广东工业大学：《大学物理》课程教学资源（教案讲义）07 磁场、电磁感应.pdf_大学文库

大学物理课程教案(41) 授课类型理论课授课时问之拉一、授课题日（教学章节或主题）1 第15章稳恒电流的極场 15.1稳恒电流电动势 152真空中的碰场二、本授裸单元数学目标或要求：了解电流形成的条件。理解电流强度和电流密度的概念和相应的公式。理解电动势的定义。拿据磁感应强度的餐念，理解华萨定律，会计算一些简单问题的磁感应强度。三、本授课单元教学内容（包新基本内容、重点、难点，引导学生解决重点难点的方法、例题等）：基本内容 151稳恒电流和电动势 1、电流的形成电流：电荷的定向移动形成电流。形成电流多备的条件：(1)存在可以自由移动的电荷：(2)推动电荷定向移动的电场力。 2、电流和电流密度电流强度的定复单位时何里通过导线某一横极面积的电荷量叫做通过该面积的电流，如果在一段时间△业内，通过某一横餐面积的电黄量为△(，则通过该截而的电流！为 1-49 A 电流的方向规定为正电将的运动方向。单位是安培(A),在国际单位制中，安培是一个基本单位。虽然我门谈电流的方向，但电流是标量，所谓的方向是指电流沿导线循行的指向，电流I与电流密度】的关系 1=di=jds 3、电动势单位正电荷从电源负极（低电势）经过电源内部移到电源正极（高电势）非静电场力作的功定义为电尊电动势。如果用E表示重静电场的电场强度，则电动势可用下式表示： s-[Edi 单位为焦耳库仑（伏特）。电动势是标量，自为了表明在电路中鉴持电流的方向，规定电源电动劳的指向为：自负极经电源内部到正极。 152真空中的磁场 1、基本磁现象 2、磁B应强度要定义空间某点磁感应强度B的大小，引入一个正试验电荷。以速度”打进磴场中，观察它在磁场力的作用下所表现的现象： ()在磁场中任意点P处所受的磁力F与4。的电量、建度的大小以及速度的方向有关： 2)在砸场中的任一点P都存在一个特定方向，当实验电荷沿着这个特定的方向运动时，4，所受的磁场力为零。因此，这个特定方向与运动的试验电背无美，它反晚的是磁场本身的一种方向性： 2

2 大学物理课程教案（41）授课类型理论课授课时间 2 节一、授课题目（教学章节或主题）：第15章稳恒电流的磁场 15.1 稳恒电流电动势 15.2 真空中的磁场二、本授课单元教学目标或要求：了解电流形成的条件，理解电流强度和电流密度的概念和相应的公式。理解电动势的定义。掌握磁感应强度的概念，理解毕-萨定律，会计算一些简单问题的磁感应强度。三、本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，引导学生解决重点难点的方法、例题等）：基本内容 15.1 稳恒电流和电动势 1、电流的形成电流：电荷的定向移动形成电流。形成电流必备的条件：（1）存在可以自由移动的电荷；（2）推动电荷定向移动的电场力。 2、电流和电流密度电流强度的定义；单位时间里通过导线某一横截面积的电荷量叫做通过该面积的电流，如果在一段时间 t 内，通过某一横截面积的电荷量为 q ，则通过该截面的电流 I 为 t q I    电流的方向规定为正电荷的运动方向。单位是安培（A），在国际单位制中，安培是一个基本单位。虽然我们谈电流的方向，但电流是标量，所谓的方向是指电流沿导线循行的指向。电流 I 与电流密度 j  的关系     s s I dI j dS   . 3、电动势单位正电荷从电源负极（低电势）经过电源内部移到电源正极（高电势）非静电场力作的功定义为电源电动势。如果用 Ek 表示非静电场的电场强度，则电动势可用下式表示： E dl k   .      单位为焦耳/库仑（伏特）。电动势是标量，但为了表明在电路中维持电流的方向，规定电源电动势的指向为：自负极经电源内部到正极。 15.2 真空中的磁场 1、基本磁现象 2、磁感应强度要定义空间某点磁感应强度 B 的大小，引入一个正试验电荷 0 q 以速度 v 打进磁场中，观察它在磁场力的作用下所表现的现象： (1) 在磁场中任意点 P 处所受的磁力 F 与 0 q 的电量、速度的大小以及速度的方向有关； (2) 在磁场中的任一点 P 都存在一个特定方向，当实验电荷 0 q 沿着这个特定的方向运动时， 0 q 所受的磁场力为零。因此，这个特定方向与运动的试验电荷无关，它反映的是磁场本身的一种方向性；

3 (3) 当 0 q 在 P 点沿着与以上特定方向垂直的方向运动时， 0 q 所受的磁力 F 达到最大值 Fmax ，但比值 q v F 0 max 却是与 q0 ,v 无关。在磁场中不同点，这个比值一般不相同，但对场中每一点，它却是一个确定的值。由此，定义：磁场中 P 点处磁感应强度 B 的大小为 0 v max q F B  该点磁感应强度的方向可用矢量的叉积 v   Fmax  的方向来确定。国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉（T） 3、毕奥萨伐尔定律（1）电流元导线中任取一线元 ,其中的电流为 I , 则 Idl  称为电流元， Idl  是一个矢量。（2）电流元的磁场——毕奥萨伐尔定律 3 0 4 r Idl r dB        7 2 0  4 10 N m    为真空中的磁导率（3）任意有限长载流导线的磁场 3 0 4 r Idl r B dB L L            上述积分是矢量积分，不易计算，实际中是建立坐标，把 dB  变成标量后再积分 4、毕奥萨伐尔定律的应用（1）一段有限长载流直导线的磁场 (cos cos ) 4 1 2 0       r I B 或 (sin sin ) 4 2 1 0       r I B 导线无限长 r I B   2 0  导线半无限长 r I B   4 0  （2）半径为 R 通电流为 I 的圆电流在其轴线上 x 处的磁场 2 3 2 2 2 0 2(x R ) IR B    圆心处，x = 0, R I B 2 0  ；任意圆弧形电流在圆心处产生的磁场    R I B 4 0  教学重点：磁感应强度的定义，电流元的概念，毕奥萨伐尔定律及其应用。教学难点：毕奥萨伐尔定律的应用，即积分法求电流的磁场。引导学生解决重点难点的方法：多举例题，帮助学生分析。四、本授课单元教学手段与方法：利用多媒体课件把重点概念讲清楚，帮助学生理解；结合例题分析，使学生掌握有关的内容。五、本授课单元思考题、讨论题、作业：作业：《汇》P99 页 2，4，11，12，27 六、本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）：参考书：1、《大学物理练习题汇编》 2、张三慧编著，大学基础物理学，清华大学出版社，2003； 3、程守洙江之永编, 普通物理学，高等教育出版社，1995；

大学物理课程教案(42) 授课类型理论课授课时间2节一、授课题目（数季章节或主题）：第15章稳恒电流的磁场 15.3愁场的性质二、本授课单元数学目标或要求：了解运动电荷产生的磁场，了解磁力线的性质：拿据磁通量的概念，磁场的高斯定理和安培环路定理，并能用安培环路定理计算一些简单对称性问题的磁感应强度。三、本授课单元教学内容（包新基本内容、重点、难点，引导学生解决重点难点的方法、例题等）：基本内容 153磁场的性质 1、运动电荷的磁场设导体内单位体积有：个箭电粒子形成电流。则I=限S:有 dB=Sdg×F 电流元山内有N=S个带电较子，电流元山所产生的磁感应强度实质上就是W个运动电荷产生的。这样，每一个以速度司运动的电背所产生的磁感应强度B为月=B。丛90× dN4x 2、磁感应线（磁力线）在融场中绘制一系列曲线，规定曲线上任意一点的切线方向为该点的腿感应强度B的方向。在垂直于B的单位面积通过的磁感应线的条数等于该处B的大小。磁感应线具有下列性质：(1)磁感应线是没有起点和终点的闭合曲线： (2)慧感应线总是与产生磁场的电流互相在连，慧5应线的方向与电流方向服从右于螺旋关系， 3、强通量恒通量：楼场中，垂直通过任一曲面s的世感应线的总数。任意磁场透过任壶曲面的磁通量为中=[BcsA5-[:5 磁通量是个标量，在国际单位制中，磁通量的单位是书怕(Wb》。 4、题场的高斯定理慧感应线的闭合性，所以通过任一闭合曲面S的磁通量的代数和必等于零，即【Bcos然=fB.否=0 称为磁场的高斯定理。高斯定理的意义：(1)磁感应线是连续的，穿入和穿出的磁通量相等。所以磁场为无题场： (2)由高斯定理可知在自燃界还没有发现磁单极。 5、安等环路定理安培环路定理：在恒定的磁场中，磁感应强度B沿任一闭合路径的线积分，等于穿过该环路的所有电流的代数和的岳，倍，即： B-山=4ΣI

4 大学物理课程教案（42）授课类型理论课授课时间 2 节一、授课题目（教学章节或主题）：第 15 章稳恒电流的磁场 15.3 磁场的性质二、本授课单元教学目标或要求：了解运动电荷产生的磁场，了解磁力线的性质；掌握磁通量的概念，磁场的高斯定理和安培环路定理，并能用安培环路定理计算一些简单对称性问题的磁感应强度。三、本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，引导学生解决重点难点的方法、例题等）：基本内容 15.3 磁场的性质 1、运动电荷的磁场设导体内单位体积有 n 个带电粒子形成电流，则 I  qnvS ；有 3 0 4 r u nSdlq r dB      v  电流元 Idl 内有 dN  nSdl 个带电粒子，电流元 Idl 所产生的磁感应强度实质上就是 dN 个运动电荷产生的。这样，每一个以速度 v  运动的电荷所产生的磁感应强度 B 为 3 0 4 r u q r dN dB B        v  2、磁感应线（磁力线）在磁场中绘制一系列曲线，规定曲线上任意一点的切线方向为该点的磁感应强度 B 的方向，在垂直于 B 的单位面积通过的磁感应线的条数等于该处 B 的大小。磁感应线具有下列性质：（1）磁感应线是没有起点和终点的闭合曲线；（2）磁感应线总是与产生磁场的电流互相套连，磁感应线的方向与电流方向服从右手螺旋关系。 3、磁通量磁通量：磁场中，垂直通过任一曲面 S 的磁感应线的总数。任意磁场通过任意曲面的磁通量为       s s B dS B dS   cos 磁通量是个标量，在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯（Wb）。 4、磁场的高斯定理磁感应线的闭合性，所以通过任一闭合曲面 S 的磁通量的代数和必等于零，即      S S Bcos dS B dS 0    称为磁场的高斯定理。高斯定理的意义：（1）磁感应线是连续的，穿入和穿出的磁通量相等，所以磁场为无源场。（2）由高斯定理可知在自然界还没有发现磁单极。 5、安培环路定理安培环路定理：在恒定的磁场中，磁感应强度 B 沿任一闭合路径的线积分，等于穿过该环路的所有电流的代数和的 0 u 倍，即： i L Bdl  u I  0  

理解洛伦兹力和安培力的公式，能分析电荷在均匀电场和磁场中的受力和运动。了解感矩的概念，能计算简单几何形状载流导体和载流平面线圈在均匀磁场中成在无限长载流直导体产生的非均匀礓场中所受的力和力矩，三、本授课单元教学内容（包括菲本内容、重点、希点，引导学生解决重成难点的方法、例题等）：基本内容 15.4磁力 1、洛合裁力一碱场对运动电荷的作川力 F=m×B 洛仑盐力的大小F=g心Bsin8,8为可与B的夹角。洛仑燕力的方向与g的正负有关。正电荷受力方向与（行×B方向相同：负电荷受力方向与（⑦×B)方向相反。洛仑整力的方向如终与带电较子的运动方向垂直。所以洛仑装力水不作功当一个电荷在既有电场又有磁场的区城内运动时，它所受的合力为 F=qE+×B 此式也叫洛仑兹力公式，是反玻电诞场对电荷作用的重要公式，是电磁学的基本公式之一 2、带电粒子在均匀磁场中的运动 1)速度节的方向与磁场B的方向平行，F=0,因面较子在磁场中将作匀速直线运动， 2)速度的方向和磁场B的方向垂直，带电校子只改变速度的方向，不改变速度的大小。较子在垂直于磁场方白的平面上作匀速率圆周运动，轨道率径 R=M 运动周期 7=2 q8 qB 3》速皮节的方向与磁场B的方向成日角，带电粒子作螺运动，螺旋线半径R= 9B 周期T=2m B 螺距h=7,=2 q8 带电教子在均匀磁场中运动的应用实例：①照聚席，②磁镜，①霍尔效应将一通有电流1的导体板，放在磁感应强度为B的均匀磁场中，当磁场方白与电流方向垂直时，在导体板的两侧将出现微蜀的电势差，这种现象称为需尔效应。产生的电势差称为霍尔电势差霍尔电势差为 Uo= 1B 则d 根据霍尔效应可判斯华导体的导电类型： 3、安培力和安培定律磁场对载流导线的作用力称为安培力。电流元受到的磁力定义为：或=ld×B安培力公式任意形状的载流导线在外愁场中受到的安培力为 F Idi xB 上运积分是矢量积分，一般不易计算，实际中是建立坐标，肥矿变成标量后再积分。例】半径为R通电流为1的半属形导线。圆战平面与B垂直，求该导线受到的磁力，结果：磁力的大小F=BW(2) 此例说明：均匀磁场中，弯由载流导线所受磁场力与从妃点到锋点间截有同样电流的直导线所受的磁场力相同，闭合电流在均匀最场中受腿场作用的合力为零。例2一段长为山，载流为1：的直导线，置于无限长载流直导线，附近，求直导线所受的安培力 4、救流线置在均匀外磁场中受到的磁力矩载流矩形线圈在均匀磁场中所受的安培力矩可表示为 M=所×B 所=NS为线圆的磁矩

6 理解洛伦兹力和安培力的公式，能分析电荷在均匀电场和磁场中的受力和运动。了解磁矩的概念。能计算简单几何形状载流导体和载流平面线圈在均匀磁场中或在无限长载流直导体产生的非均匀磁场中所受的力和力矩。三、本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，引导学生解决重点难点的方法、例题等）：基本内容 15.4 磁力 1、洛仑兹力—— 磁场对运动电荷的作用力 F q B     v 洛仑兹力的大小 F  qvBsin ， 为 v  与 B  的夹角。洛仑兹力的方向与 q 的正负有关。正电荷受力方向与 ( B)   v 方向相同；负电荷受力方向与 ( B)   v 方向相反。洛仑兹力的方向始终与带电粒子的运动方向垂直，所以洛仑兹力永不作功。当一个电荷在既有电场又有磁场的区域内运动时，它所受的合力为 F qE q B       v 此式也叫洛仑兹力公式，是反映电磁场对电荷作用的重要公式，是电磁学的基本公式之一。 2、带电粒子在均匀磁场中的运动 1）速度 v  的方向与磁场 B 的方向平行， F  0  ，因而粒子在磁场中将作匀速直线运动。 2）速度 v  的方向和磁场 B 的方向垂直，带电粒子只改变速度的方向，不改变速度的大小。粒子在垂直于磁场方向的平面上作匀速率圆周运动，轨道半径 qB m R v  运动周期 qB m T 2  3）速度 v  的方向与磁场 B 的方向成  角，带电粒子作螺旋运动，螺旋线半径 qB m R   v 周期 qB m T 2  ，螺距 qB m h T // // 2 v v    带电粒子在均匀磁场中运动的应用实例：①磁聚焦，②磁镜，③霍尔效应将一通有电流 I 的导体板，放在磁感应强度为 B 的均匀磁场中，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体板的两侧将出现微弱的电势差，这种现象称为霍尔效应，产生的电势差称为霍尔电势差。霍尔电势差为 d IB nq Uab 1  根据霍尔效应可判断半导体的导电类型。 3、安培力和安培定律磁场对载流导线的作用力称为安培力，电流元受到的磁力定义为： df Idl B      安培力公式任意形状的载流导线在外磁场中受到的安培力为 F df Idl B L          上述积分是矢量积分，一般不易计算，实际中是建立坐标，把 df  变成标量后再积分。例 1 半径为 R 通电流为 I 的半圆形导线，圆线平面与 B  垂直，求该导线受到的磁力。结果：磁力的大小 F  BI(2R) 此例说明: 均匀磁场中，弯曲载流导线所受磁场力与从起点到终点间载有同样电流的直导线所受的磁场力相同。闭合电流在均匀磁场中受磁场作用的合力为零。例 2 一段长为 l，载流为 2 I 的直导线，置于无限长载流直导线 1 I 附近，求直导线所受的安培力。 4、载流线圈在均匀外磁场中受到的磁力矩载流矩形线圈在均匀磁场中所受的安培力矩可表示为 M m B      m NIS    为线圈的磁矩

7 教学重点：洛伦兹力和安培力公式及其它们的运用，包括力的大小及力的方向的判别。教学难点：积分计算安培力，磁力矩。引导学生解决重点难点的方法：通过课件、板书、作图，结合讲解概念、例题，使学生理解概念，掌握计算。四、本授课单元教学手段与方法：利用“多媒体课件+板书”把重点的概念讲清楚，让学生理解；结合例题分析。五、本授课单元思考题、讨论题、作业：作业：《汇编》P99 6，7，19，21，31 六、本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）：参考书：1、《大学物理练习题汇编》 2、张三慧编著，大学基础物理学，清华大学出版社，2003； 3、程守洙江之永编, 普通物理学，高等教育出版社，1995；大学物理课程教案（44）授课类型理论课授课时间 2 节一、授课题目（教学章节或主题）：第 15 章稳恒电流的磁场 15.5 磁场中的磁介质二、本授课单元教学目标或要求：理解磁介质的磁化现象及其微观解释, 了解磁场强度的概念以及在各向同性介质中 H 和 B 的关系, 了解磁介质中的安培环路定理, 理解铁磁质的特性。三、本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，引导学生解决重点难点的方法、例题等）：基本内容 15.5 磁场中的磁介质 1、磁介质及其磁化与电场中的电介质一样，磁场中的磁介质在磁场中也要被极化。能够磁化的物质叫磁介质。磁化后的磁介质也要产生附加磁场。实验表明：没有磁介质时某点的磁感应强度 B0  ，放入磁介质后因磁介质的磁化，磁化电流产生的附加磁感应强度 ' B  ，该点的总磁感应强度 B  为这两个磁感应强度的矢量和 ' B B0 B      2、三种磁介质当（1） B  B0 或 1 0   B B r 时，磁介质称为顺磁质；（2） B  B0 或 1 0   B B r ，为逆磁

质：3)B>R或4，=日一>>1时，为铁磁质 3、置介质磁化的微现机理（略） 4、画介质中的安培环路定理由于壁介质在磁场中要发生磁化，登化电流产生的附加魔场对原破场产生影响。此时的安培环路定理应包含磁化电流/，的影响。即 fBd=41+1,) 因为L,根难测量，所以引入辅助量月，称为磁场强度。实验表明：对于各向同性非铁延质中同一点的H和B的关系 H=-B=B 或B=H 4,I 式中Ⅲ一山从，为磁介质的磁导率，引入H后，安培环路定理可写成人md-2l 称为磁介质中的环路定理，式中的，为环路所包围的传导电流。 5、陕磁质 (1)铁慧质的特点：能够产生非常大的用加愁场B,甚至干倍于B。,而且月方向：B和H不是线形美氛：B的变化落后于H的变化，称磁沛现象。当H=0时，有剩磁现象：各种铁磁质各有一个阵界温度了，当T>T,失去铁磁性，成为顺磁质。厂称为铁磁质的居里点 (2)起始磁化由线和磁滞回 (3)蹈时一解释铁腿质的础化特性根据国体结构理论，铁磁项相邻原子之间存在很强的“交换属合作用”，使得在外磁场中的电子自旋磁矩能在微小区域内自发的整齐排列，形成具有强磁矩的小区域。这些小区域体积为10*-10，我们把铁磁质中的这些小区域称为磁酵。数学重点：三种强介质的特性，数学难点：磁介质的磁化及其微观解释，日矢量的安培环路定理的裤导：引导学生解决重点难点的方法：通过作图，动画，板书结合讲解概念，例恩，使学生理解概念，掌挥计算。四、本授课单元教学手段与方法：利用“多螺体课件+板书”把重点的概念讲清楚。让学生理解：结合例题分析。五、本授课单元思考题、讨论思、作业：作业：《汇编)P993.4,5.7,8 六、本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）归参考书：1、《大学物理练习题汇编》 2、张三慧编著，大学基础物理学，清华大学出版社，2003： 3,程守袜江之水编，普通物理学，高等教有出版社，1羽5： 8

8 质；（3） B  B0 或 1 0   B B r 时，为铁磁质。 3、磁介质磁化的微观机理（略） 4、磁介质中的安培环路定理由于磁介质在磁场中要发生磁化，磁化电流产生的附加磁场对原磁场产生影响，此时的安培环路定理应包含磁化电流 s I 的影响，即 ( ) 0 s L Bdl   I  I     因为 s I 很难测量，所以引入辅助量 H  ，称为磁场强度。实验表明：对于各向同性非铁磁质中同一点的 H 和 B 的关系    B B H r   0 或 B  H 式中   0r 为磁介质的磁导率。引入 H 后，安培环路定理可写成     Lr i H dl I   称为磁介质中的环路定理，式中的 i I 为环路所包围的传导电流。 5、铁磁质（1）铁磁质的特点：能够产生非常大的附加磁场 ' B ，甚至千倍于 B0 ，而且同方向； B 和 H 不是线形关系； B 的变化落后于 H 的变化，称磁滞现象。当 H  0 时，有剩磁现象；各种铁磁质各有一个临界温度 Tc ，当 T  Tc ，失去铁磁性，成为顺磁质。 Tc 称为铁磁质的居里点。（2）起始磁化曲线和磁滞回线（3）磁畴----解释铁磁质的磁化特性根据固体结构理论，铁磁质相邻原子之间存在很强的“交换耦合作用”，使得在外磁场中的电子自旋磁矩能在微小区域内自发的整齐排列，形成具有强磁矩的小区域。这些小区域体积为 6 3 3 10 10 cm    ，我们把铁磁质中的这些小区域称为磁畴。教学重点：三种磁介质的特性。教学难点：磁介质的磁化及其微观解释，H 矢量的安培环路定理的推导。引导学生解决重点难点的方法：通过作图、动画、板书结合讲解概念、例题，使学生理解概念，掌握计算。四、本授课单元教学手段与方法：利用“多媒体课件+板书”把重点的概念讲清楚，让学生理解；结合例题分析。五、本授课单元思考题、讨论题、作业：作业：《汇编》P99 3，4，5，7，8 六、本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）：参考书：1、《大学物理练习题汇编》 2、张三慧编著，大学基础物理学，清华大学出版社，2003； 3、程守洙江之永编, 普通物理学，高等教育出版社，1995；

大学物理课程教案(45) 授课类型理论课授课时间2节一、授课题目（数学章节成主趣）：第18章电磁感应及电磁场 16.1电傲多应定律 162动生电动势二、本授课单元教学目标或要求：拿握法拉第电磁感应定律，并能熟练运用楞次定律米判断感应电动势的方向：理解电动劳的概念及其本质，能用动生电动势公式计算一段导体在匀均慰场或对称分布的非均匀磁场中运动时，所产生的动生电动势。三、本授课单元数学内容（包括革本内容、重点、难点，引导学生解决重点牵点的方法、例题等）：基本内容 16.1电磁感应定律 1、电磁感应现象介绍电磁感应发展史，动面演示电磁感应现象，从实险中找出规律：穿过回路的磁通量随时间发生变化时，目路中就产生感应电动势。 2、楞次定律 1833年摆次选一步考黎了移应电流流向的规律，提出了确定感应电流流向的愣次定律：感应电流所取的流向总是要使它自身所产生的磁通（感应磁通）阻爵闭合目路中原磁通的变化。楞次定律的实质是能量守恒定律的结果。用楞次定律判断感应电流方向的方法：①国路中电是增加还是减少：②.由窗次定律确定中方向：③由中。确定B方向：④.由右手定则判定1方向。1和中成右手螺旋关系) 3、法拉第电磁感应定律 1845年法拉第从理论上导出了电磁感应定律的定量表达式，表途为：当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，目路中会产生感应电动势，且感应电动势正比于磁通量对时间变化幸的负值。数学表达式为：￡，=-4 式中负号与感应电动势的方向的关系说明：在回路上先任意规定一个方向为回路的烧行正方向，再用右手螺能法测确定该回路的正法线方向，从而确定中的正负值。再考虑中的变化 do 感应电动势的正负决定于d山· 若闭合国路由N臣密绕线圈粗成，期：5=一N丝。-一N包。-种中■N。,为通过N匝线圈的全通。或叫砸链。若回路闭合，且知道回路的总电阻R,则有感应电流 i=g=-1帅 R Rdt

9 大学物理课程教案（45）授课类型理论课授课时间 2 节一、授课题目（教学章节或主题）：第16章电磁感应及电磁场 16.1 电磁感应定律 16.2 动生电动势二、本授课单元教学目标或要求：掌握法拉第电磁感应定律，并能熟练运用楞次定律来判断感应电动势的方向；理解电动势的概念及其本质，能用动生电动势公式计算一段导体在匀均磁场或对称分布的非均匀磁场中运动时，所产生的动生电动势。三、本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，引导学生解决重点难点的方法、例题等）：基本内容 16.1 电磁感应定律 1、电磁感应现象介绍电磁感应发展史，动画演示电磁感应现象，从实验中找出规律：穿过回路的磁通量随时间发生变化时，回路中就产生感应电动势。 2、楞次定律 1833 年楞次进一步考察了感应电流流向的规律，提出了确定感应电流流向的楞次定律：感应电流所取的流向总是要使它自身所产生的磁通（感应磁通）阻碍闭合回路中原磁通的变化。楞次定律的实质是能量守恒定律的结果。用楞次定律判断感应电流方向的方法：①.回路中  是增加还是减少；②.由楞次定律确定  感方向；③.由  感确定 B 感方向；④.由右手定则判定 I 感方向。(I 感和  感成右手螺旋关系) 3、法拉第电磁感应定律 1845 年法拉第从理论上导出了电磁感应定律的定量表达式。表述为：当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值。数学表达式为： dt d i     式中负号与感应电动势的方向的关系说明：在回路上先任意规定一个方向为回路的绕行正方向，再用右手螺旋法则确定该回路的正法线方向，从而确定  的正负值，再考虑  的变化，感应电动势的正负决定于 dt d 。若闭合回路由 N 匝密绕线圈组成，则： dt d dt d N dt d i N         ( )    N ，为通过 N 匝线圈的全磁通，或叫磁链。若回路闭合，且知道回路的总电阻 R，则有感应电流 dt d R R i i      1

10 利用 dt dq i  还可求得（ 1 ~ 2 t t ）时间内，通过导体某一截面的感应电荷量 ( ) 1 1 1 2 2 1 2 1            R d R q idt t t 4、用法拉第电磁感应定律求回路感应电动势的步骤（1）求通过回路的全磁通     S N B dS   ；（2）把  对 t 求导得到感应电动势 i  的大小 dt d i    ；（3）最后用楞次定律判断感应电动势的方向。举例： 16.2 动生电动势 1、感应电动势分类：动生电动势和感生电动势 2、动生电动势磁场不变，导体在磁场中切割磁力线运动产生的感应电动势叫动生电动势。产生动生电动势的非静电力——洛仑兹力当导体在磁场中运动时，内部的电荷所受的洛仑兹力 Fm 为非静电力，它将电荷从低电位移到高电位。对应的非静电性场强 B e F E m k         v 根据电动势的定义得动生电动势的计算式             b a k L i k E dl E dl B dl         (v ) 举例：长度为 L 的导体棒在均匀磁场 B 中以角速度  绕 o 端逆时针匀速转动，求 oa 棒上的动生电动势本例可分别用动生电动势定义和法拉第定律求解，结果为 2 2 1  i  BL 教学重点：电磁感应定律及用电磁感应定律求感应电动势的步骤、方法，动生电动势的计算。教学难点：动生电动势的定义及其计算式。引导学生解决重点难点的方法：通过作图、动画、板书结合讲解概念、例题，使学生理解概念，掌握计算。四、本授课单元教学手段与方法：讲授法。多媒体课件结合黑板板书，公式推导和举例以黑板板书为主。五、本授课单元思考题、讨论题、作业：作业：《汇编》P111～116：1，4，11，19，20 六、本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）：参考书：1、《大学物理练习题汇编》 2、张三慧编著，大学基础物理学，清华大学出版社，2003； 3、程守洙江之永编, 普通物理学，高等教育出版社，1995；