第十一二章電磁感應(yīng)及電磁場與電磁波課件1

1、第11章 電磁感應(yīng)2英國物理學(xué)家和化學(xué)家，電磁理論的創(chuàng)始人之一.他創(chuàng)造性地提出場的思想，最早引入磁場這一名稱. 1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，后又相繼發(fā)現(xiàn)電解定律，物質(zhì)的抗磁性和順磁性，及光的偏振面在磁場中的旋轉(zhuǎn).法拉第（Michael Faraday, 17911867）3電磁感應(yīng)現(xiàn)象11.1 電磁感應(yīng)定律4 當(dāng)穿過閉合回路所圍面積的磁通量發(fā)生變化時，回路中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，且感應(yīng)電動勢正比于磁通量對時間變化率的負值.11.1.1 電磁感應(yīng)定律國際單位制韋伯伏特5（1）閉合回路由 N 匝密繞線圈組成 磁通匝數(shù)（磁鏈）（2）若閉合回路的電阻為 R ，感應(yīng)電流為6 感應(yīng)電動勢的方向與回路取向相反（

2、 與回路成右螺旋）NS7NS11.1.2 楞次定律 閉合的導(dǎo)線回路中所出現(xiàn)的感應(yīng)電流，總是使它自己所激發(fā)的磁場反抗任何引發(fā)電磁感應(yīng)的原因（反抗相對運動、磁場變化或線圈變形等）.8NS用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向NS9 楞次定律 閉合的導(dǎo)線回路中所出現(xiàn)的感應(yīng)電流，總是使它自己所激發(fā)的磁場反抗任何引發(fā)電磁感應(yīng)的原因.10 楞次定律是能量守恒定律的一種表現(xiàn) 維持滑桿運動必須外加一力，此過程為外力克服安培力做功轉(zhuǎn)化為焦耳熱.機械能焦耳熱 11例1 如下圖所示，在一長直導(dǎo)線L中通有穩(wěn)定電流I，ABCD為一矩形導(dǎo)體線框，在下列哪種情況下線框中無感應(yīng)電流。（A）線框在紙面內(nèi)向右移動（B）線框在紙面內(nèi)向左移動（

3、C）線框繞AD軸轉(zhuǎn)動（D）線框繞直導(dǎo)線L軸轉(zhuǎn)動 A DIL B C答案:D12 例2 在勻強磁場中, 置有面積為 S 的可繞 軸轉(zhuǎn)動的N 匝線圈. 若線圈以角速度 作勻速轉(zhuǎn)動. 求線圈中的感應(yīng)電動勢.13解設(shè) 時,與 同向 , 則令則14交流電END15ILabxdx例3： 在通有電流為 I = I0 cost 的長直載流導(dǎo)線旁，放置一矩形回路，如圖所示，求回路中的感應(yīng)電動勢。解：如圖所示取一窄帶dx，Bn，xo16ILabxdxxo171811.2動生電動勢與感生電動勢19 （1）穩(wěn)恒磁場中的導(dǎo)體運動 , 或者回路面積變化、取向變化等 動生電動勢 （2）導(dǎo)體不動，磁場變化 感生電動勢引起磁通

4、量變化的原因 20 電動勢+-I 閉合電路的總電動勢 : 非靜電的電場強度.21 OP11.2.1 動生電動勢動生電動勢的非靜電力場來源 洛倫茲力- -+平衡時22設(shè)桿長為 OP- -+23解題方法及舉例1.確定導(dǎo)體處磁場 B ；2.確定vB的方向；3.分割導(dǎo)體元dl，求導(dǎo)體元上的電動勢4.由動生電動勢定義求解。24例1：在均勻磁場 B 中，一長為 L 的導(dǎo)體棒繞一端 o 點以角速度w 轉(zhuǎn)動，求導(dǎo)體棒上的動生電動勢。w oLB解1：由動生電動勢定義計算25oBwLv 和 B 的方向: 指向圓心分割導(dǎo)體元dl,dlv導(dǎo)體元上的電動勢為:l26導(dǎo)體元的速度為:l整個導(dǎo)體棒的動生電動勢為:方向指向

5、o 點。oBLdlvl27例2: 在通有電流 I 的無限長載流直導(dǎo)線旁，距 a 垂直放置一長為 L 以速度v 向上運動的導(dǎo)體棒，求導(dǎo)體棒中的動生電動勢。vaLI解1：由動生電動勢定義計算28 由于在導(dǎo)體棒處的磁感應(yīng)強度分布是非均勻的，導(dǎo)體上各導(dǎo)體元產(chǎn)生的動生電動勢也是不一樣的，分割導(dǎo)體元 dx 。xxBovaLIdx導(dǎo)體元處的磁場 B 為：29導(dǎo)體元所產(chǎn)生的動生電動勢方向沿 x軸負向，v和B的方向:指向?qū)wxxBovaLIdx大小為：30整個導(dǎo)體棒的動生電動勢為:導(dǎo)體所產(chǎn)生的動生電動勢方向沿 x 軸負向。xxBovaLIdx11.2.2 感生電動勢 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗中,當(dāng)電鍵 K 閉合時,

6、線圈1中要產(chǎn)生感生電流， 19世紀60年代，麥克斯韋提出：在變化的磁場周圍存在一個變化的電場，這個電場就是感生電場。此電流產(chǎn)生的原因是什么呢？K32閉合回路中的感生電動勢33感生電場靜電場非保守場保守場由變化的磁場產(chǎn)生由電荷產(chǎn)生感生電場和靜電場的對比34例1： 圓形均勻分布的磁場半徑為R，磁場隨時間均勻增加，求空間的感生電場的分布情況。oRB解： 由于磁場均勻增加，圓形磁場區(qū)域內(nèi)、外 E感 線為一系列同心圓；35作半徑為 r 的環(huán)形路徑;1. r R 區(qū)域E感作半徑為 r 的環(huán)形路徑;oRB37同理積分面積為回路中有磁場存在的面積，E感oRB38E感分布曲線RE感rooRB3911.4自感應(yīng)與

7、互感應(yīng)40一、自感現(xiàn)象 當(dāng)線圈中電流發(fā)生變化時，線圈中的磁通量發(fā)生變化，在線圈中產(chǎn)生自感電動勢。 這是由于線圈中電流變化在線圈周圍產(chǎn)生一個變化的磁場，變化的磁場周圍又產(chǎn)生一個感生電場，感生電場作用在導(dǎo)體線圈中的自由電荷上，在線圈中產(chǎn)生自感電動勢。11.4.1 自感應(yīng)41二、自感系數(shù)L1.磁鏈數(shù)定義：線圈的匝數(shù)與線圈中的磁通量乘積。線圈的磁鏈與線圈中的電流 I 成正比。2.自感系數(shù) L寫成等式：423.定義：自感系數(shù)單位：亨利，H毫亨， mH1H=103mH4.注意 自感系數(shù)為線圈中磁鏈與線圈中的電流之比。 自感系數(shù)與線圈的大小、形狀、磁介質(zhì)、線圈密度有關(guān)，而與線圈中電流無關(guān)。43三、自感電動勢

8、由法拉第電磁感應(yīng)定律可知：而當(dāng)線圈自感系數(shù)不變時，自感電動勢44自感系數(shù)的計算假設(shè)線圈中的電流 I ；求線圈中的磁通量 fm ；由定義求出自感系數(shù) L。 例：一長直螺線管，線圈密度為 n，長度為 l，橫截面積為 S，插有磁導(dǎo)率為 的磁介質(zhì)，求線圈的自感系數(shù) L 。lSn45IlSn解： 設(shè)線圈中通有電流 I ，線圈中的磁通量為：線圈中的自感系數(shù)L為：其中匝數(shù)則自感系數(shù)46一、互感現(xiàn)象 當(dāng)一個線圈中電流發(fā)生變化時在另一個線圈中產(chǎn)生互感電動勢。 這是由于線圈1中電流變化，在線圈2周圍產(chǎn)生一個變化的磁場，變化的磁場周圍又產(chǎn)生一個感生電場，感生電場作用在導(dǎo)體線圈2中的自由電荷上，在線圈2中產(chǎn)生互感電動

9、勢，反之也一樣。1I1N1S12I2N2S211.4.2 互感應(yīng)47二、互感系數(shù) M線圈 1 在線圈 2 中產(chǎn)生的磁鏈：定義：線圈 1 對線圈 2 的互感系數(shù)M211I1N1S12I2N2S248線圈 2 在線圈 1 中產(chǎn)生的磁鏈：定義：線圈 2 對線圈 1 的互感系數(shù)M12兩線圈的互感系數(shù)相等：12N1N249注意： 互感系數(shù)與兩線圈的大小、形狀、磁介質(zhì)和相對位置有關(guān)。三、互感電動勢線圈1電流變化在線圈2中產(chǎn)生的互感電動勢線圈2電流變化在線圈1中產(chǎn)生的互感電動勢50abl例： 在長直導(dǎo)線旁距 a 放置一長為 l、寬為 b 的矩形導(dǎo)線框，求兩導(dǎo)體的互感系數(shù)。解：設(shè)直導(dǎo)線中通有電流 I ，I51

10、abl 載流直導(dǎo)線在矩形線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁通量為：xdxIxo52互感系數(shù)：53 請考慮一下，當(dāng)導(dǎo)線放在矩形導(dǎo)線框中部，互感系數(shù)為多大。5411.5磁場能量5511.5.1 自感線圈的能量在右面的電路中，燈泡與電感線圈并聯(lián)后，串在電源上，當(dāng)電鍵K 從閉合狀態(tài)，變?yōu)榇蜷_狀態(tài)時，燈泡并不是立即就熄滅，而是閃亮一下才熄滅。LK載流線圈具有能量。5657 這是由于線圈中的磁場能量釋放給燈泡。當(dāng)電鍵 K 打開時，電路中電流迅速減小，在線圈中產(chǎn)生自感電動勢，這個自感電動勢比電源電動勢要大，所以燈泡比原來還亮一些，最后燈泡熄滅。 線圈中的能量，是由于線圈在通電過程中，電流克服自感電動勢作功，使線圈具有能量。穩(wěn)恒

11、電流的功為：LK58在 dt 時間內(nèi)，電流 i 克服線圈中自感電動勢作的元功為：某一時刻自感電動勢為：則線圈中電流從 0 變化到 I 過程中電流作的總功為：59電流作功使線圈能量改變，作功等于末態(tài)線圈能量減去初態(tài)線圈的能量。其中為線圈的能量。由于初態(tài)線圈中電流為 0，所以60線圈能量為：11.5.2 磁場能量 由于載流線圈中具有磁場，所以線圈的能量也可以說是磁場的能量。以載流長直螺線管為例：IlSn 長直螺線管中插有磁導(dǎo)率為 的磁介質(zhì)，管內(nèi)磁感應(yīng)強度為：61IlSn則長直螺線管的自感系數(shù)為：磁場能量為（1）62由 從上三式中可看出磁場的能量只與磁場和磁場分布的空間有關(guān)。（2）（3）（1）63磁

12、場的能量密度wm 磁場能量只能反映空間體積 V 內(nèi)的總能量，不能反映磁場的能量分布情況。須引入描寫磁場分布的物理量-能量密度。1.能量密度wm單位體積內(nèi)的磁場能量。642.由能量密度計算磁場能量先確定體積元內(nèi)的磁場能量，再計算體積V體內(nèi)的磁場能量，65第12章電磁場和電磁波66經(jīng)典電磁理論的奠基人 , 氣體動理論創(chuàng)始人之一. 提出了有旋場和位移電流的概念 , 建立了經(jīng)典電磁理論 , 并預(yù)言了以光速傳播的電磁波的存在. 在氣體動理論方面 , 提出了氣體分子按速率分布的統(tǒng)計規(guī)律.麥克斯韋（18311879）英國物理學(xué)家67 1865 年麥克斯韋在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，提出完整的電磁場理論，他的主要

13、貢獻是提出了“有旋電場”和“位移電流”兩個假設(shè)，從而預(yù)言了電磁波的存在，并計算出電磁波的速度（即光速）. ( 真空中 )68 1888 年赫茲的實驗證實了他的預(yù)言, 麥克斯韋理論奠定了經(jīng)典動力學(xué)的基礎(chǔ)，為無線電技術(shù)和現(xiàn)代電子通訊技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊前景. ( 真空中 )69一、位移電流 全電流安培環(huán)路定理+-I（以 L 為邊做任意曲面 S ）穩(wěn)恒磁場中, 安培環(huán)路定理70 麥克斯韋假設(shè) 電場中某一點位移電流密度等于該點電位移矢量對時間的變化率.+-IIAB71 位移電流 位移電流密度 通過電場中某一截面的位移電流等于通過該截面電位移通量對時間的變化率.+-72（1）全電流是連續(xù)的；（2）位移電流

14、和傳導(dǎo)電流一樣激發(fā)磁場；（3）傳導(dǎo)電流產(chǎn)生焦耳熱，位移電流不產(chǎn)生焦耳熱.+- 全電流73二、電磁場 麥克斯韋電磁場方程的 積分形式 磁場高斯定理 安培環(huán)路定理 靜電場環(huán)流定理 靜電場高斯定理74方程的積分形式麥克斯韋電磁場（1）有旋電場麥克斯韋假設(shè)（2）位移電流END11醉翁亭記 1反復(fù)朗讀并背誦課文，培養(yǎng)文言語感。2結(jié)合注釋疏通文義，了解文本內(nèi)容，掌握文本寫作思路。3把握文章的藝術(shù)特色，理解虛詞在文中的作用。4體會作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、導(dǎo)入新課范仲淹因參與改革被貶，于慶歷六年寫下岳陽樓記，寄托自己“先天下之憂而憂，后天下之樂而樂”的政治理想。實際上，這次改革，受到貶謫的除了

15、范仲淹和滕子京之外，還有范仲淹改革的另一位支持者北宋大文學(xué)家、史學(xué)家歐陽修。他于慶歷五年被貶謫到滁州，也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期間，歐陽修在滁州留下了不遜于岳陽樓記的千古名篇醉翁亭記。接下來就讓我們一起來學(xué)習(xí)這篇課文吧！【教學(xué)提示】結(jié)合前文教學(xué)，有利于學(xué)生把握本文寫作背景，進而加深學(xué)生對作品含義的理解。二、教學(xué)新課目標(biāo)導(dǎo)學(xué)一：認識作者，了解作品背景作者簡介：歐陽修(10071072)，字永叔，自號醉翁，晚年又號“六一居士”。吉州永豐(今屬江西)人，因吉州原屬廬陵郡，因此他又以“廬陵歐陽修”自居。謚號文忠，世稱歐陽文忠公。北宋政治家、文學(xué)家、史學(xué)家，與韓愈、柳宗元、王安石、蘇洵、蘇軾、

16、蘇轍、曾鞏合稱“唐宋八大家”。后人又將其與韓愈、柳宗元和蘇軾合稱“千古文章四大家”。關(guān)于“醉翁”與“六一居士”：初謫滁山，自號醉翁。既老而衰且病，將退休于潁水之上，則又更號六一居士?？陀袉栐唬骸傲缓沃^也？”居士曰：“吾家藏書一萬卷，集錄三代以來金石遺文一千卷，有琴一張，有棋一局，而常置酒一壺?！笨驮唬骸笆菫槲逡粻枺魏?？”居士曰：“以吾一翁，老于此五物之間，豈不為六一乎？”寫作背景：宋仁宗慶歷五年(1045年)，參知政事范仲淹等人遭讒離職，歐陽修上書替他們分辯，被貶到滁州做了兩年知州。到任以后，他內(nèi)心抑郁，但還能發(fā)揮“寬簡而不擾”的作風(fēng)，取得了某些政績。醉翁亭記就是在這個時期寫就的。目標(biāo)導(dǎo)學(xué)

17、二：朗讀文章，通文順字1初讀文章，結(jié)合工具書梳理文章字詞。2朗讀文章，劃分文章節(jié)奏，標(biāo)出節(jié)奏劃分有疑難的語句。節(jié)奏劃分示例環(huán)滁/皆山也。其/西南諸峰，林壑/尤美，望之/蔚然而深秀者，瑯琊也。山行/六七里，漸聞/水聲潺潺，而瀉出于/兩峰之間者，釀泉也。峰回/路轉(zhuǎn)，有亭/翼然臨于泉上者，醉翁亭也。作亭者/誰？山之僧/曰/智仙也。名之者/誰？太守/自謂也。太守與客來飲/于此，飲少/輒醉，而/年又最高，故/自號曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒，在乎/山水之間也。山水之樂，得之心/而寓之酒也。節(jié)奏劃分思考“山行/六七里”為什么不能劃分為“山/行六七里”？明確：“山行”意指“沿著山路走”，“山行”是個狀中短語

18、，不能將其割裂?！巴?蔚然而深秀者”為什么不能劃分為“望之蔚然/而深秀者”？明確：“蔚然而深秀”是兩個并列的詞，不宜割裂，“望之”是總起詞語，故應(yīng)從其后斷句?！窘虒W(xué)提示】引導(dǎo)學(xué)生在反復(fù)朗讀的過程中劃分朗讀節(jié)奏，在劃分節(jié)奏的過程中感知文意。對于部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜的句子，教師可做適當(dāng)?shù)闹v解引導(dǎo)。目標(biāo)導(dǎo)學(xué)三：結(jié)合注釋，翻譯訓(xùn)練1學(xué)生結(jié)合課下注釋和工具書自行疏通文義，并畫出不解之處?！窘虒W(xué)提示】節(jié)奏劃分與明確文意相輔相成，若能以節(jié)奏劃分引導(dǎo)學(xué)生明確文意最好；若學(xué)生理解有限，亦可在解讀文意后把握節(jié)奏劃分。2以四人小組為單位，組內(nèi)互助解疑，并嘗試用“直譯”與“意譯”兩種方法譯讀文章。3教師選擇疑難句或值得翻譯

19、的句子，請學(xué)生用兩種翻譯方法進行翻譯。翻譯示例：若夫日出而林霏開，云歸而巖穴暝，晦明變化者，山間之朝暮也。野芳發(fā)而幽香，佳木秀而繁陰，風(fēng)霜高潔，水落而石出者，山間之四時也。直譯法：那太陽一出來，樹林里的霧氣散開，云霧聚攏，山谷就顯得昏暗了，朝則自暗而明，暮則自明而暗，或暗或明，變化不一，這是山間早晚的景色。野花開放，有一股清幽的香味，好的樹木枝葉繁茂，形成濃郁的綠蔭。天高氣爽，霜色潔白，泉水淺了，石底露出水面，這是山中四季的景色。意譯法：太陽升起，山林里霧氣開始消散，煙云聚攏，山谷又開始顯得昏暗，清晨自暗而明，薄暮又自明而暗，如此暗明變化的，就是山中的朝暮。春天野花綻開并散發(fā)出陣陣幽香，夏日佳

20、樹繁茂并形成一片濃蔭，秋天風(fēng)高氣爽，霜色潔白，冬日水枯而石底上露，如此，就是山中的四季?！窘虒W(xué)提示】翻譯有直譯與意譯兩種方式，直譯鍛煉學(xué)生用語的準確性，但可能會降低譯文的美感；意譯可加強譯文的美感，培養(yǎng)學(xué)生的翻譯興趣，但可能會降低譯文的準確性。因此，需兩種翻譯方式都做必要引導(dǎo)。全文直譯內(nèi)容見我的積累本。目標(biāo)導(dǎo)學(xué)四：解讀文段，把握文本內(nèi)容1賞析第一段，說說本文是如何引出“醉翁亭”的位置的，作者在此運用了怎樣的藝術(shù)手法。明確：首先以“環(huán)滁皆山也”五字領(lǐng)起，將滁州的地理環(huán)境一筆勾出，點出醉翁亭坐落在群山之中，并縱觀滁州全貌，鳥瞰群山環(huán)抱之景。接著作者將“鏡頭”全景移向局部，先寫“西南諸峰，林壑尤美”

21、，醉翁亭坐落在有最美的林壑的西南諸峰之中，視野集中到最佳處。再寫瑯琊山“蔚然而深秀”，點山“秀”，照應(yīng)上文的“美”。又寫釀泉，其名字透出了泉與酒的關(guān)系，好泉釀好酒，好酒叫人醉?！白砦掏ぁ钡拿直惆抵型赋?，然后引出“醉翁亭”來。作者利用空間變幻的手法，移步換景，由遠及近，為我們描繪了一幅幅山水特寫。2第二段主要寫了什么？它和第一段有什么聯(lián)系？明確：第二段利用時間推移，抓住朝暮及四季特點，描繪了對比鮮明的晦明變化圖及四季風(fēng)光圖，寫出了其中的“樂亦無窮”。第二段是第一段“山水之樂”的具體化。3第三段同樣是寫“樂”，但卻是寫的游人之樂，作者是如何寫游人之樂的？明確：“滁人游”，前呼后應(yīng)，扶老攜幼，自由

22、自在，熱鬧非凡；“太守宴”，溪深魚肥，泉香酒洌，美味佳肴，應(yīng)有盡有；“眾賓歡”，投壺下棋，觥籌交錯，說說笑笑，無拘無束。如此勾畫了游人之樂。4作者為什么要在第三段寫游人之樂？明確：寫滁人之游，描繪出一幅太平祥和的百姓游樂圖。游樂場景映在太守的眼里，便多了一層政治清明的意味。太守在游人之樂中酒酣而醉，此醉是為山水之樂而醉，更是為能與百姓同樂而醉。體現(xiàn)太守與百姓關(guān)系融洽，“政通人和”才能有這樣的樂。5第四段主要寫了什么？明確：寫宴會散、眾人歸的情景。目標(biāo)導(dǎo)學(xué)五：深入解讀，把握作者思想感情思考探究：作者以一個“樂”字貫穿全篇，卻有兩個句子別出深意，不單單是在寫樂，而是另有所指，表達出另外一種情緒，請

23、你找出這兩個句子，說說這種情緒是什么。明確：醉翁之意不在酒，在乎山水之間也。醉能同其樂，醒能述以文者，太守也。這種情緒是作者遭貶謫后的抑郁，作者并未在文中袒露胸懷，只含蓄地說：“醉能同其樂，醒能述以文者，太守也?！贝司渑c醉翁亭的名稱、“醉翁之意不在酒，在乎山水之間也”前后呼應(yīng)，并與“滁人游”“太守宴”“眾賓歡”“太守醉”連成一條抒情的線索，曲折地表達了作者內(nèi)心復(fù)雜的思想感情。目標(biāo)導(dǎo)學(xué)六：賞析文本，感受文本藝術(shù)特色1在把握作者復(fù)雜感情的基礎(chǔ)上朗讀文本。2反復(fù)朗讀，請同學(xué)說說本文讀來有哪些特點，為什么會有這些特點。(1)句法上大量運用駢偶句，并夾有散句，既整齊又富有變化，使文章越發(fā)顯得音調(diào)鏗鏘，形成一種駢散結(jié)