电磁感应的案例精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇电磁感应的案例，期待它们能激发您的灵感。

篇1

【关键词】电磁感应 综合问题 观点 效用

电磁学是高中物理课程教学中的重点和难点，电磁感应与力学综合题是每年高考必考试题之一，这类试题多数以压轴题的形式出现，对学生的逻辑思维能力要求较高，给不少学生带来了麻烦；笔者从自身的教学实践出发，借助于几道典型的案例分析，从三个角度重点阐述处理这类问题的具体方式与手段，希望能给读者带来一定的帮助。

一、根据“力学的观点”处理电磁感应与力学综合试题

只要涉及到速度、加速度、运动状态的判断等情况，应当牢牢树立“瞬时”的意识，分析清楚受力情况，进行清晰的受力分析，并通过牛顿第二定律和运动学公式列出方程求解。并且在这个过程中要特别注意无具体数据时产生的多解情况。

例1：如图1所示，导体棒 可在竖直平面内足够长的金属导轨上无摩擦的滑动，导轨间距 ，导体棒 的电阻为 ，质量 ，匀强磁场垂直于纸面向内且 ，当导体棒自由下落 时，立即接通电键 ，试求：（1）分析电键接通后 棒运动情况；（2）最终 棒匀速下落的速度为多少？

解析：（1）电键 闭合的瞬间 速度 则 大于重力 则 即 向下做加速度不断减小的加速运动，直至安培力等于重力时变成匀速直线运动。（2）匀速运动时： 即

点评：本题主要考查力与运动相关知识和规律，解题的关键在于利用牛顿第二定律分析导体棒 运动特点，抓住瞬时速度和加速度发分析，值得注意的是导体棒切割磁感线构成回路时棒存在一定的初速度，必须要先判断安培力与重力的关系，才能确定运动的特征。

二、根据“能量的观点”处理电磁感应与力学综合试题

能量守恒定律是自然界的普遍规律之一，在电磁感应与力学综合试题中应该充分认识到：“摩擦力做功，有内能升高；重力做功，可能有机械能参与转化；安培力做功就实现电能与它形式的能转化”，利用能量守恒定律进行处理综合试题是可取的办法之一。

例2：如图2-甲所示，放置在光滑绝缘水平面上的正方形金属线框边长 ，质量 ，整个装置放在方向竖直向下，磁感应强度为 的匀强磁场中，线框的一边与磁场边界 重合，线框在水平力作用下由静止开始向左运动，经过 线框被拉出磁场，线框中电流与时间的变化图像如图2-乙所示，在此过程中：（1）通过线框导线截面的电量和线框的电阻；（2）水平力 随时间变化的表达式；（3）若在线框被拉出的 过程中水平力 做功为 ，则在此过程中线框产生的焦耳热为多少？

解析：（1）由 图像可得在 内通过线框导线截面的电量为图线与 轴围成的面积， ；由于 则 ；（2）感应电流 即 ，由 图像可知 则 ，根据牛顿第二定律得到： 即 （ ）；（3）线框从磁场中拉出的瞬时速度 ；根据能的转化和守恒定律，线框中产生的焦耳热

点评：本题涉及牛顿运动定律、电磁感应、运动学规律、能量守恒、图像知识等方面的考查，综合性比较高，题目中加速度恒定是本题的明显特征之一，对学生利用所学知识处理实际问题的能力要求较高，提醒一线教师在平时的教学中应该注意培养学生的综合素质能力。

三、根据“动量的观点” 处理电磁感应与力学综合试题

例3：如图3所示，质量为 的金属杆放置于导轨间距为 的光滑的平行导轨上，导轨左端连接的电阻阻值为 ，其他电阻不计，磁感应强度为 的匀强磁场垂直于导轨平面，现给金属杆一个水平向右的初速度 ，然后任其运动，导轨足够长，试求：（1）电阻 上产生的最大热量；（2）金属杆在导轨上向右移动的最大距离是多少？

解析：（1）金属杆在安培力的作用下，最后处于静止状态。由能量守恒得电阻 上产生的最大热量为： ；（2）金属杆运动至最大距离的过程中通过导体棒截面的电量 ，对棒运用动量定理可得： 即 则

点评：本题主要考查能量守恒、动量定理等知识和规律，解题关键之处是确定通过金属棒的电量，从两个方面求出电量，建立等量关系进行求解，要求学生平时注重物理规律的理解和应用。

总而言之，高中物理电磁感应与力学综合问题是高中物理的难点，对于物理问题的处理，以上三种观点的处理方式并不是孤立的，在处理实际问题的时候，常常会综合、灵活的运用它们，从而获取最佳的解题方案，作为一线的高中物理教师在平时的教学中，应该多角度引导学生理解处理问题的有效方法与规律，进而促进课堂教学效率的提升。

【参考文献】

篇2

摘 要：在综合复习电磁感应章节时，很多同学都提出不会处理双杆切割问题，其涉及到知识点多、问题类型多样。为此，笔者以本文和大家共同探讨双杆切割问题，希望能给同学们些许帮助。

关键词：双杆切割；电磁感应；安培力；合外力

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2013）28-160-02

导体棒切割模型是电磁感应的重点，是高考题的常客，我们必须熟练应用，本文将就双杆切割问题的基本知识和遵循的基本规律，介绍解题的基本方法和基本思路，归纳常见的题型及主要关系，培养解决电磁感应中的切割类问题的能力。

电磁感应中的切割类问题是电磁感应的基本问题，可以从四个常规角度：1、研究对象的选取：可分为三种类型，即单杆切割类、伪双杆切割和双杆切割类模型。其中单杆切割是基础模型。而伪双杆切割问题却是考察的重点，要求较高。伪即不是，很多类似问题中有双杆存在，但是真正切割的只为其一，而另一个往往是静止状态，可是很多同学分析这类问题时，随即采用右手定则，殊不知这是可怕的误区。双杆切割是难点，在近几年高考中有所降温，但能更好的诠释电磁感应的本质。2、电磁学中的基本规律，法拉第电磁感应定律、楞次定律，而安培定则Ⅰ（对应直线电流）、安培定则Ⅱ（对应环线电流）、左手定则、右手定则的循环使用要求很高，本文中将逐题逐步说明其方法和技巧。这些规律对应的重点问题有：感应电流方向的判断、安培力方向的判断。3、电路的基本规律，如闭合电路欧姆定律，串、并联电路中电流、电压、电阻、功率关系等。此规律对应的重点问题是：等效电路图的得出、路端电压的求解。4、力学规律，如运动学公式、牛顿运动定律、功能关系、动能定理、动量定理、动量守恒定律和能量守恒定律。此规律对应的重点问题有：正确的受力分析、牛顿第二定律理解、动能定理的应用。鉴于难点的突破，笔者将从以下双杆案例加以分析：

一、伪双杆切割（笔者的“伪”字，是为了强调，即不是双杆切割，此类问题会导致学生犯错，尤其是左、右手定则的混淆。此题的导入希望会帮助学生区分）

二、双杆切割

2、水平面双杆模型：如图2所示，两足够长平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动，两金属棒ab、cd的质量之比为2∶1.用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉金属棒cd，经过足够长时间以后（ ）

A.金属棒ab、cd都做匀速运动

B.金属棒ab上的电流方向是由b向a

C.金属棒cd所受安培力的大小等于2F/3

D.两金属棒间距离保持不变

解析：对两金属棒ab、cd进行受力和运动分析可知，两金属棒最终将做加速度相同的匀加速直线运动，且金属棒 速度小于金属棒cd速度，所以两金属棒间距离是变大的，由楞次定律判断金属棒ab上的电流方向是由b到a，A、D错误，B正确；以两金属棒整体为研究对象有：F=3ma，隔离金属棒cd分析F-F安=ma，可求得金属棒cd所受安培力的大小，C正确；因此答案选B、C。

3.竖直面双杆模型：如图3所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计.两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处.磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直.先由静止释放c，c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触.用ac表示c的加速度，Ekd表示d的动能，xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移。下列图中正确的是（ ）

关于双杆切割，属于电磁感应中较复杂问题，笔者在此归纳了以下常见模型，以供读者参考。

类型一：初速度不为零，不受其它水平外力的作用

篇3

关键词：750千伏架空输电线路；感应电压；感应电流；预防措施

中图分类号：TM621文献标识码： A

随着750kV输电线路的迅速发展,超高压线路走廊不断拥挤，线路的同塔架设、并行架设、交叉跨越不断增多。由于停电线路的空载导线形成一个巨大的电容器，处于工频交变强电磁场中,会耦合产生感应电压,对作业人员的安全造成较大的威胁。近年来,多处地方都出现过感应电伤人的事件。由于人们对感应电的认识普遍不足,认为感应电压虽高,碰到感应电只会有麻手的感觉,不会危及人的生命。实际上,通过触电伤人的诸多事件告诉我们,这是十分危险的,需要引起高度的重视,我们必须通过认真分析研究感应电的产生机理,抓住感应电的本质,方能采取切实可行的防范措施。

1.电磁感应现象

(1)电磁感应现象：闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动，电路中产生感应电流。

(2)感应电流：在电磁感应现象中产生的电流。

(3)产生电磁感应现象的条件：

①两种不同表述

a．闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动

b．穿过闭合电路的磁场发生变化

②两种表述的比较和统一

a．两种情况产生感应电流的根本原因不同

闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动时，是导体中的自由电子随导体一起运动，受到的洛伦兹力的一个分力使自由电子发生定向移动形成电流，这种情况产生的电流有时称为动生电流。

穿过闭合电路的磁场发生变化时，根据电磁场理论，变化的磁场周围产生电场，电场使导体中的自由电子定向移动形成电流，这种情况产生的电流称为感应电流或感生电流。

b．两种表述的统一

两种表述可统一为穿过闭合电路的磁通量发生变化。

③产生电磁感应现象的条件

不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。

条件：a．闭合电路；b．一部分导体 ； c．做切割磁感线运动。

2.超高压输电线路感应电

现阶段，电力系统供电是一种单相不对称的供电系统。其在供电时，高压输电线路会在邻近空间产生高压电场，同时，交流电流又会在环绕其周围的空间产生很强的未被平衡的交变磁场。因此，处在超高压输电线路下方的线路或长形导体会产生静电感应和电磁感应现象。由于电容耦合，带电导体在该物体上会感应出电压（对地），迫使导体处于一个悬浮电位，该电压称为感应电压。感应电包括电磁感应而产生的感应电压和感应电流。如果产生感应电的输电线路不接地，则只有感应电压存在；一旦线路接地，将产生入地的感应电流。运行中的输电线路对附近线路的感应电一般来自两方面：一是电磁感应，它与互感有关；二是静电感应，它与电容有关。

2.1 静电感应电压

电容耦合，又称电场耦合或静电耦合，是由于分布电容的存在而产生的一种耦合方式。超高压输电线路和下方导体与大地之间存在耦合电容，当超高压输电线路有高压交流电压时，将在邻近空间产生高压电场，从而使空间各点具备一定的电位。处于电场中的停电线路或者长金属导体，由于电容效应产生静电耦合，出现静电感应电压。若系统三相对称，且运行线路对停电检修线路或导体的三相分布电容平衡，则三相感应电压的矢量和为零。实际系统中，由于运行线路三相导线对检修线路的距离不相等，三相分布电容不可能完全平衡，三相感应电压的矢量和不为零，线路上即出现静电感应电压。

2.2 电磁感应电压

电磁感应耦合：又称磁场耦合，是由于内部或外部空间电磁场感应的一种耦合方式。超高压输电线路中的交流电流在其周围空间会产生未被平衡的交变磁场。根据电磁感应原理，其电流产生的磁力线切割相邻的电力贯通线时，将产生纵向感应电动势。由于电磁耦合三相互感不平衡，在停电线路上感应的对地零序电压，即为电磁感应电压。因三相距离不相等，则互感各不相同，运行线路的磁场在检修线路上感应的电动势也不相等，相加所得电压的矢量和即为检修线路或长导体的电磁感应电压。

3.感应电的危害

3.1案例

2011年7月18日，750千伏吐哈一线停电检修，并行750千伏吐哈二线带电运行。在封挂好线路两侧固定接地线后，工作班成员梁某、王某穿着全套合格屏蔽服开始上439#杆塔作业，王某将防坠器通过0.3米长绝缘绳圈挂设在杆塔横担上部，梁某开始沿软梯进人导线端，下软梯过程中，防坠器金属绳线部分已与杆塔横担下部接触，当梁某脚触及导线端均压环时，被感应电击倒在均压环上，身上衣物迅速燃烧，经现场人员放至地面后，已无生命特征。

案例分析：从技术层面来讲，本次事故可以终结为两点：一是感应过大，人体承受不了；二是作业人员操作步骤错误，未使用个人保安线，便进入导线端，且防坠器将人体直接串入回路。

3.2感应电分析

3.2.1感应电的大小

架空输电线路中的感应电现象是由电磁感应产生的，特别是同塔双回和平行架设的输电线路尤为突出，带电线路可以提供持续的工频电场，致使停电线路产生感应电。当停电线路不接地，则只有感应电压存在，一旦停电线路接地，将产生入地感应电流。

针对750千伏输电线路，依据电磁分析仿真计算软件-ATP（Alternative Transients Program）计算得到运行回路在正常运行负荷下，对停电回路的感应电压最大为0.85kV。当停电回路间隔8基杆塔的两端分别加挂临时接地线后，停电回路临时接地线间的感应电流最大值为6.04A。当运行回路输送2000MW负荷时，停电侧感应电压可达1288V.

案例线路系统参数为：标称电压750kV，最高运行电压800kV，操作过电压倍数1.8，最大输送功率2300MW，事故时最大输送功率4000MW。由此可见，理论上停电线路的感应电电压应大于1288V，但经现场实际测量，当停电回路间隔20基封挂接地线后，感应电压大于2000V。

3.2.2人体感知水平

电击对人体的危害程度，主要取决于通过人体电流的大小和通电

时间长短。电流强度越大，致命危险越大；持续时间越长，死亡的可

能性越大。能引起人感觉到的最小电流值称为感知电流，交流为1mA，直流为5mA；人触电后能自己摆脱的最大电流称为摆脱电流，交流为10mA，直流为50mA；在较短的时间内危及生命的电流称为致命电流，如100mA的电流通过人体1s，可足以使人致命，因此致命电流为50mA。在有防止触电保护装置的情况下，人体允许通过的电流一般可按30mA考虑。

人体对电流的反映: 8~10mA 手摆脱电极已感到困难,有剧痛感(手指关节)；20~25mA 手迅速麻痹,不能自动摆脱电极,呼吸困难；50~80mA 呼吸困难，心房开始震颤；90~100mA 呼吸麻痹，三秒钟后心脏开始麻痹，停止跳动。

根据欧姆定律：

(I＝U／R)

可以得知流经人体电流的大小与外加电压和人体电阻有关。人体电阻除人的自身电阻外，还应附加上人体以外的衣服、鞋、裤等电阻，虽然人体电阻一般可达5000Ω，但是，影响人体电阻的因素很多，如皮肤潮湿出汗、带有导电性粉尘、加大与带电体的接触面积和压力以及衣服、鞋、袜的潮湿油污等情况，均能使人体电阻降低，所以通常流经人体电流的大小是无法事先计算出来的。因此，为确定安全条件，往往不采用安全电流，而是采用安全电压来进行估算：一般情况下，也就是干燥而触电危险性较大的环境下，安全电压规定为36V，对于潮湿而触电危险性较大的环境（如金属容器、管道内施焊检修），安全电压规定为12V。这样，触电时通过人体的电流可被限制在较小范围内，可在一定的程度上保障人身安全。

3.2.3感应电小结

（1）感应电持续存在，与停电线路是否接地无关；

（2）感应电很大，远超人体承受能力；

（3）如果不做防感应电措施，人体将受到感应电严重伤害，甚至死亡。

3.3个人保安线分析

3.3.1个人保安线的正确

（1）应在线路停电、验电、接地工序完成之后

（2）作业人员在进入导线端前，应使用个人保安线，先接接地端，后接导线端，确保各连接点牢固可靠；拆除时，顺序相反。

（3）个人保安线应使用具有透明绝缘护套的软铜线，截面积不得小于16mm2。

3.3.2个人保安线的正确认识

3.3.2.1案例中未使用个人保安线

等效电路图

U：感应电压

R1：人体接入回路电阻

I1：感应电流

750千伏吐哈二线正常运行负荷2000MW，假设停电线路两端均已挂设接地，感应电压U=1200v，屏蔽服导通电阻0.1Ω，人体电阻1500Ω，不考虑接地电阻值。当人体并入回路后，第一时间电流值I1=1200/0.1=12000A，因现行三类屏蔽服的导流能力30A，屏蔽服各部位连接点会瞬间熔断，人体直接并入电路，则I1’=1200/1500=0.8A。

结论：人身触电死亡。

3.3.2.2假定案例中使用个人保安线

示意图

等效电路图

U：感应电压

R1：人体接入回路电阻

R2：个人保安线电阻

750千伏线路个人保安线采取不小于16mm2的铜绞线，长度为10米，而铜材料电阻率铜1.75 ×10-8(Ω・mm2/m)，电阻近似为零。

结论：作业点导线与横担端几乎无电压降，人体所处回路被个人保安线回路短接，人体进入导线端仅有麻电感觉，不会导致人体触电死亡。

3.3.3个人保安线小结

（1）个人保安线可以短路电流；

（2）个人保安线可以增加接地点，降低区段感应电压；

（3）个人保安线可使作业人员确信线路可靠接地。

4.感应电预防措施

根据长期的运行检修积累和相关理论填充、研究，针对750千伏架空输电线路停电检修作业过程中，针对感应电的预防采取了以下措施。

4.1 对于停电线路必须首先进行验电才可采取后续的安全措施，由于750千伏输电线路尚无标准验电器，应使用带有金属端头的绝缘绳进行验电。操作过程为，作业人员手持绝缘绳尾部，慢慢将金属部分接近导线，根据放电的声音、火花和导线对金属的排斥程度来判断线路是否停电。

4.2 停电线路两端必须使用固定接地线，作业区段使用临时工作接地，降低线路区段感应电压，已达到降低感应电流的目的。

4.3 作业点使用个人保安线，短接人体回路电流，确保人身安全。

4.4 作业人员应穿着全套合格屏蔽服，确保人体进入导线端时，不受感应电伤害，且能保证人体进入导线端后，能始终保持等电位状态，同时，已起到了电场屏蔽作用。

4.5 作业人员的防坠落措施应采用绝缘绳索或装置，增大人体回路绝对电阻，使人体进入导线端等同于等电位作业，避免通流伤害。

5.结束语

自750千伏输电线路投运以来，无论是停电作业，还是带电作业，疑问始终伴随着我们，虽然我们已经做到了能顺利完成，但还谈不上效率化，简约化。由此可见，我们对750千伏输电线路感应电的认知还很有限，预防预控手段还很粗陋，伴随着750千伏主网架的逐步成熟，感应电预防措施的进一步完善、优化急不可待。

参考文献

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关键词：新课程；探究性学习；案例设计

1引言

传统的授课中，学生是在层层点拨下得出了产生感应电流的条件，结论比较牵强，学生积极性不高，是以教师为主体进行教学。针对这一问题，笔者尝试通过创设情景、提问设疑――学生实验、合作探究――讨论归纳、巩固提高，实现以学生为主体，教师为主导，探究为主线的教学模式。课堂上学生们以小组为单位，积极参与，讨论充分，达到了教学目标。

2案例的主要设计思想

在介绍法拉第发现电磁感应现象的一些事迹后，提出问题：电能产生磁，那么磁能否产生电呢？

3实验探究

1.闭合电路的部分导体切割磁感线

学生操作演示：导体左右平动，前后运动、上下运动。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表中。

2.向线圈中插入和拔出磁铁

学生操作演示：把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表中。

3.模拟法拉第的实验

学生操作演示：线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。观察以下几种操作中线圈B中是否有电流产生。把观察到的现象记录在表中。

4分析论证

演示实验1中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。

演示实验2中，磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。

演示实验3中，通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈A中电流变化，导致线圈B内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当线圈A中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。

通过以上一系列问题讨论，并利用表格（如下表），把三个实验产生感应电流的操作过程、实验现象和初步分析进行汇总，引导学生从个性中寻找共性，比较有感应电流和无感应电流的情况，使学生自行发现了感应电流产生的条件。

5归纳总结

引起感应电流的表面因素很多，但本质的原因是磁通量的变化。因此，电磁感应现象产生的条件可以概括为：只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。

6小结

本节内容使用探究式教学，通过学生的动手、动脑、合作和讨论等方式，让学生设计实验方案，增强了学生的主体活动，达到了锻炼学生探究问题的能力和实验动手的能力。在学生探究过程中让学生从表格中寻找共性，充分调动了师生的互动、交流与沟通。

参考文献：

[1]姚奇杰.学生物理探究性面临的困难及其教学策略实验研究.中国知网，2003，8.

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关键词：物理教学；案例描述；反思与评析

中图分类号：G427 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2013）19-080-1

一、案例描述

本节课的教学过程在于要求学生掌握法拉第电磁感应定律中的各个物理量内涵，要求学生理解并能运用E=Δφ/Δt这个公式。在教学过程中，笔者运用观察、比较与设计的手段，充分调动学生这个主体，使他们有强烈的兴趣去思考、去推理、去学习课程内容。

1.感应电动势。将图（1），图（2）用投影仪展示，并设问：图中电键S均闭合，电路中是否都有电流？为什么？

演示实验一：对照图（1）安培表指针偏转；对照图（2）电流计指针不动，但当条形磁铁位置变动时，电流计指针偏转，表明回路中有电流。

启发学生回答：图（1）中产生的电流是由电源提供的，图（2）中产生的是感应电流。

教师引导：由恒定电流的知识可知，闭合电路中有电流，电路中必有电源。对比图（1），图（2）提问，图（2）中的电源在哪里？用投影仪展示图（3），启发学生回答：图（2）中的线圈就相当于是电源，在磁铁插入线圈的过程中产生了电动势。

教师总结：（用图（1），图（2）装置进行演示说明）我们把电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。

2.影响感应电动势大小的因素。演示实验二：按图（2）所示装置将相同的磁铁以不同的速度从同一位置插入线圈中，观察并比较电流计指针的偏转情况。

诱导学生观察与思考：两次插入过程穿过线圈的磁通量变化是否相同？电流计指针偏角是否相同？偏角大说明什么？原因是什么？

引导学生归纳：电流计的指针偏角大，说明产生的电流大，而电流大的原因是电路中产生的感应电动势大。由于两次穿过磁通量变化相同，穿过越快，时间越短，产生的感应电动势越大，说明感应电动势大小与发生磁通量变化所用的时间有关，且在磁通量变化相同的情况下，所需时间越短，产生的感应电动势越大。

演示实验三：按图（2）所示装置用两个磁性强弱不同的条形磁铁分别从同一位置以相同的速度插入线圈中，观察并比较电流计指针的偏转情况。

诱导思维：两次插入过程中磁通量变化是否相同？所用时间是否相同？电流计指针偏角是否相同？偏转角大说明什么？原因是什么？

引导学生归纳：两种情况所用时间相同，但穿过线圈仍磁通量变化不同，电流表的偏转角不同，而产生的感应电动势大小不同。说明感应电动势的大小还与磁通量的变化有关，即在相同的变化时间情况下，磁通量变化越大，产生的感应电动势越大。

演示实验四：按图（4）所示装置连接电路，将滑动变阻器的滑动头以大小不同的速度从一侧滑至另一侧，观察电流计指针的偏转情况。（教师介绍实验装置）

诱导学生思维：两次滑动过程中穿过线圈的磁通量的变化量是否相同？所用时间是否相同？电流表的指转角是否相同？偏转角大说明什么？其原因是什么？

引导学生分析与归纳：（1）快滑比慢滑在相同的时间里流过线圈L1的电流变化大，引起穿过线圈L2的磁通量变化大，即ΔΦ大；（2）快滑比慢滑所用的时间短，即Δt小；（3）快滑与慢滑相比，磁通量变化大而所用时间短，即单位时间磁通量变化多；（4）快滑与慢滑相比，电流计指针的偏角不同，即产生的感应电动势不同，即在单位时间内磁通量变化越多，产生的感应电动势越大。

二、反思与评析

每节物理课都有若干的教学难点，本节课有两个难点。第一：闭合电路中产生感应电流，电路中一定存在相当于“电源”的理解――即产生感应电动势的理解。第二：感应电动势大小决定因素。怎样解决这二个教学中的难点，是本课教学是否成功的关键。本课在化解难题时，采取了以下措施：

1.类比稳恒电路和感应电路，引导学生借助深知的稳恒电路要素，去理解新学感应电路的要素，使感应电路的“电源”及其“电源”主要参数――“感应电动势”这一抽象概念，立刻具体直观地展现在学生面前，这种化难为易之举，显然符合学生学习物理的心理。

篇6

一、初中物理中的电磁转换

（一）电磁学的重要性。

电磁学在当今物理学领域中依然有许多问题有待研究。电磁学是由电学和磁学相互独立的学科发展而成的。在现今学习过程中，这部分内容与力学、电学的知识点有不少相同的部分。在高中及大学的学习中这部分内容将是重中之重。

（二）知识梳理。

1.磁体与磁场。

磁体：带有磁性的物体叫做磁体。（磁性：物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。）

磁极间相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

磁场的方向：小磁针静止时北极所指的方向（北极所受力的方向），为该点的磁场方向。

磁感线：磁体周围假想的带有箭头的曲线。磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。磁感线的切线方向为该点的磁场方向。磁感线一般采用虚线，因为磁感线在磁体周围实际是不存在的。（磁场是实际是存在的。）

2.电流的磁场。

奥斯特实验：本实验说明通电导线周围存在磁场。

本实验通电导线必须南北放置：排除地磁场的干扰。

本实验还可以说明通电导线周围磁场方向与电流方向有关。

通电线圈周围存在磁场：通电线圈周围磁场方向的影响因素：电流方向、线圈的绕向。通电线圈周围的磁场分布与条形磁体相同。

安培定则（右手螺旋定则）：四指指向为线圈中电流环绕的方向，大拇指指向为N极。

3.电磁铁：带有铁芯的线圈。

通电线圈磁性强弱的影响因素：有无铁芯、线圈中电流大小、线圈的匝数。

电磁铁与永磁体相比的优点：可控制有无磁性、可控制磁性强弱、可控制磁场方向。

4.电磁继电器：分为低压控制电路与高压工作电路两部分。

5.磁场对电流的作用。

通电直导线在磁场中受到力的作用：受力方向与电流方向有关，受力方向与磁场方向有关。

通电线圈在磁场中的受力情况：通电线圈在磁场中能转动。（受到力的作用）

通电线圈在磁场中不能持续转动。（在平衡位置时线圈受到平衡力作用）

磁电现象用于电动机，电磁感应用于发电机。

二、电磁转换课堂上的实例引入

（一）基础知识理解，熟练应用概念。

物理是一门具有很强理论性的课程，而且是与实际生活紧密联系的一门课，所以说物理是一门非常有魅力的课程。对于初中生来讲，初涉物理理解的知识体系还不全面，公式概念的记忆上存在一定困难，所以要用理解的方式弄懂并记忆。

例1：演示实验：给缠绕在铁钉上的导线通电后铁钉能够吸引大头针，联系上节课内容磁体能吸引大头针，说明导线通电后铁钉具有了磁性。展示一段视频内容，电磁起重机用衔铁吸起一堆钢铁后再在另一处放下。

经过讨论思考得出结论：利用电流可以获得磁场。

例2：把甲铁棒的一端靠向乙铁棒的中间部分，发现二者相互吸引，而把乙铁棒的一端靠向甲铁棒的中间部分时， 两铁棒互不吸引，那么由此可以判断：（？摇 ？摇）

A.甲有磁性而乙无磁性

B.甲无磁性而乙有磁性

C.甲乙均有磁性

D.甲乙均无磁性

分析：此题看起来比较抽象，而且不易想到与电磁知识相关，很容易造成错觉。实际上这道题应用了书中概念问题。两个铁棒相互接近时所得的结果不一样，所以二者中哪个有磁性的答案不能肯定，故排除C、D。然后考虑甲向乙中间部分靠近时候两者是吸引的。对于磁体来讲两极都具有同性相斥、异性相吸的特性，而中间部分不会被吸引或排斥；对于一般的铁棒来说，可以被磁体上任何部分吸引。了解到这样的概念性问题后，将可以轻松判出哪个是磁体，哪个不是。

答案：A

上面这道题涉及了概念问题，这样和生活经验和理论知识结合，并且勤于思考、动手，才能将所学知识理解并牢记。

（二）联系实际，把握要点。

初中物理学习最重要的是培养学生的物理思维及理论联系实际的能力。不论是在平时的练习还是考试中，都应多方面考查学生面对实际生活的观察学习能力。

例1：在电磁起重机、发电机、动圈式扬声器、动圈式话筒、电熨斗和电 风扇中，利用磁场对通电导体有力的作用原理工作的有？摇 ？摇？摇？摇； 利用电磁感应原理工作的有？摇？摇 ？摇？摇。

案例分析：答案是动圈式扬声器、电风扇；电磁起重机、发电机、动圈式 话筒。

这道题很明确地考察了实际生活中一些机械、日常用品的 物理原理。首先要求学生对这几种物品有直观认识，即要求教学中涉及这方面知识的讲授。 其次， 详细讲解电磁转换这部分内容，“磁场对电流的作用”所要表述的内容与“电磁感应”是不同的，磁场对电流的作用主要表现为力的形式，而电磁感应的作用主要表现为电流或者电动势的产生或变化。学生可以清晰地认识这些细微区别， 就比较容易判断了。

1.探究通电直导线周围的磁场。

活动1：探究通电直导线周围的磁场

问题：如何显示磁场的存在；如何改变磁场方向。

实验： 学生自主动手实验，观察小磁针的偏转及在电流方向改变的情况下小磁针的指向变化。

交流：通电导线周围存在磁场；通电导线周围的磁场方向与电流方向有关。

介绍：多媒体图片及文字展示奥斯特生平及此实验的历史意义，使学生了解现在看似简单的科学原理当初是在科学家们的不懈努力下获得的。

2.探究通电螺线管的外部磁场。

问题：怎样判断通电螺线管周围各点的磁场方向？（利用和前一节判断磁体的磁场方向类似的方法）

实验：学生动手实验，观察小磁针在螺线管周围各处时的指向，并在书上图中画出。

视频演示用铁屑代替小磁针观察螺线管周围磁场的分布。

交流：（1）通电螺线管的外部磁场与哪种磁体周围的磁场相似？

（2）通电螺线管的外部磁场方向与电流方向是否有关？

（3）安培定则：多媒体图片及文字展示安培发现该定则的过程及背景。

篇7

在学习电磁感应这一章的时候，磁通量的教学是一个很重要的环节，它是这一章的铺垫、基础，所以让学生能够真正理解磁通量，并且达到学以致用的目的是对教师提出了很高的要求。但是在实际的物理教学中却有不少的物理教师对磁通量的理解出现了偏差，从而得出了错误的观点，这样对学生也是有不小的负面影响。本文就结合一些物理杂志上发表文章的一些观点及一些典型的物理模型进行分析，与磁通量概念的教学相联系，总结出在物理教学中教师们应该注意的问题。

1 相关案例展示与分析

【典例分析1】

江苏盐城的刘大华老师在2004年第8期 《物理教学探讨》上发表的《磁通量变化是产生感应电流的必要条件吗？》 文章中有一个例子。原文如下“如图1所示是一均匀地辐向分布的磁场，有n匝矩形金属线圈套在磁场中间的柱形铁芯上，且它的平面跟磁感线平行，当线圈平面绕铁芯转动时，线圈中有无感应电流？”

原文作者分析认为在线圈转动的过程中，由于金属线圈的平面始终和磁感线平行，所以当线圈转动时穿过线圈的磁通量始终为零，磁通量没有任何变化，但是由于线圈的两条边在不断的切割磁感线，所以也能够产生感应电流。由此得出一个与教材相悖的结论，就是“磁通量不变化仍然能够产生感应电流”。

出现这样的错误判断实际上是由于并没有考虑到磁感线是一组闭合曲线，原题中如果只是考虑磁极间的辐向磁场，很明显在线圈的转动过程中磁通量始终是零并保持不变，当然就没有电流。但是在磁体内部也存在磁感线（如图2），如果把这些磁感线考虑进去，就会发现在线圈转动的过程中穿过线圈的磁通量是在不断变化的，由此就产生了感应电流，和教材中所描述的产生感应电流的条件是吻合的。

【典例分析2】

广西的黄立中老师1999年在《物理教师》上发表的《产生感应电流的条件为何长期被人们误解》一文中也提出了相同的观点，并且举出了一个例子。原文如下“把永久磁体的S极做成半径较大的圆筒，N极做成半径小于圆筒的圆柱，它们的中心轴重合，如图3所示，S极圆筒与N极圆柱之间有辐射状的磁场，磁感应强度的方向垂直于中心轴沿半径向外。保持圆柱和圆筒的中心轴线在竖直方向，让图中半径大于圆柱而小于圆筒的金属环a竖直下落通过圆筒与圆柱的磁场。在环下落的一段时间内，虽然环面始终保持水平，穿过环的磁通量不变（始终有Φ=0），但由于环a中的自由电子集体向下垂直于磁感线运动，磁场对a环中各处自由电子作用的洛仑磁力将它们在环中作逆时针方向运动（从上往下看），从而产生了从上往下看是顺时针的感应电流。”

原文作者又是犯了相同的错误，在本例中由于磁极之间的距离很小，磁极间的磁感线可以近似地看作是水平的， 所以在俯视图中，磁极间的磁感线好像都是由中心向外辐射的（如图3）。但事实上，通过金属圈的磁感线并不是由中心向四周辐射的， 由纵截面示意图（如图4）可知， 它们是自上而下穿过金属圈。当金属圈向下运动时， 穿过它的磁感线越来越稀疏， 磁通量减小，因而产生了感应电流。根据楞次定律， 可判断产生的感应电流的方向是顺时针的， 这与根据导体切割磁感线时常用的右手定则判断出来的结果是一致的。

通过对上面两个典型案例分析，我们应该清楚地认识到，磁通量可以用“穿过某一面积的磁感线条数”来形象描述。但是磁场是一种无源场，磁感应线是一组连续不间断的闭合曲线。这就要求我们分析穿过某一面积通过的磁通量时，要考虑整个磁场在空间的分布情况，即使问题中出现的是局部的磁场，我们也要综合考虑穿过这一面积的所有的磁感应线，这样就不会出现由于认识分析不全面而得出错误结论的事情，尤其是对学生的学习指导方面不会出现因个人原因的重大错误。

2 物理教学中应该注意的两个问题

在高中的物理教学中由于学生的逻辑思维，空间想象等能力并不能一下子就提高到很高的认识水平，所以，教师首先应该充分研读教材，深入的探究教材中的一些定律、定理等，通过不断的学习、研究，完善自己的知识体系，教给学生正确的物理知识，使学生能够灵活、准确的应用学到的知识解决物理问题。

在磁通量的教学中，匀强磁场中磁通量的定义为：？准B・S，从数学角度看，影响磁通量的因素有磁感应强度B、面积S以及B与S的夹角；从磁感线的角度看，磁通量可以理解为穿过某一面积磁感应线的条数。所以讲解磁通量概念时，教师有两点需要注意：

（1） 磁通量是标量，只有大小，没有方向，但穿过某一曲面的磁通量有正有负，正负取决于磁感应强度方向的选择，因此在研究磁通量变化时，必须考虑正负磁通量代数和的效果。

例如：如图6所示，两圆形线圈套在条形磁铁中部，线圈平面与磁铁垂直，a线圈面积大于b线圈面积，则比较a与b线圈中穿过的磁通量大小。

分析：在磁铁外部，磁感应线向下，在磁体内部，磁感应线向上，穿过环a、b的磁通量应考虑它们的代数和，即向上、向下的磁感线抵消后的条数多少。很明显，向上的条数总数一定，而向下的条数随环面积增大而增多，但抵消后向上的条数在减少，所（上接156页）

以穿过线圈b的磁通量比线圈a的磁通量要大。

再如：（2012・南京模拟）如图7所示，在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环。以下判断中正确的是（ ）

A.释放圆环，环下落时产生感应电流

B.释放圆环，环下落时无感应电流

C.释放圆环，环下落时环的机械能守恒

D.释放圆环，环下落时环的机械能不守恒

分析：很多学生都认为圆环在下落过程中，越靠近磁铁，穿过圆环的磁通量越大，因此产生感应电流，受到安培力，所以机械能不守恒。但是只要认真画出圆环经过区域的磁感线的分布图，就可以很明显的看到以圆环轴线为中心，左边向上穿过圆环的磁感线和右边向下穿过圆环的磁感线数量一样多，总的磁通量是零。也就是说全过程中总磁通量始终是零，没有感应电流产生。答案应该是BC，而不是AD。

（2）磁通量是磁感应强度对某一面积的累积。磁通量的概念是与某一曲面或者某一曲线围成的面相关，某点或某条线的磁通量是没有意义的。对于一段导体棒切割磁感线运动时，导体棒本身不存在磁通量概念，但可以用这段导体棒扫过面积的磁通量来解释产生的感应电动势。

例如：1831年法拉第将一铜盘放在永久磁铁的两极之间从铜盘的轴心和边缘引出两根导线，转动铜盘时，两根导线上产生稳定电流。简化模型如图。

针对圆盘的运动及电流场分布，对法拉第圆盘的电路进行分析后，我们发现如果把圆盘的电流场简化为辐向电流场，法拉第圆盘应该可以用如下模型（图8）来替代。

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关键词：问题；问题教学；策略

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2012）15-0103-01

一、对问题教学理论的基本理解

问题教学开始于以美国教育家杜威为代表的进步教育派。杜威强调“从做中学、从经验中学”的过程。在教学过程中将体验到的模糊、疑难、矛盾和某种混乱的情境，转化为清晰、连贯、确定和谐的情境，把学生引向问题的确定、解决和应用。

具体到物理课堂，问题教学就是把物理教材中的知识点以问题的形式呈现在学生的面前，让学生在寻求，探索解决问题的思维活动中，掌握知识、发展智力、培养技能，进而培养学生自己发现问题、解决问题的能力。教师有意地创设问题情境，组织学生的探索活动，让学生提出学习问题和解决这些问题，或由教师自己提出这些问题并解决它们，在此同时向学生说明在该探索情境下的思维逻辑。问题教学为学生提供了一个合作发展的平台，使学生在问题解决中感受物理学的价值和魅力，进而产生学科兴趣，提升物理素养。

问题教学的中心是“问题”，其基本结构可用三个环节概况：第一环节生成问题：即创造问题情境，发现、提出问题，并使问题定向。第二环节探索问题：即对生成的定向问题，进行自主探究包括个体与集体合作学习，分析、解决问题。第三环节发展问题：即对探索的问题及时反馈，在验证中得以解决，并进一步拓展问题。

二、问题教学的案例分析

以“电磁感应”一节为例，遵循以问题为中心的思路，大致可以这样设计的：上课伊始，教师先重做奥斯特实验，请同学们观察后回答：此实验称为什么实验？它揭示了一个什么现象？（学生可答出：奥斯特实验揭示了电和磁之间的联系，说明电可以生磁，）那么，我们可不可以反过来进行逆向思考：磁能否生电呢？怎样才能使磁生电呢？——教师创设实验环境，导入问题情境，既是明确实验是物理学的基石，暗示学生今天解决问题的唯一手段就是实验探究，同时“生成”问题第一步已经迈开。学生的注意力已定向到新问题：怎样才能使磁生电呢？

接下来连续发问启发思考：根据实验目的，本实验应选择哪些实验器材？为什么？那么导体应怎样放在磁场中呢？是平放？竖放？斜放？导体在磁场中是静止？还是运动？怎样运动？……？这系列问题由老师提出，引导学生通过合作学习进行自主探究。待学生的实验方案大致成型后，开始分演示实验，学生观察实验现象并填写表格。（条件所限，本实验不宜学生分组进行）——探索”问题阶段充分发挥学生的主体作用，教师只作问题的提供者，用问题环环相扣，步步引导。

学生对比表格中实验证据，教师继续提问：实验说明磁能生电吗？利用磁场产生电流的条件是什么?——这是探索问题的深入阶段，“闭合” “切割” “电磁感应现象” “感应电流”四个关键概念需要教师讲解点拨,归纳提升。

在实验中，学生注意到了电流表偏转方向的不同，继续提出电流是有方向的，那么感应电流的方向是怎样的呢？它的方向与哪些因素有关呢？——这是“发展”问题，继续引导探索。再怎样继续发现问题呢？教师引导学生观察几次电流表指针偏转角度不同，请注意，此时教师不再提问，而把提问权交还学生，与发现电流表偏转方向的不同这一问题的处理方式对比后，学生会提出电流是有大小的，那么感应电流的大小与哪些因素有关呢？怎样增大感应电流的大小？---如此设计妙处就在于课堂提问权的互换，鼓励学生敢于质疑，敢于提出问题，并且把问题表述的合乎物理规范。这正是物理教学的精髓所在：学生会解决问题，更能提出问题。

教师提出下列问题，把探索引向更深层次：

在电磁感应现象中，导体作切割磁感线运动，是什么力做了功呢？它消耗了什么能？得到了什么能？

总结完毕后，通过一系列练习题加以巩固，辅之以对个别新生成问题的点评，学生对电磁感应现象的学习似乎该结束了。不，课堂从问题开始，将必然以问题结束，这个问题既是今天学习的延伸，更是明天探索的开始呢，你认为应提个什么问题呢？

三、对问题教学策略的几点思考

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中学物理中的一些实验能够使学生受到震撼、对学生形成冲击.培养学生遵从客观规律，尊重自然的品质.所以我们在实验开发上非常重视，能做的实验一定要做，在创新实验、自制教具和实验改造方面做了很多工作.

1创新实验

案例1自感现象

在2008年北京教育学院组织的《百名名师百节优质课》的活动，全市选出八名物理教师，我很荣幸的参加了，录制的课题是《自感现象》.在实验设计上进行了下面两点创新：

（1）密切联系实际，从学生熟悉的日光灯引入，利用数字万用表和实物投影测量日光灯点燃过程的电压变化.用开关演示启辉器的作用，最后把问题聚焦到镇流器上，然后我拆开一个镇流器，让学生观察它的结构，提出问题：“为什么一个带铁芯的线圈会有这么大的本事，能够保证日光灯的启动和正常发光的电压要求？”.这个实验学生感觉很好尤其是我用开关代替启辉器让灯亮了，学生发出了惊讶的叫声，当我要打开镇流器时学生眼光中流露出迫切的心情.

（2）①在自感的实验中用一个电路完成了通电和断电两个自感实验.我采用图1所示的装置做实验.L为J2425型变压器原理说明器的800匝线圈套在闭合铁心上，两个小灯泡规格为“6.3 V0.15 A”，调节滑动变阻器的电阻R使它和线圈的电阻相等，电源使用干电池组，电压6～8 V.

②采用数字化实验系统用传感器采集电流，利用计算机保存下来，显示了电流变化的图象.分析起来特别的直观方便.

（3）增加的定性实验：自感电动势与线圈中电流变化快慢的关系：通过用一个滑动变阻器代替开关演示当电流缓慢变化时自感电动势会变小，从而灯光亮度的变化将非常不明显.这会给学生留下深刻的印象，避免他们死记硬背.

案例2法拉第电磁感应定律

在讲解《法拉第电磁感应定律》时，我在引课、定性研究、定量验证环节设计了三个实验获得了非常好的效果.

（1）创设情景，提出问题的实验

利用电磁炉在自制的线圈中产生感应电动势，让额定电压220 V的灯泡发光.

（2）定性研究，感性体验的实验

在玻璃管的不同位置的放上三个相同的连接有发光二极管的线圈，强磁铁在玻璃管中下落，观察二极管的亮度从而定性的分析影响感应电动势的大小的因素.

（3）定量研究，验证规律的实验

当原线圈中通以三角波时，在副线圈中会产生方波，利用信号源和双踪示波器进行定量研究.

2自制教具

实验仪器不一定要很高级，有时越是简单的仪器，越是学生身边的仪器更能让学生有亲近感.身边的很多物体都会成为上课的教具，讲摩擦力时，我们会用到两把刷子来演示摩擦力的方向；讲微小形变时我们会用到扁平的酒瓶，或者两面镜子和激光笔；在讲超重和失重时我们会用到矿泉水瓶子等等，这些随手可取的教具让学生感觉到物理离我们并不遥远，而是就在我们身边，与我们的生活密不可分.除了这些我们还会自制一些教具.

案例1泊松亮斑（“泊松亮斑演示器” 2009年10月获得北京市自制教具一等奖）

泊松亮斑演示器，大大改观了以往的实验现象不明显，不好调节，易失败的难题.实验装置和实验现象图片如下图.

这个实验装置的步骤是光源扩束镜障碍物（小球）光屏（泊松亮斑）.优点是利用较小的场地就可以完成实验.而且要想使教室里不同位置的每个学生观察到清晰的“泊松亮斑”，可以拿一块平面镜，放在光屏处正对着光源射来的方向，适当转动平面镜，平面镜可以将“泊松亮斑”的图像反射到不同的位置.这样一来，给每个学生发一张大白纸，他们在自己的座位上便可以接收到“泊松亮斑”，近距离的进行观察这一神奇的物理现象.

当学生们自己验证了这不可思议的实验现象时，好多学生发出了惊呼声.这不仅激发了学生学习物理的激情，而且让学生在领略了自然界美妙规律的同时巩固了对物理知识和规律的理解.

案例2曲线运动

为了展示物体做曲线运动时速度的方向，我们设计了两个实验：

观察水流离开输液管时的运动方向的特点？（墨汁离开旋转的陀螺时，它的运动方向的特点？）分析运动方向与轨迹的关系.

3实验改进

在传统实验的基础上进行改进，让实验效果更好，或者对传统仪器的功能进行开发，设计更多的实验.

案例1双缝干涉测波长的实验改进

原来的仪器只能一个人看，不能展现在课堂上，为此我们在实验时将观看干涉条纹的放大镜改成了显微镜的目镜，并且在目镜的一侧按照了摄像头，并连接到电脑上，这样就把实验的干涉条纹投影到了大屏幕上，并且通过电脑的软件可以方便的进行图片的拍照.用不同颜色的光可以很清楚的看到条纹的变化.

案例2亥姆霍兹线圈的开发应用

亥姆霍兹线圈：串联起来的两个线圈，通上电流以后，它的周围有磁场，磁场的强弱由电流的强弱决定，电流的大小通过和它串联的电流表显示，中间区域的磁场近似看成匀强磁场.

在研究产生感应电流的条件时，为了揭示本质，引出磁通量的概念，要有新鲜的、正反两方面的实验：只要磁场变就有感应电流吗？找一个没有的.导线切割就一定有感应电流吗？找一个没有的.把矛盾充分形象的展示出来，使学生有疑问.

（1）将一个自制的矩形线圈垂直磁场放置，当磁场的变化时，线圈中能产生感应电流.

（2）线圈换个位置，与磁场平行，产生磁场的电流变化时，线圈中不能产生感应电流.

（3）线圈一条边切割磁感线：线圈进磁场，出磁场，有电流

（4）整个线圈完全在里面切割磁感线，没有电流

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基于“微探究”的《电场线》课堂教学案例分析

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亲历发现感悟科学探究——“探究平面镜成像特点”

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“翻转课堂”模式在高中物理实验教学中的应用

浅谈“翻转课堂”在初中物理有效教学中的运用

半偏法测电流表和电压表的内阻实验系统误差分析

篇11

LifeBook T4210是富士通个人电脑中国部近日推出的新款平板电脑，也是全球首台12.1英寸的双向旋转屏全功能平板电脑。它凭借其轻薄便携的时尚外型、强大的应用性能以及丰富的行业应用案例，成为适合行业用户以及高端商务人士的移动商务平台。

设计人性化

LifeBook T4210基于英特尔Napa移动计算平台，配备的12.1英寸XGA TFT电磁感应液晶屏能进行双向180度旋转，这在很大程度上贴合了不同用户的使用习惯，提供了更人性化的使用功能。T4210更具有出色的屏幕可视度，在上下左右80度范围内均能清晰展示屏幕内容。

LifeBook T4210外观上承袭该系列贯有的黑白配色风格，镁铝合金酷黑顶盖，内部键盘界面采用质感银白色设计，配合流线机身，尽显时尚与专业。顶盖氟化处理，防止留下指纹；接口处均覆盖橡胶保护盖，避免灰尘侵害的同时更令外观整洁美观；扬声器置于机身前方，可获得更好的音效。这款平板电脑的重量仅为1.98kg。它内置DVD Super Multi驱动器，并内置热插拔模块，可自由替换第二块电池或重量减轻器。6芯智能电池的续航可达6.5小时，配合选购的第二块电池，续航能力更可增至11小时，体现了较好的移动性能。

灵活输入法

拥有传统键盘输入的同时，屏幕更可在180度旋转后，覆合于键盘上进行手写输入。LifeBook T4210就如同真正的笔记本，能以自然方便的手写输入方式随心所欲地书写与描绘。对商务用户而言，T4210无论在课堂讲解、会议演示、客户提案，或门诊记录等行业特殊用途，都提供了舒适的记录方式与沟通效果。

数据保安全

LifeBook T4210采用了新一代生物指纹识别系统，用户只需在指纹感应区扫一下手指，就可安全登录电脑、电子邮件及网络银行，以及其它网络应用帐户。除了指纹识别器之外，LifeBook T4210还配合BIOS开机密码锁、双重硬盘锁、可设置超过80万组密码组合的LifeBook锁以及智能卡插槽、防盗锁插槽等全方位的数据保密技术，将商务用户的数据置于全面保护之中。

篇12

在高中物理教学中由于学生已有的知识能力的不足，使得教学目标很多时候不能一步到位，这种情况下如果教师一味拔苗助长、急于求成，这样做的结果就会增加教学难度、加重学生负担，使得学生觉得物理越发难学，对激发学生学习物理的兴趣和实现高效课堂非常不利。反之这时如果适时把部分知识点难度降低、点到为止，在学生的相关知识和能力到位时再进行反刍式教学，使知识、能力逐级递进、螺旋上升，制定阶段性目标，定能大大降低学习的难度，提高教学效率，真正实现高效课堂。

接下来笔者结合多年的教学实践谈谈在高中物理中所进行的反刍式教学。

一、反刍能够顺应学生思维加强对知识点理解

加速度教学中，结合加速度的定义和矢量的运算，学生能够算出加速度，但是不能理解为什么加速度有方向是矢量？方向的物理意义是什么？更不能理解为什么加速度方向与速度方向相同为加速运动，相反为减速运动？部分学生甚至会认为是教师人为的规定。这显然与问题的实质相去甚远。问题的解决安排在学了牛顿第二定律后，这时再把刚才的问题呈现在学生面前，这时学生建立了加速度的方向和力的方向间的关系自然能够去理解加速度为什么是矢量及其方向的意义，加速度与速度方向相同即力与速度方向相同，该力对运动起促进作用所以加速，反之则减速。也很自然能理解了这不是人为规定。

在摩擦力的新授课教学中，根据静摩擦力与相对运动趋势方向相反判断静摩擦力方向和理解摩擦力可以是物体运动的动力对学生有一定的难度，这时只需列举简单的例子让学生应用，练习安排不能难度很大，否则费时费力。等学生学了牛顿第二定律后：

安排类似例题：如图在F作用下，A和B一起加速前进。在运用整体法和隔离法运用牛顿第二定律讲解可以得到A受到向右的静摩擦力作用。这时可以适时安排反刍前面知识：如果A不受静摩擦力，A将向左相对落后于B（即相对运动趋势方向），A所受的静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反，同时该摩擦力也是A加速的动力。

二、反刍能够对知识进行深入探究、补充和完善

关于重力加速度的教学中，有些教师通常会告诉学生重力加速度与高度和纬度的关系，要求学生进行机械性的记忆。笔者认为这样安排不如干脆不提，在学习了万有引力后，讲解重力与万有引力的关系时再引导学生自行总结重力加速度与高度和纬度的关系。

电动势的教学中电动势的定义为把每库仑的正电荷在电源内从负极移送到正极非静电力所做的功，但是对于非静电力是怎样做功？能量又是如何转化的？学生是一头雾水。这个问题在学生学习了磁场和电磁感应后教师可以带领学生进行反刍学习深入研究。

例如可以利用以下模型理解该问题。如图所示，在空间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，在磁场中有一长为L、内壁光滑且绝缘的细筒MN水平放置，筒的底部有一质量为m、带电荷量为+q的小球，现使细筒MN沿垂直磁场的方向水平向右以速度v1匀速运动，设小球带电荷量不变.试分析小球的运动及能量的转化情况。

由于小球水平方向匀速运动，小球受到与v1垂直的洛伦兹力恒力F1作用，当小球从N运动至M，力F1做功为Bqv1L，移送单位电荷做功为Bv1L，该结果与电磁感应部分的动生电动势建立关系。所以该电源的非静电力由F1充当。从能量的角度来看，由于沿NM方向速度v2的存在，所以产生洛伦兹力F2的作用，又由于v1匀速，所以管给球弹力FN的作用，对于球，应该是洛伦兹力分力F1做正功和另一分力F2做负功，又因为洛伦兹力不做功所以两功代数和为零，又由于水平方向匀速运动FN和F2做功代数和为零，所以FN做功等于F1做功，再分析绝缘管，要维持v1的不变，管必须受到外力F的作用，且F=FN，F所做功也对于力F1做功为Bqv1L，所以综上是外力F做功消耗外界能量转化为电势能。

三、反刍能够对知识进行再创造，培养创造性思维

磁场部分的应用中有磁流体发电机和电磁流量计，如图所示是磁流体发电机模型：匀强磁场磁感强度为B，平行金属板a、b相距为d，将一束等离子体以速度v垂直喷射入磁场，便会在a、b两金属板间产生电压，外电路负载R中就能获得电流.求稳定时，发电机的电动势。

在磁场部分是这样进行分析的：

正负电荷进入磁场后受洛伦兹力作用分别向b、a板偏转，使得b板和a板聚集了正负电荷，在板间形成电场，从而使得电荷又受与洛伦兹力反向的电场力作用，当电场力与洛伦兹力平衡时两板即形成稳定的电势差：

在学习了电磁感应以后可以对该部分内容进行反刍发展，首先引导学生思考表达式中Bdv的组合，学生自然会想到与动生电动势BLv形式，这时教师可以引导学生建立两者之间的关系，电磁流量计和磁流体发电机可以分别看作液体和气体导体切割磁感线产生的动生电动势，另一方面也可以从微观上理解导体棒上动生电动势的产生。

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[关键词]非接触式电能传输；耦合；数学模型 文章编号：2095-4085（2017）05-0084-02

1介绍

传统的方法需要电气连接电源供应系统和负载，但是在一些恶劣的环境如化工、地下开采、水下作业等，特别是供电电源需要移动或者有荷载的时候，因为它是不安全的裸导体和有其他约束，所以系统的安全性和可靠性较低，极大地限制了应用程序。非接触式电能传输系统是一个松散耦合的感应系统，使用空气作为耦合介质，电气设备通过高频辐射的方式不需要跟任何电气连接。系统有手机的优势和灵活性，不受环境影响，即使是在恶劣的环境下也可以提供清洁、稳定和安全的移动电力。本文介绍了非接触式电能传输系统的结构和原理，分析了影响传输效率的因素，并描述了使用的耦合效应诱发电位之间的初级和二级子系统。

2系统组成和工作原理

非接触式电能传输系统是基于电磁感应原理理论的，核心部分就是通过辐射和接收高频率电磁能量，实现松耦合变压器代替传统变压器的初级和次级线圈上封闭的铁芯。非接触式电能传输系统有一个单独的电感耦合电路，主和二次绕线组在不同的磁结构实现能量耦合没有能量和负载之间的物理连接。根据相对运动在初级和二级子系统之间有三个不同种类的感应耦合功率传输系统。在外加电压的作用下，原边的松散耦合变压器产生交变磁通，主要因为磁势是松散耦合变压器的气隙。非接触式电能传输系统中松散耦合变压器的初级线圈和次级线圈之间的传播媒体是空气。气体的间隙非常小，变压器在松散耦合状态和漏磁大，耦合系数大大低于传统的变压器，必须减少电路电力传输的损失。为了产生足够的电能来满足负载的需求，切实可行方法是增加的交流频率，主要以增加交变磁场的频率来获得更大的二次感应电势。高频交流电通常在10kHz～100kHz。变化的磁场会在初级和二级子系统之间产生强烈的电磁感应，所以我们可以在二级子系统根据电磁感应法律和楞次定律获得感应电动势。非接触式电能传输系统结构在初级和二级子系统之间没有物理连接。当系统工作时，两个或两个三相交流电源整流和过滤成直流电（DC）电能，直流电源提供了输入为高变频器输入的高频交流电，才能获得相应频率的感应电流，实现供应通过调节的负载电压、电流和阶段。松耦合变压器的一次绕组和二次绕组都是相对独立的，能保持相对静止或可移动的状态，初级线圈通常用于扩展电路，次级线圈是一个有开放口子的磁铁，所以这两个线圈允许很长一段距离的相对运动。主绕组可以辐射电磁能量给多个二次绕组，电能同时满足多个负载不同的应用需求。

3系统模型

因为非接触式电能传输系统的主要和次要子系统是在松散耦合状态下的，传统的变压器模型是基于磁组件完成的，已经不再合适，所以我们使用共同的耦合感模型，分析了系统的电磁关系，同时引入二级子系统的反应阻抗来描述电力传输能力。该模型不需要单独的耦合电感和泄漏电感，充分考虑磁化电感和漏电感对系统的影响。

非接触式电能传输系统是一个松散耦合的结构，在主要和次要电路之间有一个间隙，一方面实现子系统之间的电源提供，弥补传统固有的缺陷电能传输；另一方面，大型气隙的存在会产生类似于启动系统泄露的效果，甚至高于起始的输电容量和有限效率。非接触式电能传输系统的输出能力很大程度取决于负载阻抗、输出功率。因此在应用程序中我们通常在主要和次要系统中采取有效的补偿措施，提高二级子系统的稳定性和功率因数，在同一时间降低电源变换器的电压和电流应力。

4工程应用

非接触式电能传输系统引起了学术界和工程界的关注，正在不断发展和进步，并已广泛应用于传输设备、机器人、舞台系统和其他领域，目前有几个典型的案例：（1）日本已经生产出“无线输电器”，这就意味着可以开始告别插座时代。这种无线电器就是由4层塑胶薄片来构成感应器，当输电器感应到附近设备中的接收器时，就可以在特定某些区域提供无线电能从而可以告别麻烦的插座插头了。（2）在新西兰也成功地开发了两项有关非接触电能传输的实用项目，一是运行于新西兰惠灵顿大隧道中的高速公路发光分道猫眼系统；另一个使用于新西兰Rotorua国家地热公园的40 kW非接触充电电动机车。（3）日本大阪富库公司的单轨行车和无电瓶自动运货车，这些设备当前已成功的用于许多材料运输系统中。（4）美国通用汽车公司推出的EVI非接触感应充电系统电车。由美国通用汽车公司的一个分公司研制的最先进商业化的电车感应耦合充电器。需要充电时，只需将充电板插入车辆的充电端口即可。感应耦合能量传递的频率可以在80 kHz到350 kHz范围内变动。充电可以反复进行，过程简单、安全、高效。

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铁路信号系统是由多种机电设备组成的复杂控制系统，对铁路运行的安全、高效、快捷起着至关重要作用。雷电是发生在大气中的一种瞬时高电压、大电流、强电磁辐射灾害性天气现象，雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一，雷电感应是雷电放电的强大电磁场在邻近铁路信号系统导线或系统设备内产生的电磁感应脉冲，该电磁感应脉冲产生的过电压和过电流幅值并不太高，但由于现代铁路信号系统设备采用了大量微电子设备，微电子设备耐过电压和过电流的能力很低，雷电感应引起的电磁感应脉冲可以造成雷害。信号设备是铁路运输的耳目，对行车安全关系很大。为了更好的确保铁路信号系统的稳定性，保障铁路安全、高效运行，因此加强对于铁路信号系统防雷技术的研究是十分必要的。

一、铁路信号防雷设备的重要性。

（一）雷电事故影响铁路信号较大

近年来我国雷电事故越来越多。随着社会经济的发展，信号系统已普遍被应用，但由于其防雷设备的不完善，造成的雷电事故逐渐增多。每年的6-8月份是雷电的高峰期，雷电事故明显增多，由雷电造成的设备故障影响铁路运输安全现象较多，直接影响铁路正常运输，造成一定的经济损失。仅6月份，全路因雷击造成信号设备故障147件，故障延时117个小时。由以往事故案例总结，发生雷电事故的原因主要是因为缺少标准的避雷措施和设备，工作人员缺乏专业的避雷知识。因此，铁路部门应建立工作责任，提高防雷措施，整治铁路信号防雷设备，积极处理问题，尽可能保证铁路运输的安全性。

（二）铁路信号系统设备多为微电子构成

目前，铁路上的安防监控设备都是电子产品，这些安防监控设备主要具有高密度、高速度、低电压和低能耗的优点，但其对雷电的过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感，因此，安防监控设备非常容易受到雷电的损害，结果会给整个监控系统带来损害，导致系统失灵，造成难以估摸的经济损失和安全方面的危险。因此，提高铁路信号防雷设备的标准性，是减少灾害发生的根本。铁道部在原有铁路防雷标准基础上，了《铁路信号设备电磁兼容及雷电电磁脉冲防护实施意见》。其实施意见吸取了我国铁路信号多年的防雷经验，并借鉴国外成熟的防雷措施，包括地网设置、屏蔽设置等诸多综合防护措施，大大提高了铁路信号设备的防雷标准，进一步增强了设备防雷的可操作性。同时实施意见还防雷设计、管理、验收、质量责任、雷害处理、设备的采购等细节内容，基本形成了信号设备雷电防护的综合框架。目前，铁道部已经了《信号设计规范》，正在抓紧制定《铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术规范》，努力提高信号设备防雷的设计和建设水平，进一步减少雷害发生。

二、铁路信号设备雷电防护分析。

（一）铁路信号设备遭受雷电的原因

（1）铁路信号设备的占地面积较大，并且很多信号设备分布在较高的山区上，还有的是在旷野中，构成易遭受雷电的特点。（2）铁路的钢轨是雷电流的良好导体，与钢轨连接的信号设备就较容易受到雷电的袭击。（3）自动闭塞和半自动闭塞的诸多信号线、控制线都是使用架空线，均架设在信号线路中，暴露在旷野中，在雷雨天气，保护措施较弱，极易受到雷电的威胁，线路中的大电流会串入信号机房，从而引起对内部设备的损害。（4）信号机房存在较多的接地系统，其冲击接地电阻不均匀，在雷电袭击时，雷电流引起地电位差，也容易造成“地电位反击”，形成“不等电位”，威胁到机房人员和设备的安全。从上述原因不难看出，为了提高铁路信号设备的防雷标准，一定要有良好的避雷设施、接地网等，采取完善的直击雷、感应雷防护措施。同时在信号机房、计算机网络系统、信号传输系统、机房接地系统等采取有效的防护措施，在拦截、分流、均衡、接地、布线、布局等方面做好完善的综合防护。

（二）针对以上原因，应采取相应的防雷措施

（1）在各地的铁路信号设备加强防雷措施，在各地的机房上尽量安装防雷设备，尤其是暴露在旷野中的机房、铁路建筑物一定要做好防雷设施。有关企业单位要严格按照防雷法规，通过正规的机构检测、完善本单位的防雷设施，避免贪图便宜，或者为了省事，请不正规的机构检测和完善防雷设施。（2）通过有效途径加强防雷宣传，组织人员参加防雷有关知识培训，提高工作人员的专业知识和能力。在雷雨天气，工作人员不要在开阔地工作，不能再金属旁避雨，避免遭受雷电的袭击；雷雨天气尽量少使用电器设备。（3）信号机房或机械师建筑物要采取电磁屏蔽，安装避雷网；室外信号设备直击雷防护和屏蔽，机房信号设备安装好接地线。

三、综合防雷整治施工中应注意的问题。

（一）注意隐蔽工程的施工质量

施工和监管单位一定要保证隐蔽工程的施工质量，如果地网的某个地方一旦断开，就会形成“不等电位”，因此，地网的连接处一定要处理好，可采取焊接，并进行防腐处理。

（二）各级防雷器的参数要匹配

防雷器的通流量在分区分级的配置中要实现匹配，若出现不匹配现象，就容易出现在雷电流侵入时，后一级断路器先于前一级断路器脱扣掉下，造成系统停电的严重问题。所以，要按以下原则进行配置：室外0区大于机械实1区，机械实1区大与机房2区，以电源防雷为例，信号楼引入之前为40KA以上，电源屏室前为20KA以上，微机房电源柜前为10KA以上。为了参数的一致，防雷箱内防护断路器与电源的断路器最好选用同一个厂家的产品。

（三）组合架的连接

机械室同一排组合架之间的等电位连接一般采用大于10mm 的多股铜导线串联栓接，这种连接方式存在一定的缺点：如果某一个组合架的连接点接触不良就会导致所有组合架失去等电位连接。如果采用与同一排组合架等长的30mm×3mm紫铜排与每个组合架并联连接，就能解决此问题。

参考文献

[1]高国志.雷击区信号设备防雷整治的探索[J].经济研究导刊，2010（13）.

[2]刘勇杰，黄东升.关于青藏线接触网建成后防雷措施探讨[J].电气化铁道，2008（01）.