选修32电磁感应教案

2024-06-06

选修32电磁感应教案（共5篇）

篇1：选修32电磁感应教案

法拉第电磁感应定律



一、教学目标

1．在物理知识方面的要求．

(1)掌握导体切割磁感线的情况下产生的感应电动势．

(2)掌握穿过闭合电路的磁通量变化时产生的感应电动势．

(3)了解平均感应电动势和感应电动势的即时值．

2．通过推理论证的过程培养学生的推理能力和分析问题的能力．

3．运用能的转化和守恒定律来研究问题，渗透物理思想的教育．



二、重点、难点分析

1．重点是使学生掌握动生电动势和感生电动势与哪些因素有关．

2．在论证过程中怎样运用能的转化和守恒思想是本节的难点．



三、主要教学过程

(一)引入新课

复习提问：在发生电磁感应的情况下，用什么方法可以判定感应电流的方向？要求学生回答出：切割磁感线时用右手定则；磁通量变化时用楞次定律．

(二)教学过程设计

1．设问．

既然会判定感应电流的方向，那么，怎样确定感应电流的强弱呢？既然有感应电流，那么就一定存在感应电动势．只要能确定感应电动势的大小，根据欧姆定律就可以确定感应电流了．

2．导线切割磁感线的情况．



(1)如图所示，矩形闭合金属线框abcd置于有界的匀强磁场B中，现以速度v匀速拉出磁场，我们来看感应电动势的大小．

在水平方向ab边受到安培力Fm=BIl的作用．因为金属线框是做匀速运动，所以拉线框的外力F的大小等于这个安培力，即F=BIl．

在匀速向外拉金属线框的过程中，拉力做功的功率P=F·v=BIlv．

拉力的功并没有增加线框的动能，而是使线框中产生了感应电流I．根据能的转化和守恒定律可知，拉力F的功率等于线框中的电功率P′．

闭合电路中的电功率等于电源电动势ε(在这里就是感应电动势)与电流I的乘积．

显然 Fv=εI，即 BIv=εI．

得出感应电动势 ε=Blv．(1)

式中的l是垂直切割磁感线的有效长度(ab)，v是垂直切割磁感线的有效速度．

(2)当ab边与磁感线成θ角(如图2)做切割磁感线运动时，可以把速度v分解，其有效切割速度v⊥＝v·sinθ．那么，公式(1)可改写为：

ε＝Blvsinθ．(2)



这就是导体切割磁感线时感应电动势的公式．在国际单位制中，2它们的单位满足：V=Tm/s．

3．穿过闭合电路的磁通量变化时．

(1)参看前图，若导体ab在Δt时间内移动的位移是Δl，那么



式中lΔl是ab边在Δt时间内扫过的面积．lΔlsinθ是ab边在Δt时间内垂直于磁场方向扫过的有效面积．BlΔlsinθ是ab边在Δt时间内扫过的磁通量(磁感线的条数)，对于金属线框abcd来说这个值也就是穿过线框磁通量在Δt时间内的变化量ΔФ．这样(3)式可简化为



(2)在一般情况下，线圈多是由很多匝(n匝)线框构成，每匝产生的感应电动势均为(4)式的值，串联起来n匝，则线圈产生的感应电动势可用



表示．这个公式可以用精密的实验验证．这就是法拉第电磁感应定律的表达式．

(3)电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．这就是法拉第电磁感应定律．

4．几个应该说明的问题．

(1)在法拉第电磁感应定律中感应电动势ε的大小不是跟磁通量Ф成正比，也不是跟磁通量的变化量ΔФ成正比，而是跟磁通量的变化率成正比．

(2)法拉第电磁感应定律反映的是在Δt一段时间内平均感应电动势．只有当Δt趋近于零时，才是即时值．

(3)公式ε=Blvsinθ中，当v取即时速度则ε是即时值，当v取平均速度时，ε是平均感应电动势．

(4)当磁通量变化时，对于闭合电路一定有感应电流．若电路不闭合，则无感应电流，但仍然有感应电动势．

(5)感应电动势就是电源电动势，是非静电力使电荷移动增加电势能的结果．电路中感应电流的强弱由感应电动势的大小ε和电路总电阻决定，符合欧姆定律．

(三)课堂小结

1．导体做切割磁感线运动时，感应电动势可由ε=Blvsinθ确定．

2．穿过电路的磁通量发生变化时，感应电动势由法拉第电磁感应定



3．感应电动势就是电源电动势．有关闭合电路相关量的计算在这里都适用．

4．同学们应该会证明单位关系：V =Wb/s．



五、教学说明

1．这一节课是从能的转化和守恒定律入手展开的，其目的在于渗透一点物理思想．

2．这一节课先讲动生电动势再过渡到感生电动势，其目的是隐含地告诉学生在某些情况下两者是一致的、统一的．

3．建议本节课后安排一节习题课来加以巩固．



篇2：选修32电磁感应教案

审稿人：侯智斌

选修3-2第四章第5节《电磁感应规律的应用》

一、教材分析

由感生电场产生的感应电动势—感生电动势，由导体运动而产生的感应电动势—动生电动势。这是按照引起磁通量变化的原因不同来区分的。感生电动势与动生电动势的提出，涉及到电磁感应的本质问题，但教材对此要求不高。教学中要让学生认识到变化的磁场可以产生电场，即使没有电路，感生电场依然存在，这是对电磁感应现象认识上的飞跃。

二、教学目标

1．知识目标：（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。2．能力目标：

理解感生电动势与动生电动势的概念 3．情感、态度和价值观目标：

（1）。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。

（2）。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。

三、教学重点难点

重点：感生电动势与动生电动势的概念。

难点：对感生电动势与动生电动势实质的理解。

四、学情分析

学生学习了《楞次定律》、《法拉第电磁感应定律》内容之后，本节重点是使学生理解感生电动势和动生电动势的概念，因此要想方设法引导学生通过课前预习和课堂上的探究性学习来达到这个目的。

五、教学方法

1．分组探究讨论法，讲练结合法

2．学案导学：见后面的学案。

3．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习

六、课前准备

1．学生的学习准备：结合本节学案来预习本节课本内容。2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。

3．教学环境的设计和布置：以学习小组为单位课前预习讨论两个重要概念及其实质。

七、课时安排：1课时

八、教学过程

(一)预习检查、总结疑惑

检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

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。

W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q，叫做电

E源的电动势。用E表示电动势，则：

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。

设计意图：步步导入，吸引学生的注意力，明确学习目标。

（三）合作探究、精讲点拨。

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。

2、洛伦兹力与动生电动势（投影）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）实例探究感生电场与感生电动势

【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（）

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．以上说法都不对洛仑兹力与动生电动势

【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（）

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

解析：如图所示，当导体向右运动时，其内部的自由电子因受向下的洛仑兹力作用向下运动，于是在棒的B端出现负电荷，而在棒的 A端显示出正电荷，所以A端电势比 B端高．棒 AB就相当于一个电源，正极在A端。综合应用

【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_________运动，速度大小为_______，作用于ab杆上的外力大小为____________ 答案：1.AC

2.AB

3.向上

磁场变强

2mgR

2mg 22BL

（四）反思总结，当堂检测。

教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。设计意图：引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。（课堂实录）

（五）发导学案、布置预习。

结合学案进一步加深对相关概念的理解和记忆，练习学案习题，并完成本节的课后练习及课后延伸拓展作业。

设计意图：布置下节课的预习作业，并对本节课巩固提高。教师课后及时批阅本节的延伸拓展训练。

九、板书设计

一、感应电场与感生电动势

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。

二、洛伦兹力与动生电动势

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。

十、教学反思

篇3：选修32电磁感应教案

关键词：STM32,安全维护

一、引言

由于我国不断进行工业化的发展, 各种大功率的设备也在不断运用, 但是, 问题也不断出现, 特别表现在设备的运行维护方面, 因为具有强磁, 高压的特点, 所以在进行人工维护时具有非常大的困难, 本文的设计是以STM32控制核心为基础而建立的传感器系统, 这样就可以对一些人工无法达到的地方进行维护, 并且这种设计的另外一个优点就是价格比较低廉。由于具有上述特点, 本系统可以运用到各种大型设备的安全维护、升级改造、远程控制等场合, 具有非常广泛的运用范围。

二、硬件电路设计

本次设计的组成部分包括模拟通电电路、传感器检测电路、报警电路、键盘输入、显示模块以及控制核心等。可以对一些比较大型的设备进行维护, 能够非常及时地发现设备存在的问题。

在设计硬件的时候STM32 F101T4就是这个系统的核心控制部分, 温度检测传感器是用铂电阻构成, 对磁场进行检测的是霍尔传感器。

通过莱姆块作为非接触式的电流感应电路来检测高压电, 由电子开关和转换电路将3路传感器所需要进行输出的信号输入到STM32之中, 然后由其进行处理, 最后在TFT显示器上面进行显示出来, 操作者可以通过触屏对阀值进行设定。如果设备在运行过程中, 超过了阀值所设定的范围, 该系统就会响起警报, 同时还要存贮相关的数据。

1. 控制核心简介

STM32 F101T4, Cortex-M3内核, 具有功耗低、性能好、运用方便、价格低廉, 它所具有的主要特点就是:供电管理、复位和时钟, 2.0V至3.6V供电, 36 MHZ、1.25DMIPS/MHZ零等待的存储器访问, 16K字节ROM, 6K字节SRAM, 具有一定的待机模式、停机和睡眠的功能, 7通道是由一个12位模数转换器即DMA控制器, 1个内部温度传感器, 26个多功能双向5V兼容的I/O口, 3个16位定时器, 2个16位看门狗定时器, 1个24位自减型系统时间定时器, 2个I12C接口, 3个USART接口, 2个SPI同步串行接口。

2. 电源模块

因为要运用直流电流在系统中, 这些直流电的电压分别为±15V, 5V, 3.3V, 所有就采用一些具有双相线圈的交流性变压器, 将AC 220V转变为±15V的交流电, 通过整流桥的作用, 转变成为±15V的直流电, DC 5V通过开关调压芯片LM2596获得, 其中的主要优点就在于开关的调节, 芯片可以控制为不发热。主芯片在供电方面采用AS1117-3.3。

3. 水冷检测系统

在使用大功率电器的时候, 就会产生非常大的热量, 这样就会影响到设备的散热功能, 进而导致设备的寿命受到影响, 因此就采用水冷的方法进行散热。这样的方式主要是通过对导热管按照科学的规律防止在铜板之上, 然后再将只能水管安置在铜板的另一面, 在进水的地方放一个水压开关, 这样就可以保证当水流正常且热量正常的情况下能够正常工作, 一定水流停止或者制冷效果不好的情况下进行报警。而铂电阻所采取的电路决定了温控的阀值, 电路通过Lm324来放大查分, LM399来决定比较器的阀值。

4. 电压电流检测

大功率电器所输出的瞬间电流和电压都不是一个非常稳定的数值, 但是, 这个参数确实非常重要, 在检测时一般是通过将这种电压进行分压然后转化为比较小的电压进行检测。非常准确的作法就是通过莱姆块进行检测, 最好之处就是可以将这种较高的电压或者电流进行隔离, 从而可以非常成功地避免将检测电流烧毁的可能。

5. 电磁模块检测

大型设备通过霍耳元件进行其磁场检测, 可以将霍耳安装在一个磁场比较大的部位, 在接收到磁场型号之后, 霍耳元件可以通过放大以及相关的整形, 输入到STM32内部AD进行相关的量化,

6. 显示模块

系统通过TFT显示器显示出系统在运用过程中的各种相关数值, 并且磁场强度、电压以及温度的阀值也是通过这块显示器进行手动输入。通过PB端8个I/o口以及16位数据总线进行连接。而复用A/D通道是通过PAO设定的。

7. 数据处理电路

这个系统一共包含了磁场强度、县衙以及温度这三个数值输入到了MCU的A/D转换模块之中, 又因为MCU只具有一个A/D转换, 所以就另外采用了一个CD4051开关模拟芯片将3路检测值通过一定的顺序输入到MCU。CD4051就属于一个单刀8掷开关, 通过对地址的选择可以确保开关接通的通道。“E”属于一个禁止端, 当“E”等于1的时候, 每个通道都不会被接通。

同时, CD4051还具有一个名为VE E的电源端, 当做电平位移, 这就可以使得CMOS能够直接控制这些多路开关, 同时这种多路开关还可以传输最高达到15V的电流信号。

8. 运行记录及数据通信

系统在存贮方面是通过24C64芯片来进行存储, 同时也能过对检验维护带来方便, 系统还具有DS1302芯片以此来进行及时存储, 这样就能够使得系统在瞬间启动和停止时, 把报警的状况以及运行的情况进行记录, 根据每条用3个字节来进行存贮, 这样就一共可以存储2666信息, 当信息已经满了之后, 就会进行清零处理。

三、软件设计

系统与检测设备开机的时间一直, 在检测方面具有一定的先后性。首先就是对水压进行检测, 最开始就是确认用户是否进行设定数值, 之后就可以将开机的时间通过DS1302得到, 并且将这些信息一起存贮。当没有异常情况出现的情况下, 系统就会自动2h存储一次设备的信息。在设备的硬件中要放置电容延时电路, 确保在系统断电之后还可以再一分钟之内的时间中进行存储信息。

由于关注到能够及时响应的系统, 软件在进行参数采集时要进行每秒5次的工作, 通过STM32 F101T4控制CD4051来进行通道的选择。

四、结论

本次设计时通过对硬件进行升级以及对设备进行试验, 在试验过程中得到了非常理想的效果, 并且操作界面非常良好, 报警也非常及时有效, 在很大程度上能够为维护人员进行帮助。为了确保系统程序能够正常运行, 通过对STM32的使用, 内部看门狗作程序监测, 这样就可以再很大程度上保证系统的稳定运行。

参考文献

[1]STM32F101T4数据手册[Z].STM icroelectronics, 2009.

篇4：选修32电磁感应教案

1．古代也采用过“无线”通信的方式，如利用火光传递信息的烽火台，利用声音传递信号的鼓等，关于声音与光，下列说法中正确的是()A．声音是机械波 B．声音是电磁波 C．光是电磁波 D．光是机械波 E．声音和光都能发生干涉和衍射现象【答案】 ACE 2．关于雷达的特点，下列说法正确的是()A．雷达所用无线电波的波长比短波还短 B．雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标 C．雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离 D．雷达在能见度低的黑夜将无法使用 E．雷达的使用与黑夜和白天无关【答案】 ACE 3．关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是()A．一切物体都在不停地辐射红外线 B．红外线具有很强的热作用 C．红外线具有很强的荧光作用 D．红外线的显著作用是化学作用 E．红外线容易穿透云雾【答案】 ABE 4.如图1444所示为收音机接收电磁波的电路，由线圈L1与可变电容器C1组成，它相当于一个LC振荡电路，当各个无线电台发射的电磁波都通过磁棒后，会在L1中不同程度地产生感应电流(振荡电流)，当可变电容调至某一值(选台)使其振荡频率恰好与武汉人民广播电台发射频率相同时，仅可接收该台广播节目．若要改为接收中央人民广播电台(高于武汉台频率)的节目，可采取的措施是()

图1444 A．增加电容器电容C B．减小电容器电容C C．减少磁棒上线圈匝数 D．将磁棒从线圈中抽出部分 E．增加磁棒上线圈匝数【答案】 BCD 5．电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是无线电波、________、________、________.【解析】在电磁波家族中，按波长由长到短分别为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等．

【答案】见解析

6．一种电磁波入射到半径为1 m的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱中的________．

【答案】无线电波

7．间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用目标，这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，甚至车已经离开，也瞒不过它，这种遥感照相机敏感的电磁波属于________波程.【答案】红外

8．如图1445所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10－4 s，雷达天线朝东方时，屏上的波形如图甲；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图乙，问：雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？

图1445

【答案】西方 300 km 9．雷达是应用电磁波来工作的，它发射的电磁波频率多在300 MHz至1 000 MHz的范围内，已知真空中光速c＝3×108 m/s，下列说法中正确的是()A．电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生 B．电磁波可由周期性变化的电场和磁场产生

C．雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在0.3 m至1 m之间 D．雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定 E．雷达工作时在连续不断地发射电磁波【答案】 BCD 10．等离子显示屏PDP是一种以等离子管作为发光元件，并由大量的等离子管排列在一起构成的屏幕．每个等离子管的透明玻璃管内都充有低压的氖氙气体，管的两端各有一个电极，在两个电极间加上高电压后，封在管内的气体便产生某种肉眼看不见的射线，它激发显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光．每个等离子管作为一个像素，由这些像素的明暗和颜色变化的组合，便形成了各种灰度和色彩的图象，则该射线使荧光粉发出可见光是利用了光的________效应.【答案】荧光

11．雷达测距防撞控制系统(Distronic，简称DTR)是利用脉冲电磁波来测定目标的位置和速度的设备，某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方匀速飞来，已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为1.0×10－4 s，某时刻雷达显示屏上显示的波形如图1446甲所示，A脉冲为发射波，B脉冲为目标反射波，经t＝170 s后雷达向正上方发射和被反射的波形如图乙所示，则该飞机的飞行速度约为多少？

图1446

【答案】 306 m/s

12.如图1447所示为伦琴射线管示意图，K为阴极钨丝，发射的电子初速度为零，A为对阴极(阳极)，当A、K之间加直流电压U＝30 kV时，电子被加速打在对阴极A上，使之发出X射线，设电子的动能全部转化为伦琴射线(X射线)的能量．求：

图1447(1)电子到达对阴极的速度多大？