法拉第電磁感應定律教學設計

趙曉陽

摘要： 電磁感應的發現，在科學技術上具有劃時代的意義。無論是在知識內容上，還是在社會實踐中，都具有極其重要的意義。這就要求在教學中充分重視本節內容的講授。本文從教學內容，法拉第電磁感應定律的重要意義，法拉第電磁感應定律的重要性、實用性，教學目標、教學手段、教學方法和教學過程等方面對法拉第電磁感應定律的教學進行教學設計。

關鍵詞： 法拉第電磁感應定律教學設計楞次定律

一、法拉第電磁感應定律的內容。

法拉第的實驗表明，不論用什么方法，只要穿過閉合回路的磁通量發生變化，回路中就有感應電動勢產生，這種現象稱為電磁感應。

二、法拉第電磁感應定律的重要意義。

電磁感應現象與楞次定律是電磁學的最重大的發現之一，它的重要意義是：一方面，根據電磁感應和楞次定律的原理，人們制造了發電機，電能的大規模生產的遠距離輸送稱為可能。另一方面，電磁感應現象在電工技術、電子技術、電磁記憶等方面都有著廣泛的應用。這些重要意義決定了電磁感應、楞次定律在物理學中的重要地位。

三、從不同角度出發，說明法拉第電磁感應定律的重要性、實用性。

從知識發展來看：法拉第電磁感應定律既與電場、磁場、穩恒電流緊密聯系，又是后面學習交流電、電磁振蕩、電磁波的基礎，因此它既是教學重點又是教學難點。

從專業基礎課的角度來看：通過調研機電系所開設的專業課《電工技術》這門課程，在該課本的第一章：電路基本知識；第三章：正弦交流電；第六章：磁路與變壓器；第八章：電動機等內容中都應用到了法拉第電磁感應定律與楞次定律的相關內容。因此它作為專業基礎課程內容之一是相當重要的。

四、教學目標。

根據教材對本節的要求，結合學生的心理特點和教學水平，本著面向學生，使學生發展的原則，確定本節課的教學目標是：

1.知識目標：使學生理解法拉第電磁感應定律的內容和數學表達式；使學生理解楞次定律的內容。

2.能力目標：（1）使學生會用法拉第電磁感應定律解答相關問題；

（2）使學生能夠應用楞次定律判斷電磁感應現象中感應電流的方向；

（3）培養學生對實際問題的分析和推理能力。

3.情感目標：通過本節課的學習，激發學生的求知欲望，培養他們嚴謹的科學態度。

五、教學手段與教學方法。

基于法拉第電磁感應定律、楞次定律的重要性，以及上述要實現的教學目標，本節課采取傳統教學與多媒體教學相結合的教學手段。采取教師引導，學生自主探究的教學方法，在教學中盡量體現學生是學習的主人，即突出學生的主體地位。

六、教學過程。

1.復習提問。

（1）上節課中講到在閉合導體回路中要產生恒定電流必須有（電源）存在，而電源的作用是提供恒定的（電動勢）。

（2）什么是磁通量，怎樣計算磁通量，磁通量的國際單位是什么？

（3）比奧—薩茷兒定律的內容是什么？依據比奧—薩茷兒定律計算得到的長直載流導線在周圍空間產生的磁感應強度的大小是多少？（用公式表示）磁感應強度的方向怎樣確定？

（4）通電螺線管是否能夠產生磁場？通電螺線管中產生的磁場的強弱和什么因素有關？

2.學生思考問題，引入課題。

第六章講述了電流的磁效應，即：電流能夠產生磁場。（哪位科學家發現的電流的磁效應？）不少科學家考慮：磁場是否也能產生電流呢？許多科學家都開始對這個問題進行探索研究。

經過失敗和挫折（1822-1831），法拉第終于發現了磁生電的規律，即法拉第電磁感應定律。

3.法拉第電磁感應定律實驗。1831年法拉第總結出以下幾種情況都可產生感應電流。

4.由實驗總結法拉第電磁感應定律。1831年法拉第發現，當通過回路的磁力線根數（即磁通量）變化時，回路里就會產生感應電流。

5.法拉第電磁感應定律的內容。

當穿過閉合導體回路的磁通量發生變化時，閉合導體回路中就會出現電流，這種現象稱之為電磁感應，產生的電流稱為感應電流。回路中的電動勢稱為感應電動勢。

感應電動勢的大小與磁通量對時間的變化率成正比。

法拉第電磁感應定律的數學表達形式：ξ=

N匝線圈情況：ξ=Φ=，ξ==N

相當于N個電源串聯的情況，總電動勢為N個小電源電動勢之和。

6.磁通可按不同方式變化。

磁場變化，回路靜止產生感生電動勢。磁場恒定，回路運動產生動生電動勢。感生電動勢和動生電動勢都是感應電動勢。

7.若回路的電阻為R，則回路中感應電流為：I== 。

8.例題。

例：通電長直導線與矩形線圈共面，且線圈的一邊與長直導線平行，當長直導線中通有I=Isinωt電流時，求t=0時，線圈中的感應電動勢。

解：在矩形線圈中取面積元ds=hdr，該處磁感應強度的大小為B==sinωt。

通過線圈的磁通量為Φ=dΦ=?蘩sinωt=sinωtln。

由法拉第電磁感應定律，線圈中的感應電動勢為ξ==lncosωt。

T=0時，感應電動勢的大小為ξ=ln。

參考文獻：

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