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第三节电磁感应现象第四节电磁波及其应用学习目标：1.[科学探究]通过观察演示实验，归纳、概括出产生感应电流的条件。
2.[科学态度与责任]了解电磁感应的应用。
3.[科学探究]了解麦克斯韦电磁场理论，观察演示实验了解电磁波的形成和传播。
4.[物理观念]了解电磁场的物质性。
5.[科学态度与责任]了解电视广播、电视、雷达的工作原理。
一、电磁感应现象的发现1．电磁感应法拉第把他发现的磁生电的现象叫作电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。
2．发现电磁感应现象的意义(1)使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。
(2)使人们找到了磁生电的条件，开辟了人类的电气化时代。
二、产生感应电流的条件1．探究导体棒在磁场中运动是否产生电流(如图所示)：实验操作实验现象(有无电流)实验结论导体棒平行磁感线运动无闭合回路包围的面积变化时，回路中有感应电流；包围的面积不变时，回路中无感应电流导体棒切割磁感线运动有2.探究磁铁在通电螺线管中运动是否产生电流(如图所示)：实验操作实验现象(有无电流)实验结论N(或S)极插入线圈有线圈中的磁场变化时，线圈中有感应电流；线圈中的磁场不变时，线圈中无感应电流N(或S)极停在线圈中无N(或S)极从线圈中抽出有实验操作实验现象(线圈B中有无电流)实验结论开关闭合瞬间有线圈B中磁场变化时，线圈B中有感应电流；线圈B中磁场不变时，线圈B中无感应电流开关断开瞬间有开关保持闭合，滑动变阻器滑片不动无开关保持闭合，迅速移动滑动变阻器的滑片有感应电流产生的条件：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生。
三、电磁感应的应用1．汽车防抱死制动系统(ABS)(1)ABS系统的作用：为了防止汽车紧急制动时，因车轮被抱死，从而发生侧滑。
(2)ABS系统的组成：由轮速传感器、电子控制模块和电磁阀组成。
其中轮速传感器是利用电磁感应现象测量车轮转速的。
2．无线充电技术：又称为非接触式感应充电，是利用供电设备直接将电能传送给用电器的技术。
第六章 电磁感应与暂态过程一、判断题1、若感应电流的方向与楞次定律所确定的方向相反，将违反能量守恒定律。
√2、楞次定律实质上是能量守恒定律的反映。
√3、涡电流的电流线与感应电场的电场线重合。
×4、设想在无限大区域内存在均匀的磁场，想象在这磁场中作一闭合路径，使路径的平面与磁场垂直，当磁场随时间变化时，由于通过这闭合路径所围面积的磁感通量发生变化，则此闭合路径存在感生电动势。
×5、如果电子感应加速器的激励电流是正弦交流电，只能在第一个四分之一周期才能加速电子。
√6、自感系数I L ψ=,说明通过线圈的电流强度越小，自感系数越大。
×7、自感磁能和互感磁能可以有负值。
×8、存在位移电流，必存在位移电流的磁场。
×9、对一定的点，电磁波中的电能密度和磁能密度总相等。
√ 10、在电子感应加速器中，轨道平面上的磁场的平均磁感强度必须是轨道上的磁感强度的两倍。
√11、一根长直导线载有电流I ，I 均匀分布在它的横截面上，导线内部单位长度的磁场能量为：πμ1620I 。
√12、在真空中，只有当电荷作加速运动时，它才可能发射电磁波。
√13、振动偶极子辐射的电磁波，具有一定方向性，在沿振动偶极子轴线方向辐射最强，而与偶极子轴线垂直的方向没有辐射。
×14、一个正在充电的圆形平板电容器，若不计边缘效应，电磁场输入的功率是⎪⎪⎭⎫⎝⎛=∙=⎰⎰C q dt d A d S P 22 。
(式中C 是电容，q 是极板上的电量，dA 是柱例面上取的面元)。
√二、选择题1、一导体棒AB 在均匀磁场中绕中点O 作切割磁感线的转动AB 两点间的电势差为： （A ）0（B ）1/2OA ωB （C ）-1/2AB ωB （D ）OA ωB A2、如图所示，a 和b 是两块金属板，用绝缘物隔开，仅有一点C 是导通的，金属板两端接在一电流计上，整个回路处于均匀磁场中，磁场垂直板面，现设想用某种方法让C 点绝缘，而同时让C 点导通，在此过程中（A ）电路周围的面积有变化。
高三物理第六章知识点梳理高三物理的最重要的内容之一就是电磁学。
其中第六章是一项关于电磁现象的研究。
本章主要包括了三大部分，分别是电磁感应、电磁波和电磁场。
下面我们来详细梳理这些知识点。
一、电磁感应电磁感应是电磁学中的基础知识之一。
通过导体中的电荷运动形成的磁场的变化引起导体中感应电动势的现象称为电磁感应。
常用的电磁感应规律有法拉第电磁感应定律和楞次定律。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量的变化率产生感应电动势时，感应电动势的方向和变化率与磁通量的变化率有关。
而楞次定律则说明在感应电流中，电流方向所产生的磁场的反方向，使得磁场的变化的总效果是阻碍磁通量的变化。
二、电磁波电磁波是一种能量通过电磁场传播的现象。
电磁波可以分为有线电波和无线电波两类。
有线电波是通过导线传播的电流产生的，而无线电波则是通过电磁振荡产生的。
电磁波的传播速度等于光速，即299792458米/秒。
电磁波具有一系列特征：1. 电磁波是横波，传播方向和电磁波的振动方向垂直。
2. 电磁波在真空中的传播速度为光速，而在介质中则会改变。
3. 电磁波具有电场和磁场的相互作用，两者的振动方向垂直且相互垂直。
三、电磁场电磁场是电荷和电流产生的电场和磁场相互作用的结果。
电磁场可以分为静电场和恒定磁场。
静电场是指没有电流存在时的电场，根据库仑定律可知，两个电荷之间的电力与它们之间的距离的平方成反比。
而恒定磁场则是指没有电荷运动时的磁场，根据安培定律可知，磁场的强度与电流成正比，并且与电流所形成的回环的半径成反比。
在电磁场中，电磁波的产生和传播是通过电荷和电流的相互作用实现的。
电子的运动会产生磁场，而变化的磁场又会感应出电场。
因此，电磁场是电荷和电流之间相互作用的结果。
综上所述，高三物理第六章主要涵盖了电磁感应、电磁波和电磁场三个方面的知识点。
电磁感应是指通过导体中的电荷运动形成的磁场的变化引起感应电动势的现象。
电磁波是一种能量通过电磁场传播的现象，其特点包括横波、光速传播等。
第六章电磁感应耦合效应的消除和提取在第五章中，我们讨论了EM效应和IP效应在不同测量波形上的表现形态。
本章则以双频波测量波形为例，讨论直接消除电磁感应耦合效应的斩波去耦方法。
然后，将详细论述双频激电中独特的直接、同时、分别提取和利用EM效应和IP效应的方波相干技术。
第一节双频波形的斩波去耦对于图5.2(b)所示的双频波形，将其减去一次场后作傅氏分析，可得到图6.1所示的双频波供电时纯EM效应的频谱。
对于双频波，由第三章知，在我们关注的频点上，若设基波振幅为1，则三次谐波振幅为1/3；13次谐波振幅由为12/13，39次谐波的为12/39。
然而从图6.1上，其纯EM效应振幅相应的为1、1/3、2.5、2.5，因此，尽管高频一次场振幅仅为低频振幅的12/13，但由于EM效应作用，其纯感应耦合效应明显增强，约为基频感应耦合效应的2.5倍。
39次谐波的EM效应强度与13次谐波EM效应强度相当，因此说在13次谐波和39次谐波的频率上，EM效应明显强于其它频率。
另外，三次谐波和其它各次谐波的EM效应强度大致相当，约为基波EM效应强度的1/3。
由此可见，纯EM效应随频率的增大而强，而且与其激发场强弱有关。
图6.2斩波去耦方法示意图图6.1 双频波形纯EM效应的频谱曲线图(a)斩波前测量波形；(b)斩波后测量波形如前图5.2所反映的，EM效应主要表现在波形的上升沿和下降沿的尖脉冲中，且其1/2频成分的EM效应明显大于低频EM效应。
因此在测量波形中，可以将受电磁感应耦合效应影响严重的部分（尖脉冲部分）及其一次场从波形上去掉，从而获得无EM 效应的场。
如图6.2所示。
这种方法即称为“斩波去耦”。
显然，这种去耦方法是直接的，既不需增加野外测量工作，也不需进行室内数据处理，因此是一种简便、快速、可行的直接去耦方法。
这种去耦方法的应用效果取决于斩波的宽度，如图6.3所示，它在消除EM效应的同时也部分地损失了IP效应，其压抑程度也同样受斩波宽度影响。
第六章电磁感应电磁波
引题：电磁感应现象及其规律发现以来，人类对自然的认识和利用进入了新的阶段。
发电厂的核心技术之一是电磁感应原理的应用。
本章主要学习电磁感应的规律及应用。
通过对本章的学习，希望同学们能达到以下学习目标：
● 理解电磁感应的概念，掌握产生感应电流的条件。
●会用右手定则判断感应电流方向。
● 理解法拉第电磁感应定律，会用其计算感应电动势。
● 了解互感和自感现象。
第一节电磁感应
[教学目标]
1．了解电磁感应现象，知道感应电流的产生条件；
2．理解右手定则，能运用右手定则判断感应电流的方向；
3．理解法拉第电磁感应定律，能运用法拉第电磁感应定律进行简单计算。
[教学重点]
1．运用右手定则判断感应电流的方向。
2．法拉第电磁感应定律，以及运用法拉第电磁感应定律进行简单计算。
[教学难点]
1．运用右手定则判断感应电流的方向。
2．法拉第电磁感应定律，以及运用法拉第电磁感应定律解决实际问题。
[教学设计思路]
通过演示实验及对实验现象的分析总结出电磁感应现象产生的条件、规律——右手定则、法拉第电磁感应定律。
[教学资源]
实验器材：磁铁、原副线圈、示教万用表等；CAI教学课件。
[课时安排] 2课时
[教学过程]
导入新课
手摇式应急手电筒，没有内置电池，在家庭、办公室停电时，只需摇一摇，就可以用来照明。
你想知道它的奥秘吗？
新课教学
一、产生感应电流的条件
演示实验1：（参见教材图6-2）
实验现象：闭合导体回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，回路中就有电流产生。
电流的方向遵从什么规律呢？
1．电磁感应现象利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象。
2．感应电流电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。
3．右手定则伸开右手，让大拇指跟四指垂直，并且在同一平面内；把右手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，那么四指所指的方向就是感应电流的方向[参见教材图6-3(a)]。
例题1 abcd是一个金属框架，ab是可动边，框架平面与磁场垂直。
当ab 边向右滑动时，用右手定则确定检流计中的感应电流方向[参见教材图6-3（b）]。
解：根据右手定则，把右手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，四指所指的方向为b到a的方向。
因此检流计中电流方向为d 到c。
演示实验2：（参见教材图6-4）
实验现象：当把磁铁插入线圈或从线圈中抽出时，电流计的指针发生偏转，表明线圈中有电流产生。
当磁铁和线圈相对静止时，指针不偏转，表明线圈中没有电流产生。
演示实验3：（参见教材图6-5）
实验现象：在关闭或打开开关S时，电流表指针发生偏转。
说明B线圈有感应电流产生。
若开关一直闭合，变阻器R滑片不动，则线圈A中的电流不变，此时指针也不偏转，说明线圈B中没有感应电流产生。
若闭合开关S后，让线圈A相对于线圈B运动，或滑动变阻器R滑片，则电流计指针偏转，说明线圈B中有感应电流产生。
在以上产生感应电流的三种情况中，穿过闭合导体回路的磁通量都发生了变化。
因此，可以得出一个结论：不论用什么方法，只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就会有感应电流产生。
这就是产生感应电流的条件。
4．产生感应电流的条件 穿过闭合导体回路的磁通量发生变化是产生感应电流的条件。
二、法拉第电磁感应定律
在电磁感应现象中，闭合导体回路中产生感应电流，说明回路中存在着电动势。
这个电动势叫做感应电动势，它是电磁感应的直接结果。
1．感应电动势 在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。
2．感应电动势的方向 感应电动势的方向与感应电流的方向一致，可以用右手定则来判断。
当回路不闭合时，仍可发生电磁感应，但这时只能产生感应电动势而不能形成感应电流。
磁铁相对于线圈运动得越快，电流表指针偏转角度越大，回路中产生的感应电流和感应电动势就越大；磁铁相对于线圈运动得越快，穿过线圈的磁通量变化得越快（参见教材图6–4）。
由此不难得出，穿过线圈的磁通量变化得越快，产生的感应电动势就越大。
我们用磁通量的变化率来描述磁通量变化的快慢。
磁通量的变化率为t
ΔΔΦ，其中∆Φ 表示磁通量变化量，即∆Φ = Φ2 − Φ1，∆t 表示发生磁通量变化所用的时间。
3．法拉第电磁感应定律 电磁感应现象产生的感应电动势E 的大小跟线圈匝数N 成正比，跟穿过该回路的磁通量变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律。
t
N E ΔΔΦ= 在SI 中，∆Φ、∆t 、E 的单位分别是Wb （韦）、s （秒）、V （伏）。
例题2 线圈匝数为100，将磁铁的一极在0.5 s 内插入螺线管，在这段时间里线圈的磁通量由0增加至1.5×10−5 Wb 。
求：（1）螺线管两端产生的感应电动势有多大？（2）如果线圈和电流表的总电阻是3 Ω，则感应电流有多大（参见教材图6–4）？
解：（1）磁通量从0增加至1.5×10−5 Wb ，共用时0.5 s ，所以
55Δ(1.5100)Wb 1.510Wb --Φ=⨯-=⨯
∆t =0.5s
根据感应电动势计算公式，线圈两端产生的感应电动势为
5
3Δ 1.510100V 310V Δ0.5
E N t --Φ⨯==⨯=⨯ （2）回路中线圈和电流表的总电阻R +R i =3 Ω，所以回路中的感应电流是
3
3i 310A 10A 3
E I R R --⨯===+ 4．导体切割磁感线时感应电动势的计算
E=BL v
运用此公式时，要求磁感应强度B 、导线的运动速度v 与导线必须是相互垂直的。
随堂练习 p137 1
作业 p137 2
小结 本节学习了产生电磁感应现象的条件、判定感应电流方向的右手定则、法拉第电磁感应定律。
要求同学们能够运用右手定则判断感应电流的方向， 理解法拉第电磁感应定律并能运用法拉第电磁感应定律解决实际问题。
[板书设计]
参考电子演示文稿。
