是在变化的．例如：当原磁通量增加时，虽有感应电流的磁场的阻碍，磁通量还是在增加，只是增加的慢一点而已．实质上，楞次定律中的“阻碍”二字，指的是“反抗着产生感应电流的那个原因．”
3、应用楞次定律判定感应电流的步骤(四步走)． (1)明确原磁场的方向；
(2)明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少； (3)根据楞次定律，判定感应电流的磁场方向； (4)利用安培定则判定感应电流的方向．
4、推论：当导线切割磁感线时可用右手定则来判定，即大拇指与四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导线的运动方向，则四指的指向为感应电流的方向 二、例题分析
例1、在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图，导轨上放一根导线
ab，磁感线垂直于导轨所在平面。欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动情况可能是
A、匀速向右运动
B、加速向右运动
C、减速向右运动
D、加速向左运动
例2、如图，水平地面上方有正交的匀强磁场和匀强电场，电场竖直
向下，磁场垂直纸面向里，半圆形铝框从直径出于水平位置时开始下落，不计阻力，a、b两端落到地面的次序是
C、a、b同时落地
D、无法判定
例3、如图，电容器PQ的电容为10?F，垂直于回路的磁场的磁感应强度以5?10-3T/s的变化率均匀增加，回路面积为10-2m2。则PQ两极电势差的绝对值为
V。P极所带电荷的种类为
，带电量为
C。 三、练习与作业
1、一根沿东西方向的水平导线，在赤道上空自由落下的过程中，导线上各点的电势
A、东端最高
B、西端最高
C、中点最高
D、各点一样高
2、如右图，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形，设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中
A、线圈中将产生abcd方向的感应电流
B、线圈中将产生adcb方向的感应电流
C、线圈中将产生感应电流的方向先是abcd，后是adcb
D、线圈中无感应电流
3、如右图，一均匀的扁平条形磁铁的轴线与一圆形线圈在同一平面内，磁铁中心与圆心重合。为了在磁铁开始运动时在线圈中得到逆时针方向的感应电流，磁铁的运动方式应是
A、 N极向纸内，S极向纸外，使磁铁绕O点转动 B、S极向纸内，N极向纸外，使磁铁绕O点转动 C、使磁铁在线圈平面内绕O点顺时针转动 D、使磁铁在线圈平面内绕O逆时针转动
4、如右图，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合距形导线框，E是电源，当滑线变阻器R的滑片P自左向右滑行时，线框ab将
A、保持静止不动
B、沿逆时针方向转动 C、沿顺时针方向转动
发生转动，但电源极性不明，无法确定转动方向。
感生电动势和动生电动势
（一）知识与技能 1．知道感生电场。
2．知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。 （二）过程与方法
通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣。 （三）情感、态度与价值观
通过对相应物理学史的了解，培养热爱科学、尊重知识的良好品德。 教学重点、难点
教学重点：感生电动势与动生电动势的概念。
教学难点：对感生电动势与动生电动势实质的理解。 教学方法
讨论法，讲练结合法 教学手段 多媒体课件 教学活动
（一）引入新课
什么是电源？什么是电动势？
电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。
如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么W与q的比值W/q，叫做电源的电动势。用E表示电动势，则：E=w/q
在电磁感应现象中，要产生电流，必须有感应电动势。这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？下面我们就来学习相关的知识。
（二）进行新课
1、感应电场与感生电动势
投影教材图4.5-1，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。
例题：教材P22，例题分析 2、洛伦兹力与动生电动势
（投影）教材P23的〈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．自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端电势高。
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 磁场变强
【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（AC）
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
【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（AB）
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
【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 上运动，速度大小为_2mgR/B2L2_，作用于ab杆上的外力大小为_2mg 巩固练习
1．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将（B）
D．以上情况都可能
2．穿过一个电阻为lΩ的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均2Wb，则（BD）
A．线圈中的感应电动势一定是每秒减少2V B．线圈中的感应电动势一定是2V
C．线圈中的感应电流一定是每秒减少2A D．线圈中的感应电流一定是
3．在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动，如图所示，下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是（C）
A．v1＝v2，方向都向右B．v1＝v2，方向都向左
C．v1>v2，v1向右，v2向左D．v1>v2，v1向左，v2向右
4．如图所示，面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方问垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B=（2+0.2t）T，定值电阻R1=6Ω，线圈电阻R2=4Ω，求：
（1）磁通量变化率，回路的感应电动势；（4V） （2）a、b两点间电压Uab（2.4A）
5．如图所示，在物理实验中，常用“冲击式电流计”来测定通过某闭合电路的电荷量．探测器线圈和冲击电流计串联后，又能测定磁场的磁感应强度．已知线圈匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R，把线圈放在被测匀强磁场中，开始时线圈与磁场方向垂直，现将线圈翻转180°，冲击式电流计测出通过线圈的电荷量为q，由此可知，被测磁场的磁磁感应强度B=__qR/2nS__
6．如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度．两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面．下面对于两管的描述中可能正确的是（AD）
A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的 B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的 C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的 D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的
4.6 互感和自感
一、教学目标： （一）知识与技能
①了解互感和自感现象 ②了解自感现象产生的原因
③知道自感现象中的一个重要概念——自感系数，了解它的单位及影响其大小的因素 （二）过程与方法：
引导学生从事物的共性中发掘新的个性，从发生电磁感应现象的条件和有关电磁感应得规律，提出自感现象，并推出关于自感的规律。会用自感知识分析，解决一些简单的问题，并了解自感现象的利弊以及对它们的防止和利用 （三）情感、态度、价值观
培养学生的自主学习的能力，通过对已学知识的理解实现知识的自我更新，以适应社会对人才的要求
二、重点、难点及解决办法
1．重点：自感现象及自感系数
2．难点：① 自感现象的产生原因分析 ②通、断电自感的演示实验中现象解释 3．解决办法：
通过分析实验电路和直观的演示实验，引导学生运用已学的电磁感应知识进行分析、归纳，再利用电路中的并联规律，从而帮助学生突破本节重点、排除难点。 三．学生活动设计：
启发引导学生利用前面学过的电路知识及电磁感应知识，分析通电自感和断电自感的电路图，预测将会产生的实验现象，然后再通过观察实验现象验证自身的思维，并归纳总结自感现象这一规律产生的原因。
四．教具准备
??通、断电自感演示装置，电池四节（带电池盒）导线若干 五．重点、难点的学习与目标完成过程 引入新课
问题情景：①发生电磁感应的条件是什么？②怎样得到这种条件，也就是让闭合回路中磁通量发生变化？③下面这两种电路中当电键断开和闭合瞬间会发生电磁感应现象吗？如果会发生，它们有什么不同呢？ （一）互感现象
1、基本概念：①互感：②互感现象：③互感电动势：
2、互感的理解： （1）、如右图断开、闭合开关瞬间会发生电磁感应吗？（2）这是互感吗？
小结：互感现象不仅发生与绕在同一铁芯上的两个何相互靠近的电路之间。线圈之间，而且可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。 问题情景：（互感中的能量）另一电路中能量从哪儿来的？ 小结：互感现象可以把能量从一个电路传到另一个电路。 3、互感的应用和防止：
（二）自感现象
1、问题情景：由电流的磁效应可知，线圈通电后周围就有磁场产生，电流变化，则磁场也变化，那么对于这个线圈自身来说穿过它的磁通量在此过程中也发生了变化。是否此时也发生了电磁感应现象呢？我们通过实验来解决这个问题。 2、演示实验：
实验1 （演示P25实验）出示自感演示器，通电自感。
提出问题：闭合S瞬间，会有什么现象呢？引导学生做预测，然后进行实验。（实验前事先闭合开关S，调节变阻器R和R1使两灯正常发光，然后断开开关，准备好实验）。开始做实验，闭合开关S，提示学生注意观察现象
观察到的现象：在闭合开关S瞬间，灯A2立刻正常发光，A1比A2迟一段时间才正常发光。 学思考现象原因。请学生分析现象原因。
总结：由于线圈L自身的磁通量增加，而产生了感应电动势，这个感应电动势总是阻碍磁通量的变化，既阻碍线圈中电流的变化，故通过A1的电流不能立即增大，灯A1的亮度只能慢慢增加，最终与A2相同。 实验2（演示课本P26实验）断电自感
先给学生几分钟时间看课本实验，预测实验现象，是回答课本思考与讨论问题。 3．结论：
小结：线圈中电流发生变化时，自身产生感应电动势，这个感应电动势阻碍原电流的变化。 自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。 自感电动势：自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。 4.磁场的能量
问题情景：在图4.6---4中,开关断开后,灯泡的发光还能持续一段时间,有时甚至比开关断开前更亮,这时
灯泡的能量是从哪里来的呢?
教师引导学生分析，电源断开以后，线圈中电流不会立即消失，这时的电流仍然可以做功，说明线圈
储存能量。当开关闭合时，线圈中的电流从无到有，其中的磁场也是从天到有，这可以看作电源把能量输送到磁场，储存在磁场中。这里我们知识一个合理的假设，有关电磁场能量的直接式样验证，要在我们认识了电磁波之后才有可能。 5．自感现象的理解：
线圈中电流的变化不能在瞬间完成，即不能“突变”。也可以说线圈能体现电的惯性 6．自感的应用与防止：
应用：日光灯 防止：变压器、电动机 （三）自感系数
问题情景：我们都知道感应电动势的大小与回路中磁通量变化的快慢有关，而自感现象中的自感电动势是感应电动势的一种，那么就是说，自感电动势也应正比于穿过线圈的磁通量的变化率，即：E∝△Φ／△t，而磁场的强弱又正比于电流的强弱，即磁通量的变化正比于电流的变化。所以也可以说，自感电动势正比于电流的变化率。即E∝△I／△t写成等式即：E=L△I／△t
2.自感系数，简称自感或电感，用字母L表示。影响因素：形状、长短、匝数、有无铁芯。 3．单位：亨利
常用单位：毫亨（mH）
微亨（μH） （四）实例探究
【例1】如图所示，电路甲、乙中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡D发光。则（AD）
A．在电路甲中，断开S，D将逐渐变暗
B．在电路甲中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路乙中，断开S，D将渐渐变暗
D．在电路乙中，断开S，D将变得更亮，然后渐渐变暗
【例2】如图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为零。电键K
是合上的，在K断开后，分析：
（1）若R1＞R2，灯泡的亮度怎样变化？ （2）若R1＜R2，灯泡的亮度怎样变化？ 巩固练习
1．下列关于自感现象的说法中，正确的是（ACD）
A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反 C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关 D．加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大 2．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是（D） A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大 B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零 C．线圈中电流变化越快，自感系数越大
D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定
4．如图所示，L为一个自感系数大的自感线圈，开关闭合后，小灯能正常发光，那么闭合开关和断开开关的瞬间，能观察到的现象分别是（A）
A．小灯逐渐变亮，小灯立即熄灭 B．小灯立即亮，小灯立即熄灭
C．小灯逐渐变亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭 D．小灯立即亮，小灯比原来更亮一下再慢慢熄灭 六、课堂小结
１、自感现象是电磁感应现象中特殊情形，它的产生原因是由于通过导体自身的电流发生变化． ２、自感电动势的大小与电流变化快慢和自感系数有关，它总是阻碍导体中电流的变化。 七、布置作业：
（一）知识与技能
1．知道涡流是如何产生的。
2．知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用和防止。 3．知道电磁阻尼和电磁驱动。 （二）过程与方法
培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。 （三）情感、态度与价值观
培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。 教学重点、难点 教学重点
1．涡流的概念及其应用。
2．电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。 ★教学难点
电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。 教学方法
通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验 教学手段
电机、变压器铁芯、演示涡流生热装置（可拆变压器）、电磁阻尼演示装置（示教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁），电磁驱动演示装置（U形磁铁、能绕轴转动的铝框）。 教学活动
（一）引入新课
出示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点？ 它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。
为什么要这样做呢？用一个整块的金属做铁心不是更省事儿？学习了涡流的知识，同学们就会知道其中的奥秘。
（二）进行新课 1、涡流
［演示1］涡流生热实验。
在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2mm的铁板，铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。在原线圈接交流电。几分钟后，让学生摸摸铁芯和铁板，比较它们的温度，报告给全班同学。
为什么铁芯和铁板会发热呢？原来在铁芯和铁板中有涡流产生。安排学生阅读教材，了解什么叫涡流？
当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。
课件演示，涡流的产生过程，增强学生的感性认识。
因为铁板中的涡流很强，会产生大量的热。而铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大为减弱，涡流产生的热量也减少。 2、电磁阻尼
阅读教材30页上的“思考与讨论”，分组讨论，然后发表自己的见解。 导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力的方
碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。
［演示2］电磁阻尼。
按照教材“做一做”中叙述的内容，演示电表指针在偏转过程中受到的电磁阻尼现象。
［演示3］如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到某高度后释放，磁铁能振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一固定线圈，磁铁会很快停下来。上述现象说明了什么？
当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开，也就是磁铁振动时除了空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，安培阻力较相对较大，因而磁铁会很快停下来。 3、电磁驱动
［演示4］电磁驱动。
演示教材31页的演示实验。引导学生观察并解释实验现象。
磁场相对于导体运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种现象称为电磁驱动。
交流感应电动机就是应用电磁驱动的原理工作的。简要介绍交流感应电动机的工作过程。 （四）实例探究
【例1】如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是（AD）
A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快 B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快 C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大
1．如图所示，一块长方形光滑铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动，则（B）
A．铝环的滚动速度将越来越小 B．铝环将保持匀速滚动
C．铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极
D．铝环的运动速率会改变，但运动方向将不会发生改变
2．如图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（BD）
A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于h B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h
3．如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是（CD）
4．如图所示，圆形金属环竖直固定穿套在光滑水平导轨上，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线在圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过环过程中，做___减速___运动．（选填“加速”、“匀速”或“减速”）
5．如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B．不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（B）
A．A、B两点在同一水平线
B．A点高于B点
C．A点低于B点
D．铜环将做等幅摆动
1、认真阅读教材。
2、思考并完成“问题与练习”中的习题。
3、收集“涡流的利用和防止”方面的资料，课后交流。
交变电流 5．1
（一）知识与技能
1．使学生理解交变电流的产生原理，知道什么是中性面。 2．掌握交变电流的变化规律及表示方法。
3．理解交变电流的瞬时值和最大值及中性面的准确含义。 （二）过程与方法
1．掌握描述物理量的三种基本方法（文字法、公式法、图象法）。
2．培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形的能力。 3．培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。 （三）情感、态度与价值观
通过实验观察，激发学习兴趣，培养良好的学习习惯，体会运用数学知识解决物理问题的重要性 教学重点、难点 重点
交变电流产生的物理过程的分析。 难点
交变电流的变化规律及应用。 教学方法
演示法、分析法、归纳法。 教学手段
手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大的电流表 教学过程
（一）引入新课
出示单相交流发电机，引导学生首先观察它的主要构造。
演示：将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路。当线框快速转动时，观察到什么现象?
这种大小和方向都随时间做周期性变化电流，叫做交变电流。
（二）进行新课 1、交变电流的产生
为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？
多媒体课件打出下图。当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时，哪些边切割磁感线?
当ab边向右、cd边向左运动时，线圈中感应电流的方向 沿着a→b→c→d→a方向流动的。 当ab边向左、cd边向右运动时，线圈中感应电流的方向如何? 感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动的。
线圈平面与磁感线平行时，ab边与cd边线速度方向都跟磁感线方向垂直，即两边都垂直切割磁感线，此时产生感应电动势最大。
线圈转到什么位置时，产生的感应电动势最小?
当线圈平面跟磁感线垂直时，ab边和cd边线速度方向都跟磁感线平行，即不切割磁感线，此时感应电动势为零。
利用多媒体课件，屏幕上打出中性面概念：
（1）中性面——线框平面与磁感线垂直的位置。
（2）线圈处于中性面位置时，穿过线圈Φ最大，但
（3）线圈越过中性面，线圈中I感方向要改变。线圈转一周，感应电流方向改变两次。 2．交变电流的变化规律
设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω。经过时间t，过的角度是ωt，ab边的线速度v的方向跟磁感线方向间的夹于ωt，如右图所示。设ab边长为L1，bc边长L2，磁感应强B，这时ab边产生的感应电动势多大?
eab=BL1vsinωt = BL1·
线圈转角也等度为
ωsinωt =BL1L2sinωt
此时整个线框中感应电动势多大?
e=eab+ecd=BL1L2ωsinωt
若线圈有N匝时，相当于N个完全相同的电源串联，e=NBL1L2ωsinωt，令Em=NBL1L2ω，叫做感应电动势的峰值，e叫做感应电动势的瞬时值。
根据部分电路欧姆定律，电压的最大值Um=ImR，电压的瞬时值U=Umsinωt。
电动势、电流与电压的瞬时值与时间的关系可以用正弦曲线来表示，如下图所示：
3．几种常见的交变电波形
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下几个问题：
1．矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流。 2．从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=NBSωsinωt，感应电动势的最大值为Em=NBSω。
3．中性面的特点：磁通量最大为Φm，但e=0。 （四）实例探究
交变电流的图象、交变电流的产生过程
【例1】一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化如图所示。下面说法中正确的是 （
A．t1时刻通过线圈的磁通量为零
B．t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C．t3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D．每当e转换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大
交变电流的变化规律
【例2】在匀强磁场中有一矩形线圈，从中性面开始绕垂直于磁感线的轴以角速度ω匀速转动时，产生的交变电动势可以表示为e=Emsinωt。现在把线圈的转速增为原来的2倍，试分析并写出现在的交变电动势的峰值、交变电动势的瞬时值表达式，画出与其相对应的交变电动势随时间变化的图象。
分析物理图象的要点： 一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”、看“截距”、看“面积”、看“拐点”，并理解其物理意义。
二变：掌握“图与图”“图与式”和“图与物”之间的变通关系。 三判：在此基础上进行正确的分析和判断。 综合应用
【例3】 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=2 T，匝数n=6的矩形线圈abcd绕中心轴OO′匀速转动，角速度ω=200 rad/s。已知ab=0.1 m，bc=0.2 m，线圈的总电阻R=40Ω，试求：
（1）感应电动势的最大值，感应电流的最大值；
（2）设时间t=0时线圈平面与磁感线垂直，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（3）画出感应电流的瞬时值i随ωt变化的图象；
（4）当ωt=30°时，穿过线圈的磁通量和线圈中的电流的瞬时值各是多大？
（5）线圈从图示位置转过解析：
的过程中，感应电动势的平均值是2
描述交变电流的物理量
（一）知识与技能
1．理解什么是交变电流的峰值和有效值，知道它们之间的关系。
2．理解交变电流的周期、频率以及它们之间的关系。知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小。
（二）过程与方法
能应用数学工具描述和分析处理物理问题。 （三）情感、态度与价值观
让学生了解多种电器铭牌，介绍现代科技的突飞猛进，激发学生的学习热情 教学重点、难点 重点
交变电流有效值概念。 难点
交变电流有效值概念及计算。 教学方法 实验、启发 教学手段
多媒体课件
电源、电容器、灯泡“6 V，0.3 A”、幻灯片、手摇发电机 教学过程
（一）引入新课
矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，在线圈中产生了正弦交变电流。如何描述交变电流的变化规律呢？
可以用公式法描述。从中性面开始计时，得出
瞬时电动势：e=Emsinωt
瞬时电流：i=Imsinωt 瞬时电压：u=Umsinωt
其中Em=NBSω
交变电流的大小和方向都随时间做周期性变化，只用电压、电流描述不全面。这节课我们学习表征正弦交变电流的物理量。
（二）进行新课 1．周期和频率
请同学们阅读教材，回答下列问题： （1）什么叫交变电流的周期？ （2）什么叫交变电流的频率？ （3）它们之间的关系是什么？
（4）我国使用的交变电流的周期和频率各是多大？
交变电流完成一次周期性的变化所用的时间，叫做交变电流的周期，用T表示。 交变电流在1 s内完成周期性变化的次数，叫做交变电流的频率，用f表示。
我国使用的交变电流频率f=50 Hz，周期T=0。02 s。
2．交变电流的峰值（Em，Im，Um）
交变电流的峰值是交变电流在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示交变电流的电流或电压变化幅度。
［演示］电容器的耐压值
将电容器（8 V，500μF）接在学生电源上充电，接8 V电压时电容器正常工作，接16 V电压时，几分钟后闻到烧臭味，后听到爆炸声。
电容器的耐压值是指能够加在它两端的最大电压，若电源电压的最大值超过耐压值，电容器可能被击穿。但是交变电流的最大值不适于表示交变电流产生的效果，在实际中通常用有效值表示交变电流的大小。
思考与讨论：
0～0.2s、0.2～0.5s、0.5～0.8s、0.8～1s这四个阶段电流大小不变化，分别计算出热量，然后加起来。由Q?IRt解得Q1?0.2J；Q2?1.2J；Q3?1.2J；Q4?0.2J
所以，1s内电阻R中产生的热量为
Q?0.2?1.2?1.2?0.2?2.8J
由Q?IRt解得，I?
?2.8A=1.67A Rt
2．有效值（E、I、U）
让交变电流和直流电通过同样的电阻，如果它们在相同时间内产生热量相等，把直流电的值叫做交变电流的有效值。通常用大写字母U、I、E表示有效值。
正弦交变电流的最大值与有效值有以下关系：
（1）各种使用交变电流的电器设备上所示值为有效值。 （2）交变电流表（电压表或电流表）所测值为有效值。 （3）计算交变电流的功、功率、热量等用有效值。 （三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下几个问题：
1．表征交变电流的几个物理量：周期和频率、峰值和有效值。 2．交变电流的周期与频率的关系：T=
3．正弦式交变电流最大值与有效值的关系：
（四）实例探究
【例1】表示交变电流随时间变化图象如图所示，则交变电流有效值为（
B．5 A D．3.5 A
【例2】交流发电机矩形线圈边长ab=cd=0.4 m，bc=ad=0.2 m，共50匝，线圈电阻r=1 Ω，线圈在B=0.2 T的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO′以匀速转动，外接电阻9Ω，如图所示。求：
（1）电压表读数；
（2）电阻R上电功率。
电感和电容对交变电流的影响
（一）知识与技能
1．理解为什么电感对交变电流有阻碍作用。
2．知道用感抗来表示电感对交变电流阻碍作用的大小，知道感抗与哪些因素有关。 3．知道交变电流能通过电容器.知道为什么电容器对交变电流有阻碍作用。
4．知道用容抗来表示电容对交变电流的阻碍作用的大小.知道容抗与哪些因素有关。 （二）过程与方法
1．培养学生独立思考的思维习惯。
2．培养学生用学过的知识去理解、分析新问题的习惯。 （三）情感、态度与价值观
培养学生有志于把所学的物理知识应用到实际中去的学习习惯。 教学重点、难点 重点
1．电感、电容对交变电流的阻碍作用。 2．感抗、容抗的物理意义。 难点
1．感抗的概念及影响感抗大小的因素。 2．容抗概念及影响容抗大小的因素。 教学方法
实验法、阅读法、讲解法。 教学手段
双刀双掷开关、学生用低压交直流电源、灯泡（6 V、0.3 A）、线圈（用变压器的副线圈）、电容器（“103 μF、15 V”与“200 μF、15 V”）2个、两个扼流圈、投影片、投影仪 教学过程
（一）引入新课
在直流电路中，影响电流跟电压关系的只有电阻。在交变电流路中，影响电流跟电压关系的，除了电阻外，还有电感和电容。电阻器、电感器、电容器是交变电流路中三种基本元件。这节课我们学习电感、电容对交变电流的影响。
（二）进行新课
1．电感对交变电流的阻碍作用
［演示］电阻、电感对交、直流的影响。实验电路如下图甲、乙所示：
演示甲图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度 灯的亮度相同。说明电阻对交流和直流的阻碍作用相同。
演示乙图，电键分别接到交、直流电源上，引导学生观察两次灯的亮度
电键接到直流上，亮度不变；接到交流上时，灯泡亮度变暗。说明线圈对直流电和交变电流的阻碍作用不同。
线圈对直流电的阻碍作用只是电阻；而对交变电流的阻碍作用除了电阻之外，还有电感.为什么会产生这种现象呢？
由电磁感应的知识可知，当线圈中通过交变电流时，产生自感电动势，阻碍电流的变化。
电感对交变电流阻碍作用的大小，用感抗来表示。感抗的大小与哪些因素有关？请同学们阅读教材后回答。
感抗决定于线圈的自感系数和交变电流的频率。线圈的自感系数越大，自感作用就越大，感抗就越大；交变电流的频率越高，电流变化越快，自感作用越大，感抗越大。
线圈在电子技术中有广泛应用，有两种扼流圈就是利用电感对交变电流的阻碍作用制成的。出示扼流圈，并介绍其构造和作用。
（1）低频扼流圈
构造：线圈绕在闭合铁芯上，匝数多，自感系数很大。
作用：对低频交变电流有很大的阻碍作用。即“通直流、阻交流”。 （2）高频扼流圈
构造：线圈绕在铁氧体芯上，线圈匝数少，自感系数小。
作用：对低频交变电流阻碍小，对高频交变电流阻碍大。即“通低频、阻高频”。 2．交变电流能够通过电容器
［演示］电容对交、直流的影响。实验电路如图所示：
开关S分别接到直流电源和交变电流源上，观察现象
接通直流电源，灯泡不亮；接通交变电流源，灯泡亮了。说明了直流电不能够通过电容器，交变电流能够“通过”电容器。
电容器的两极板间是绝缘介质，为什么交变电流能够通过呢？用CAI课件展示电容器接到交变电流源上，充、放电的动态过程。强调自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质，只是当电源电压升高时电容器充电，电荷向电容器的极板上集聚，形成充电电流；当电源电压降低时电容器放电，电荷从电容器的极板上放出，形成放电电流。电容器交替进行充电和放电，电路中就有了电流，表现为交流通过了电容器。
3．电容器对交变电流的阻碍作用 ［演示］电容器对交变电流的影响
将刚才实验电路中“1000 μF，15 V”的电容器去掉，观察灯泡的亮度，说明了什么道理？ 灯泡的亮度变亮了。说明电容器对交变电流也有阻碍作用。
的确是这样。物理上用容抗来表示电容器对交变电流阻碍作用的大小。容抗跟哪些因素有关呢？请同学们阅读教材后回答。
容抗决定于电容器电容的大小和交变电流的频率.电容越大，在同样电压下电容器容纳电荷越多，因此充放电的电流越大，容抗就越小；交变电流的频率越高，充放电进行得越快，充放电电流越大，容抗越小.即电容器的电容越大，交变电流频率越高，容抗越小。电容器具有“通交流、隔直流”“通高
频、阻低频”的特点。
介绍电感、电容的广泛存在。 （三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下几个问题：
1．由于电感线圈中通过交变电流时产生自感电动势，阻碍电流变化，对交变电流有阻碍作用.电感对交变电流阻碍作用大小用感抗来表示.线圈自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗越大，即线圈有“通直流、阻交流”或“通低频，阻高频”特征.
2．交变电流“通过”电容器过程，就是电容器充放电过程.由于电容器极板上积累电荷反抗自由电荷做定向移动，电容器对交变电流有阻碍作用.用容抗表示阻碍作用的大小.电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小.故电容器在电路中有“通交流、隔直流”或“通高频、阻低频”特征。
（四）实例探究
电感对交变电流的影响
【例1】如图所示电路中，L为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零。电压表内阻无限大，交流电源的电压u=2202sin10πt V。若保持电压的有效值不
电源频率改为25Hz，下列说法中正确的是
A．电流表示数增大
B．电压表示数减小 C．灯泡变暗
D．灯泡变亮
电感和电容对交变电流的影响
【例2】图所示是电视机电源部分的滤波装置，当输入端输入含有直流成分、交流低频成分的电流后，能在输出端得到较稳定的直流电，试分析其工作原理及各电容和电感的作用。
（五）巩固练习
1．关于低频扼流圈，下列说法正确的是
A．这种线圈的自感系数很小，对直流有很大的阻碍作用
B．这种线圈的自感系数很大，对低频电流有很大的阻碍作用
C．这种线圈的自感系数很大，对高频交流的阻碍作用比低频交流的阻碍作用更大
D．这种线圈的自感系数很小，对高频交流的阻碍作用很大而对低频交流的阻碍作用很小
2．在图所示电路中，u是有效值为200 V的交流电源，C是电容器，R是电阻.关于交流电压表的示数，下列说法正确的是
A．等于220 V
B．大于220 V C．小于220 V
3．在图所示的电路中，a、b两端连接的交流电源既含高频交流，又含低频交流；L是一个25 mH的高频扼流圈，C是一个100 pF的电容器，R是负载电阻，下列说法中正确的是
A.L的作用是“通低频，阻高频”
D.通过R的电流中，低频电流所占的百分比远远大于高频交流所占的百分比
4．如图所示，交变电流电压的瞬时表达式u=311sin157t V时，三个电流表的示数相同，若电源电压改为u′=sin314t V时，则
的示数减小 B C
（一）知识与技能
1．知道变压器的构造，了解变压器的工作原理。
2．理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。 （二）过程与方法
在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力。 （三）情感、态度与价值观
1．使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的。 2．培养学生实事求是的科学态度。 教学重点、难点 重点
探究变压比和匝数比的关系。 难点
探究变压比和匝数比的关系。 教学方法
实验探究法、阅读法、讲解法。 教学手段
学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡 教学过程
（一）引入新课
在实际应用中，常常需要改变交流的电压.大型发电机发出的交流，电压有几万伏，而远距离输电却需要高达几十万伏的电压。各种用电设备所需的电压也各不相同。电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 V的电压，机床上的照明灯需要36 V的安全电压。一般半导体收音机的电源电压不超过10 V，而电视机显像管却需要10000 V以上的高电压。交流便于改变电压，以适应各种不同需要。变压器就是改变交流电压的设备。这节课我们学习变压器的有关知识。
（二）进行新课 1．变压器的原理 思考与讨论：
按上图所示连接好电路，接通电源，观察灯泡是否发光。
两个线圈并没有直接接触，灯泡为什么亮了呢？这个实验说明了什么？
当一个线圈中同交变电流时，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场在另一个线圈中激起感生
电场，从而产生感生电动势，灯泡中有了感应电流，故灯泡发光。
实验说明，通过互感现象，电源的能量可以从一个线圈传输给另一个线圈。 变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成的。 一个线圈跟电源连接，叫原线圈（初级线圈），另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（次级线圈）。两个线圈都是绝缘导线绕制成的。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。
画出变压器的结构示意图和符号，如下图所示：
互感现象时变压器工作的基础。在原线圈上加交变电压U1，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量。这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要引起感应电动势。如副线圈是闭合的，在副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中同样引起感应电动势。副线圈两端的电压就是这样产生的。所以，两个线圈并没有直接接触，通过互感现象，副线圈也能够输出电流。
变压器线圈两端的电压与匝数有何关系呢？下面我们通过实验来探究。 目的：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 器材：可拆变压器，学生电源，多用电表，导线若干 实验步骤：
（1）按图示电路连接电路
（2）原线圈接低压交流电源6V，保持原线圈匝数n1不变，分别取副线圈匝数n2=用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。
（3）原线圈接低压交流电源6V，保持副线圈匝数n2不变，分别取原线圈匝数n1=用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。
n1，n1，2 n1，2
n2，n2，2 n2，2
注意事项：（1）连接好电路后，同组同学分别独立检查，然后由老师确认，电路连接无误才能接通电源。
（2）注意人身安全。只能用低压交流电源，电源电压不能超过12V
（3）使用多用电表交流电压档测电压时，先用最大量程测试，然后再用适当的挡位进行测量。
2．电压与匝数的关系
电流通过变压器线圈是会发热，铁芯在交变磁场的作用下也会发热。所以，变压器工作时存在能量损失。没有能量损失的变压器叫做理想变压器。
，只适用于理想变压器。实际上变压器的?
工作效率都很高，在一般的计算中，可以把实际变压器视为理想变压器。
理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率有什么关系？ 因为理想变压器没有能量损失，所以P出=P入
若理想变压器只有一个副线圈，则原副线圈中的电流I1与I2有什么关系？ 据P出=U2I2，P入=U1I1及P出=P入得：U2I2=U1I1
上式是理想变压器只有一个副线圈时，原副线圈中的电流比公式。
如果副线圈的电压高于原线圈的电压，这样的变压器叫升压变压器；如果副线圈的电压低于原线圈的电压，这样的变压器叫降压变压器。
升压变压器，n2＞n1，降压变压器，n2＜n1。 升压变压器，I2I1。
在绕制升压变压器原副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好，还是细一些好？降压变压器呢？
因为升压变压器，I2I1，所以副线圈导线要比原线圈导线粗一些。
课后请大家阅读教材47页“科学漫步”，了解互感器的工作原理和应用。 （三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下内容：
1．变压器主要由铁芯和线圈组成。
2．变压器可改变交变电的电压和电流，利用了原副线圈的互感现象。 3．理想变压器：没有能量损失的变压器，是理想化模型。有
P输出=P输入
（四）实例探究
理想变压器基本规律
【例1】一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列的哪个物理量不一定相等 （
） A．交流的频率
B．电流的有效值 C．电功率
D．磁通量变化率 理想变压器的综合应用
【例2】如图所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在
原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则
A．保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大 B．保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗功率减小 C．保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大
D．保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大 【例3】如图所示，接于理想变压器的四个灯泡规格相同，且全部正常发光，求三个线圈的匝数比n1∶n2∶n3.
（五）巩固练习
1．理想变压器的原线圈的匝数为110匝，副线圈匝数为660匝，若原线圈接在6 V的电池上，则副线圈两端电压为
D.0 V 2．当理想变压器副线圈空载时，副线圈的
） A.负载电阻为0
B.输出电流为0 C.两端电压为0
D.输出功率为0
3．理想变压器原、副线圈的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们的关系，正确的是
A.I2由I1决定
B.U2与负载有关 C.P1由P2决定
D.U1由U2决定
4．一理想变压器原线圈接交流、副线圈接电阻，下列哪些方法可使输入功率增加为原来的2倍
A.次级线圈的匝数增加为原来的2倍 B.初级线圈的匝数增加为原来的2倍 C.负载电阻变为原来的2倍
D.副线圈匝数和负载电阻均变为原来的2倍
5．用理想变压器给负载R供电，下列哪些办法可以减小变压器原线圈中的电流
A．增加原线圈的匝数
B．增加副线圈的匝数
C．减小负载电阻R的数值
D．增加负载电阻R的数值
6．在图所示的电路中，理想变压器的变压比为2∶1，四个灯泡完全相同，若已知灯泡L3和L4恰能正常工作，那么
A. L1和L2都能正常工作 B.L1和L2都不能正常工作
C.L1和L2中只有一个能正常工作 D.条件不足，无法判断
7．如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接有相同的白炽灯，原、副线圈的匝数比为n1∶n2=2∶1，电源电压为U，求B灯两端的电压UB为多少?
8．如图中所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比
n1∶n2=2∶1，交流电源电压U1=220 V，F为熔断电流为I0=1.0 A的保险丝，负载为一可变电阻.
（1）当电阻R=100 Ω时，保险丝能否被熔断?
（2）要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少?变压器输出的电功率不能超过多少?
电能的输送
（一）知识与技能
1．知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程。 2．知道降低输电损耗的两个途径。 3．了解电网供电的优点和意义。 （二）过程与方法
通过思考、讨论、阅读，培养学生阅读、分析、综合和应用能力 （三）情感、态度与价值观
1．培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度。
2．介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情。 教学重点、难点 重点
找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少功率与电压损失。 难点
理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU。 教学方法
自学讨论法、阅读法、讲解法。 教学手段 多媒体课件 教学过程
（一）引入新课
人们常把各种形式的能（如水流能、燃料化学能、核能）先转化为电能再进行传输，这是因为电能可以通过电网来传输，那么电能在由电厂传输给用户过程中要考虑什么问题？这节课我们就来学习远距离输电的知识，请同学们认真仔细地阅读教材，回答老师提出的下列问题
（二）进行新课
1．降低输电损耗的两个途径 1、输送电能的基本要求是什么？
输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济。可靠，是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。保质，就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。经济是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。
2、远距离大功率输电面临的困难是什么？
在输电线上有功率损失。
3、输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低输电损耗的两个途径是什么？
由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了。这是输电线上功率损失的主要原因。
设输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为ΔP=I2r.
根据功率损失的表达式ΔP=I2r可知，要减少输电线上的功率损失，有两种方法：其一是减小输电线的电阻；其二是减小输电电流。 4、如何减小输电线的电阻呢？
根据电阻定律可知r=ρ
，要减小输电线的电阻r，可采用下述方法： S
①减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线.
②减小输电线的长度l不可行，因为要保证输电距离. ③增加导线的横截面积，可适当增大横截面积。太粗不可能，既不经济又架设困难。 ．．．．．．
5、如何减小输电线中的电流呢？阅读并回答教材49页“思考与讨论”中的问题。
在输电功率一定的条件下，根据P=UI可知，要减小输电线中的电流I，必须提高输电电压U，这就是采用高压输电的道理。
6、以上两个途径中，哪一个对于降低输电线路的损耗更有效？举例说明。
采用高压输电。在输电电流一定的情况下，线路电阻减为原来的一半，线路中损耗的功率减为原来的的
。在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，线路中的电流减为一半，而损耗的功率减为原来2
7、大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？
在发电机处用升压变压器升高电压，在用户处用降压变压器降低电压.
投影片展示我国远距离高压输电情况及远距离高压输电的原理。如下图所示。
设发电机的输出功率为P，则功率损失为 ΔP=I22R
用户得到的功率为P用=P-ΔP.
输电线路上的电压损失为：ΔU=I2R，则U3=U2-ΔU. 8、目前，我国常用的远距离输电采用的电压有哪几种？
有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用500 kV的超高压，西北电网正在建设750kV的线路。 9、是不是输电电压越高越好？为什么？
不是。电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。
2．电网供电
10、采用电网供电的优点是什么？
可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。
某交流发电机输出功率为5×10.5 W，输出电压为U=1.0×10.3 V，假如输电线的总电阻R=10 Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U=380 V.
（1）画出输电线路的示意图（下图）。（标明各部分的符号）
（2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压器是理想变压器）
（三）课堂总结、点评
通过本节学习，主要学习以下问题：
1．降低输电损耗的两个途径：减小线路电阻和减小输电电流。减小输电电流是最有效的途径。 远距离输电线路上，P损=I2r=
，其中（I=
）。采用高压输电可以达到减小输电电流的目的。
2．电网供电的优点
（四）实例探究 高压输电的优点
【例1】远距离输送交变电流都采用高压输电。我国西北电网正在建设750kV线路。采用高压输电的优点是
A．可节省输电线的铜材料
B．可根据需要调节交流电的频率 C．可减少输电线上的能量损耗
D．可加快输电的速度
远距离输电的过程
【例2】某小型水电站发电机输出的电功率为100 kW，输出电压
250 V，现准备向远处输电，所用输电线的总电阻为8 Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，用户获得220 V电压.求应选用匝数比为多大的升压变压器和降压变压器？（理想变压器）
（五）巩固练习
1．在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是
A．使输电线粗一些
B．减短输电线长度 C．减少通电时间
D．采用高压输电
2．远距离输送一定功率的交变电流，若输电电压提高到原来的n倍，则下列说法中正确的是
A．输电线上的电流变为原来的n倍 B．输电线上的电压损失变为原来的1/n2 C．输电线上的电功率损失变为原来的1/n
D．若输电线上的电功率损失不变，输电线路长度可变为原来的n2倍
3．下列关于减小远距离输电导线上热损耗的说法中，正确的是
A．因为热功率P=，所以应降低输送电压，增大输电导线电阻，才能减小输电导线上的热损
B．因为热功率P=IU，所以应采用低电压、小电流输电，才能减小输电导线上的热损耗
C．因为热功率P=I2R，所以可采用减小输电线电阻或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗
D．以上说法均不正确
4．发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至学校的输电导线的总电阻为R，通过导线的电流为I，学校得到的电压为U2，则输电导线上损耗的功率可表示为
(U1?U2)2B．
D．I（U1-U2）
一、知识梳理
1．交变电流的产生：线圈在匀强磁场中绕_______于磁场的轴匀速转动，产生按_______规律变化的电流。线圈转至中性面时，穿过线圈的磁通量______，而感应电动势________。
2．表征交变电流的物理量：周期T，频率f，关系_________；峰值：Em、Im、Um；有效值：E、I、U
3．正弦交变电流的变化规律：
瞬时值表达：e=______________，i=______________，u=____________ 峰值：Em=__________；
正弦交变电流有效值与峰值的关系：E=__________，I=____________，U=_____________ 4．电感电容对交变电流的影响：电感作用：________________________；电容作用：________________________
5．理想变压器：原理：______________；原副线圈输入输出功率的关系：__________；电压与匝数的关系：_________；电流与匝数的关系：只有一个副线圈时，___________；有多个副线圈时，________________
6．远距离输电：导线上的功率损失?P?_________________；导线上的电压损失?U?______________
二、专题讲练
交变电流的四值
交变电流的四值是指：瞬时值、峰值、有效值、平均值
1、瞬时值：反映不同时刻交变电流的大小和方向，正弦交流瞬时值表达式为：
e?Emsin?t，i?Imsin?t。应当注意必须从中性面开始。
生活中用的市电电压为220V，其峰值为______V，频率为____HZ，所以其电压瞬时值的表达式为u=__________V。
针对练习1、有一正弦交流电源，电压有效值U=120V，频率为f=50Hz向一霓虹灯供电，若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为U0=602V，试估算在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？
针对练习2、交流发电机的线圈从平行磁场的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V，那么当线圈转过30°时交流电压的瞬时值为_________V。
2．峰值：它是瞬时值的_____值，它反映的是交变电流大小的变化范围，当线圈平面跟磁感线平行时，交流电动势最大，Em?______（转轴垂直于磁感线）。电容器接在交流电路中，则交变电压的峰值不能超过电容器的耐压值。
针对练习3、 一只氖管的起辉电压为50V ，把它接在u = 50sin314tV的交变电源上，在一个交变电压的周期内，氖管的发光时间为（
D．0.005s 3、有效值：交变电流的有效值是根据电流的______规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的____相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。
正弦交流电的有效值跟最大值之间的关系是：U?_______，I?_________
对于非正弦交变电流的有效值以上关系不成立，应根据定义来求。通常所说交流电压、电流是用电压表、电流表测得的，都是指________。用电器上所标电压、电流值也是指______。在计算交变电流通过导体产生热量、热功以及确定保险丝的熔断电流时，只能用_________。
针对练习4、通过某电阻的周期性交变电流的图象如图所示。求该交变电流的有效值I。
4、平均值：它是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值。其量值可用法拉第电磁感应定律?N·
来求，特殊地，当线圈从中性面转过90度的过程中，有?t
Em。计算平均值切忌用算术平均法即E?
平均值不等于有效值。
针对练习5、如图所示，求线圈由图示位置转过60°角的过程中，通过线圈某一横截面的电量。
针对练习6、交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为ω，线圈内电阻为r，外电路电阻为R。当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中，求：
⑴通过R的电荷量q为多少？ ⑵R上产生电热QR为多少？ ⑶外力做的功W为多少？
感抗和容抗（统称电抗）
1、感抗表示电感对交变电流的阻碍作用，其特点是“通直流，阻交流”、“通低频，阻高频”。 2、容抗表示电容对交变电流的阻碍作用，其特点是“通交流，隔直流”、“通高频，阻低频”。 针对练习7、 左右两个电路都是从左端输入信号，从右端输出信号。左图中输入的是高频、低频混合的交流信号，要求只输出低频信号；右图中输入的是直流和低频交
流的混合信号，要求只输出低频交流信号。那么C1、C2中哪个该用大电容？哪个该用小电容？
针对练习8、对于如图所示的电路，下列说法正确的A．双刀双掷开关S接上部时，灯泡亮度较大 B．双刀双掷开关S接下部时，灯泡亮度较大
C．双刀双掷开关S接下部，同时将电感线圈的L的在抽出的过程中，灯泡亮度变大
D．双刀双掷开关S接下部，同时将电感线圈的L的在抽出的过程中，灯泡亮度变小
理想变压器
________ 1．理想变压器的电压变化规律为U1/U2＝
2．输入输出功率关系：________
3．只有一个副线圈的理想变压器的电流变化规律I1/I2 ＝__________
4．变压器的电压决定电流决定功率决定
针对练习9、 理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1=1760匝、n2=288匝、n3=800 0匝，电源电压为U1=220V。n2上连接的灯泡的实际功率为36W，测得初级线圈的电流为I1=0.3A，求通过n3的负载R的电流I3。
针对练习10、在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器。如下所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是
铁芯抽出， 铁芯抽出，
针对练习11、如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接白炽灯，原、副线圈的匝数比为n1∶n2=2∶1，电源电压为U，端的电压UB为多少?
针对练习12、如图，为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流强度，则
A.保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大 B.保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗的功率减小 C.保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大
D.保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大
远距离输电
远距离输电的示意图如图所示：包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n1、n1′, n2、n2′，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。
有相同的求B灯两
从图中应该看出功率之间的关系是：P1=P1′，P2=P2′，P1′=Pr=P2。 电压之间的关系是：
?,?,U1??Ur?U2。 ?n1?U2?n2?U1
?I2n2?I1n1
??Ir?I2。 ?,?,I1电流之间的关系是：
?n1I2?n2I1
?,Ir,I2中只要知道一个，另两个总和它相等。因此求输电线可见其中电流之间的关系最简单，I1
上的电流往往是这类问题的突破口。
输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。分析和计算时都必须
Pr?Ir,Ur?Irr，而不能用Pr?。
针对练习13、在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站，输送的电功率为P=500kW，当使用U=5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度。求：⑴这时的输电效率η和输电线的总电阻r。⑵若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？
针对练习14、发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：
（1）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比. （2）画出此输电线路的示意图. （3）用户得到的电功率是多少？
针对练习15、学校有一台应急备用发电机，内阻为r=1Ω，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为R=4Ω，全校22个教室，每个教室用“220V，40W”的灯6盏，要求所有灯都正常发光，则：⑴发电机的输出功率多大？⑵发电机的电动势多大？⑶输电线上损耗的电功率多大？
传感器及其工作原理
（一）知识与技能
1．知道什么是传感器。
2．了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。
3．会使用霍尔电压公式UH?k
（二）过程与方法
通过实验，知道常见传感器的工作原理。 （三）情感、态度与价值观
通过已有知识在传感器中的应用激发科学探究的兴趣。 教学重点、难点 重点
认识各种常见的传感器；了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。 难点
光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。 教学方法
实验法、观察法、归纳法。 教学手段
磁铁、干簧管、各种常见传感器、光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件、多用电表、热水、冷水、台灯、投影仪等 教学过程
（一）引入新课
引导学生看教材55页“勇气号”火星探测器的彩色照片；列举生活中的一些自动控制实例，如遥控器控制电视开关、日光控制路灯的开关、声音强弱控制走廊照明灯开关等，激发学生学习兴趣，引出课题。
列举自己知道的自动控制的其他实例。如当走近自动门时，门会自动打开；电梯关门，当两门靠拢到接触人体时，门又会重新自动打开等等。
（二）进行新课 1、什么是传感器 演示实验：
揭示实验“奥秘”：盒子里用到了一种称为“干簧管”的元件。
介绍干簧管的构造和工作原理，干簧管是一种能够感知磁场的传引导学生阅读教材2、3段，思考问题： （1）什么是传感器？
（2）传感器的作用是什么？
（1）传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。
（2）传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。
出示几种常见的传感器，增加学生的感性认识。
为了制作传感器，常常需要一些元器件，下面看几个实例： 2．光敏电阻
介绍光敏电阻的外形和构造。如图6.1-4。
现象：光敏电阻在被光照射时电阻发生明显变化。普通电阻则不会发生变化。 引导学生阅读教材57页的内容，思考问题： （1）光敏电阻的电阻率与什么有关？
（2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？ （3）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？ （1）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。
（2）光敏电阻受到光照时电阻会变小。硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。
（3）光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。 3．热敏电阻和金属热电阻
引导学生阅读教材58页有关内容，思考问题：
（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？ （2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？
（3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？
（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。金属导体的导电性能随温度升高而降低；半导体材料的导电性能随温度升高而变好。
（2）热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度交差。
（3）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量转化为电阻这个电学量。
现象：热敏电阻随着温度的升高电阻发生明显变化。温度越高，电阻值越小。 引导学生看教材59页“说一说”栏目中的内容。
给电容器带上一定的电荷，然后用静电计来检测两板间电势差的变化，即可判断电容的变化。 电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。 4．霍尔元件
引导学生阅读教材关于霍尔元件的内容。推导霍尔电压的公式。
设载流子的电荷量为q，沿电流方向定向运动的平均速率为v，单位体积内自由移动的载流子数为n，垂直电流方向导体板的横向宽度为a，则电流的微观表达式为
载流子在磁场中受到的洛伦兹力f?qvB
载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差，载流子受到的电场力为F?q
稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，即qvB?q
由①②式得UH?
，则上式可写为
式中的nq与导体的材料有关，对于确定的导体，nq是常数。令k?
一个确定的霍尔元件的d、k、为定值，再保持I不变，则UH的变化就与B成正比。这样，霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下几个问题：
1．制作传感器需要的敏感元件光敏电阻、热敏电阻与金属热电阻、霍尔元件等。
2．光敏电阻的阻值随光的强度增大而减小。光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。
3．热敏电阻的阻值随温度的升高不一定减小。有的热敏电阻阻值会随温度的升高而增大。热敏电阻或金属热电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。
4．霍尔元件的霍尔电压公式为UH?k
，霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个d
5．电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。
（四）实例探究 光敏电阻及其应用
【例1】如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是（
A．当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压 B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次 热敏电阻及其应用
【例2】有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（
A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻
B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻
C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻
D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻 霍尔元件及其应用
【例3】 如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？（此题描述的是著名的霍尔效应现象）
传感器的应用 （一）
（一）知识与技能
1．了解力传感器在电子秤上的应用。 2．了解声传感器在话筒上的应用。 3．了解温度传感器在电熨斗上的应用。 （二）过程与方法
通过实验或演示实验，了解传感器在生产、生活中的应用。 （三）情感、态度与价值观
在了解传感器原理及应用时，知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度。 教学重点、难点 重点
各种传感器的应用原理及结构。 难点
各种传感器的应用原理及结构。 教学方法
实验法、观察法、讨论法。 教学手段
驻极体话筒的工作电路示教板，示波器，学生电源，电熨斗，日光灯起动器（若干） 教学过程
（一）引入新课
传感器是能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路通断的一类元件。请大家回忆一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？
光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。热敏电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。
这节课我们来学习传感器的应用。 （二）进行新课
1、传感器应用的一般模式
阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
下面学习几个传感器应用的实例。 2．力传感器的应用——电子秤
阅读教材61页最后一段，思考并回答问题。
（1）电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？ （2）简述力传感器的工作原理。
高中物理人教版选修3-2教案第四章 电磁感应4.1 划时代的发现教学目标（一）知识与技能1．知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。 2．知道电磁感应、感应电流的定义。 （二）过程与方法领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结…
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