第十一章电磁感应电磁波参考资料.docx

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1、第十一章电磁感应电磁波参考资料1 .我国三峡工程第一台发电机组定子我国第一台70万kW发电机定子机座于2002年4月在上海诞生，它是三峡一期工程水电机组的主要设备。这台机座的直径有22m,占地面积380,酷似一个环状的音乐厅。机座落成典礼就是在这“音乐厅”里举行的一场交响音乐会，百余人组成的乐队奏起了雄伟的红旗颂，并跟500多名建设者一起高唱咱们工人有力量，抒发了我国民族工业奋发图强的豪情。2 .法拉第圆盘发电机1831年，法拉第发现电磁感应现象后不久，他利用电磁感应原理发明了世界上第一台发电机一一法拉第的圆盘发电机。这台发电机在磁场中转动的不是线圈，而是一个紫铜做的圆盘。图2是将教材中图11

2、一1顺时针转动90。后画出的原理示意图。紫铜圆盘放置在蹄形磁铁的磁场中，盘的圆心处固定一个摇柄，圆盘的边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，再用导线把电刷与电流表连接起来。我们把圆盘看作是由无数根长度等于圆半径的紫铜辐条组成，当转动摇柄使圆盘转动时，每根紫铜辐条都在切割磁感线。由于每时刻总有某辐条到达OA位置，跟外电路的电流表构成闭合回路，因此在闭合电路中就有持续不断的电流。这台像儿童玩具般的发电机，发电能力很小，只相当于一节干电池。法拉第在英国皇家学会上演示他的发电机时，一位贵夫人问他：“这玩艺有什么用呢？”法拉第非常有礼貌地回答道：“夫人，新生的婴儿又有什么用处呢？”这一绝妙的回答道出了这个发

3、明的发展潜力。170多年过去了，正是这台简岫、不成熟的圆盘发电机，使人们看到了由磁生电的可能性，并把人类带入到了电气化时代。3 .麦克斯韦的科学贡献英国物理学家麦克斯韦(J.C.Maxwe11)生于1831年，1897年在剑桥逝世。麦克斯韦是19世纪伟大的物理学家，经典电磁理论的奠基人，在热力学、光学、分子物理学、弹性理论和液体性质理论等方面都作出了贡献。麦克斯韦自幼聪颖，14岁时就发表过数学论文。在电磁学研究方面，他接受并创造性地发展了法拉第的基本思想，构想了电磁作用的力学模型，并引入了位移电流的概念。根据电磁场的相互关系,他以严谨的数学形式建立了电荷、电流和磁场相联系的基本微分方程组,即“

4、麦克斯韦方程组”，从而奠定了经典电动力学的基础。由此，麦克斯韦预见了电磁波的存在，并被赫兹的实验所证实，且测出电磁波在真空中传播速度为光速。麦克斯韦电磁场理论被认为是人类在认识光的本性方面的一大进步，并推动了无线电通信的发展。1873年，麦克斯韦出版了他的著作电磁理论，这部科学名著内容丰富，形式完善，体现了理论与实验的一致性，成为经典物理学的重要支柱之一。在分子动理论方面，麦克斯韦首次利用统计方法得出了气体分子的速度分布规律，即“麦克斯韦速度分布律”。1871年，麦克斯韦在剑桥大学负责筹建了该校第一所物理学实验室卡文迪什实验室，在他和以后几位主任的领导下，该实验室发展成为名闻全世界的学术中心之

5、一。4 .“学习包”体现了科学的教育思想和方法在高中基础型物理课程中，“学习包一电磁波”是第四次出现的特殊的教材编写形式。“学习包”体现了一种科学的教育思想和方法。它的主要特点是要求学生建立自主学习的意识，通过资料自己找、实验自己做、问题自己答、小结自己写、效果自己评，达到增强主动探究知识能力的目的，使学生终身受用。由于对“电磁波”的学习要求了解麦克斯韦的电磁场理论的基本思想，但更重要的是它跟社会发展和人类生活是密切相关的，因此可以充分地让学生进行自主学习。“学习包”强调培养学习方法、思维方法和学习态度三者的结合，这种方法也称为“handson”（动手活动）方案。这种方案的特点是：强调动手实践

6、活动，并从生活中取材；强调主动学习；不仅强调学习知识，更重要的是强调学习方法、思维方法、学习态度三者的结合：提倡合作交流；围绕一定的主题进行探索和交流。其基本过程是：提出问题一动手做实验一观察记录一解释讨论一得出结论一表达陈述；学习方法是：行动、提问、研究和实验，而不是死记硬背某些知识。所以，在“学习包”的教学中，教师要从多角度给学生以指点和鼓励，促进学生自主学习能力的发展。5 .介绍几个使用“电磁学实验箱”的实验（1）部分导体切割磁感线产生感应电流的方向【实验器材】铜棒（长IOCm、直径3mm）；强磁铁；支架；导线；电流表（微安表）。【实验装置】如图3所示。【实验步骤】实验装置图安装器材（支

7、架、磁铁、导线和电流表）。将铜棒放在支架上。用手沿支架推动铜棒向图3所示方向运动，同时观察电流表，其指针会发生偏转,说明有感应电流产生。（4）根据电流方向、磁场方向、铜棒运动方向验证右手定则。（2）话筒原理【实验器材】强磁铁；线圈（在直径2.5Cm、高15Cm的圆纸筒上绕0.2mm的漆包线30【电）；细砂纸；AB胶：DIS实验系统。【实验装置】如图4所示。【实验步骤】用AB胶将细砂纸（砂面向上）与线圈的纸筒粘在一起，然后将它放在强磁铁的表面上。用导线将线圈的两引线与微电流传感器相连，微电流传感器通过数据采集器与计算机相连，并打开计算机中相应的界面。对准细砂纸讲话。【实验效果】从计算机屏幕上电流

8、图像界面内可以看到声音产生的电信号的图像。从界面的电流表中可以看到指针随着话音高低不同而摆动幅度也不同。（3）电磁感应的应用一一模拟地震波的测量【实验器材】线圈；强磁铁；微电流传感器；数据采集器；计算机。【实验装置】如图5所示。线圈【实验步骤】如图所示，将强磁铁放在台面上，然后将线圈放在强磁铁上，最后将微电流传感器、数据采集器、计算机连通。打开DIS系统软件到微电流界面。在台面上距磁铁不同距离处拍打（模仿地震产生地震波），同时观察计算机屏幕上的微电流界面，就可以观察到波动产生的电信号图像。【实验效果】分别用不同大小的力拍桌子的同一位置，产生不同强度的“地震波”，就会观察到所产生的电信号强度不同；改变拍桌子的位置，可以观察到距震源距离不同，“地震波”所产生的电信号的强度也不同，说明距震源越近，地震越强烈。（上海市嘉定区第二中学供稿）