感应电流范文

导语：如何才能写好一篇感应电流，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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人教版高中物理（全日制普通高级中学教科书《必修加选修》第二册）第十六章 “电磁感应”的第一节内容对感应电流是这样阐述的：“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，这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，所产生的电流叫感应电流。”于是，笔者总结为要产生感应电流必须具备两个条件：一是磁通量变化，二是电路闭合。本节内容结束后在课后的练习一的习题中也列举了相关的练习题，现列举如下：

如图（1）示，闭合线圈abcd在匀强磁场中上下或左右移动是否有感应电流产生？为什么？参考答案是否定的，没有，因为穿过闭合线圈的磁通量没有变化。

但是，令笔者困惑的是，如果线圈做变速运动呢？是不是仍然没有电流？笔者查阅大量资料，其结果都一致。由于穿过闭合电路的磁通量没有变化，因此没有感应电流。但笔者总感觉这个结论有点不完善。

请看分析：仍用上图（1），假设闭合线圈abcd在匀强磁场中加速向下运动。ad边和bc边没有切割磁感线，肯定没有感应电流，那么ab 边和cd边呢？依楞次定律，ab边和cd边都切割磁感线，都产生了一定的感应电动势（相当于两个电源），只不过它们的电动势大小相等，方向一致（都向右），即b、c都为正极，a、d都为负极，也就是相当于两个电源并接，回路中肯定是没有电流，即没有回路电流，但是，单就ab边或cd边呢？依E=BLV可知，ab边的电动势Eab和cd边的电动势Ecd在数值上应该是不断增大的，而电源的作用是不断地使正极聚集正电荷，负极聚集负电荷，使正负极之间保持一定的电势差（电源的电动势），也就是说，单就ab边或cd边而言，相当于不断地有正电荷向b、c端运动，不断地有负电荷向a、d端运动（虽然此电路移动的只有自由电子）。这就是说，在这个电路中有电荷发生了“定向移动”，而电流是这样定义的：电荷的定向移动形成电流，那么，线圈abcd在加速下移的过程应该有“电流”产生的，只不过没有形成回路电流而已。

在这一章的练习三中又有这样的一道习题，大意是这样的：如图（2）所示，试定性地讨论线圈abcd在自由下落时通过有界磁场时各个过程中的加速度的大小变化情况（不记空气阻力）。参考答案是这样分析的（只分析在磁场内部）：由于在磁场内部运动，穿过线圈的磁通量没有发生变化，所以不会产生感应电流，也就不会有安培力产生，故线圈仍然自由下落，其加速度等于重力加速度（即a=g）。

但笔者认为，其加速度应该不等于重力加速度，而是小于重力加速度，原因是abcd是加速下落的，所以ab边和cd边中都有“电荷”发生了“定向移动”，根据上面图（1）的分析可知，相当于ab边中有从a到b的电流,cd边中有从c到d的电流，即ab边和cd边都有“感应电流”。这样，这两条边都受到了向上的安培力,所以其加速度应该小于重力加速度。

如果这种分析不成立的话，不妨作这样一个讨论。

如图（3）所示，在一个足够大匀强磁场中，有一根导体棒ab由水平位置无初速释放，试问ab是否做自由落体运动？

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关键词 220kV同塔线路；EMTP；感应电压；感应电流；接地开关

中图分类号TM72 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）94-0029-02

随着经济的快速发展，电网规模迅速扩大，输变电线路走廊紧张，同塔架设多回输电方案在工程中广泛应用。当同塔架设线路检修时，由于运行和停运线路之间的耦合，在停运线路产生感应电压；为了安全起见，需将停运线路的两端接地，在接地处会产生感应电流。

国内对于500kV同塔多回路的感应电压和感应电流研究较多，但对于220kV同塔架设线路感应电压和感应电流研究较少。本文对220kV同塔多回线路的感应电压和感应电流进行理论分析，通过仿真计算，得到了潮流、线路长度、相序排列等因素对感应电压、感应电流的影响。

1 同塔双回路的感应电压和感应电流理论分析

同塔架设线路间的感应电压和感应电流包括容性和感性两个分量，容性电流和电压是线路间的静电（电容）耦合合形成的，感性电流和电压是线路间的电磁（电感）耦合形成的。

假定，UI，II，UII，III分别为运行I线和停运II线的首段电压和电流，CI，CII，LI，LII分别为2回线路的自电容和自电感，Cm，Lm为互电容和互电感。双回线路的感应电流和感应电压之间有固定的数量关系。

1）静电耦合

双回路静电耦合方程为：

停运线路两端均不接地。感应电流为0，感应电压以静电感应分量为主，与停运线路对地电容和互电容相关，与运行线路电压成正比。

停运线路一段接地。感应电压以电磁感应分量为主，电磁感应电压与线路长度、互感和线路长度有关。感应电流以静电感应分量为主，静电感应电流与线路长度、互容和运行线路电压成正比。

停运线路两端均接地。感应电压为0；感应电流以电磁感应分量为主，电磁感应电流与自感成反比，互感成正比，与线路输送潮流成正比。

以上理论公式，定性分析同塔双回路之间感应电压、感应电流的影响因素。同塔三、四回线路，感应电压和感应电流产生的原理相同。

2仿真模型

同塔架设线路感应电压和感应电流的影响因素较多，对其仅通过理论公式进行定性分析不能指导实际工程建设。建立仿真模型，借助电磁暂态仿真程序（EMTP）进行量化计算，以指导接地开关的选型。

2.1接入系统图

某500kV变电站M的220kV出线采用先同塔四回架设，然后再分开同塔双回架设。仿真模型接入系统如图1所示。

2.2主力塔型

本次仿真主要是对同塔四回路和双回路进行仿真，所采用的主力塔塔型、导地线空间位置和相序如图2所示。

2.3系统参数

220kV线路导线采用2×JL/G1A-630/45型钢芯铝绞线，子导线外径为0.336m，直流电阻为0.04633Ω/km。220kV双回路地线为1根JLB40-150钢包铝绞线，一根为36芯OPGW复合光缆，其半径和直流电阻分别为0.1575m、0.2952Ω/km、0.132m和0.498Ω/km。土壤电阻率取600Ω.m。

正常情况下，投产年时线路潮流较轻，末端电压高。负荷达到饱和年时，线路潮流重。线路采用集中参数的常规∏型电路模型，分别对投产年、饱和年两种潮流进行感应电压、感应电流的计算。系统等值阻抗和线路潮流分别见表1和2。

3 仿真结果

3.1不同潮流下的感应电压、感应电流

当单回线停运时，分别计算MN I线、II线，MP I线、II线单独停运时，运行线路对停运线路的感应电流、感应电压见表3。其中，静电感应电压为UC，静电感应电流为IC，电磁感应电压为UL，电磁感应电流为IL。（下同）

从表3仿真结果可以看出，同塔多回线路中检修线路，流过接地开关的电磁耦合电流、电压与带电线路的输送潮流成正比关系，带电线路潮流越重，停运线路的电磁耦合电压越高。

3.2同塔多回路长度对感应电压、感应电流的影响

本次模拟的MN线全长为40km，对于不同的线路长度，相应的感应电压和感应电流的最大值计算结果如表4所示。其中，相序排列是同相序。

表4计算表明，同塔同相序线路感应电压和感应电流与长度密切关系，其中位于末端的值较大，中间段的值较小。

3.3相序排列对感应电流和感应电压的影响

同塔双回I线（A/B/C三相）、II线（a/b/c三相），相序排列有很多种。选择三种典型：同相序（ABC-abc），逆向序（ABC-cba）和异相序（ABC-acb）仿真MN回路I线停运时，线路潮流为投产年的仿真结果见表5。

由表5仿真结果可知，相序排列对感应电压和感应电流影响较大，MN线采用同相序感应电压和感应电流较大，采用逆相序、异相序可以适当降低其值。

4 接地开关的选择

依据GB1985-2004《高压交流隔离开关和接地开关》标准[3]，220kV接地开关的额定感应电压和额定感应电流的有限值见表6。

额定

从第3节的仿真结果可知，220kV同塔多回路出线时，MN线、MP线，静电感应电压最大值分别为：16.91kV、15.85kV，超出表5中的线路接地开关参数的额定值。因此，在220kV同塔架设的多回路中，需根据每个工程的实际情况仿真计算，对线路接地开关的参数提出具体要求。

5结论

本文对220kV同塔架设线路感应电压、感应电流进行，仿真计算，并对其接地开关的选型提出建议如下：

1） 本文对500kV变电站首端出线的220kV同塔四回/双回进行仿真，其静电感应电压超过B类开关的额定值，在工程设计中要考虑采用超B类开关，或者与产品厂家协商选择合适的产品；

2）线路输送潮流对感应电压、感应电流影响较大。因此，在线路接地开关的选型时，不仅考虑投产年的潮流，也要考虑饱和年的潮流；

3）线路相序排列对感应电压、电流影响较大，工程设计时应仿真不同相序下的感应电压、电流值。本文仿真的同塔多回路推荐采用逆相序排列；

4）同塔多回线路长度对电磁耦合感应电压、电流的影响较大，因此建议电网规划中500kV变电站尽量靠近负荷中心，减少220kV送电距离，减少感应电压/电流值。

参考文献

[1]蔡广林，曹华珍，王晓彤.500kV同塔四回路感应电压与感应电流分析.南方电网技术，2009，3（14）：141-144.

[2]胡丹晖，涂彩琪，蒋伟，等.500kV同杆并架线路感应电压和电流的计算分析[J].高电压技术，2008，34（9）：1927-1931.

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关键词：楞次定律，说课

 

一、教材分析

楞次定律是电磁学的一个重要规律，是分析解决电磁学问题的理论基础，要求学生能灵活运用。楞次定律比较隐蔽，涉及的物理量多，关系复杂，为教学带来了很大的难度。

《课程标准》对这节课的要求是“通过探究，理解楞次定律。”因此，本节课的主要任务是引导学生实验探究，总结出感应电流方向所遵循的一般规律。

二、学情分析

学生已学习了安培定则和感应电流的产生条件，实验能力和分析问题的方法都有一定的基础，形象思维能力强，抽象思维能力不成熟。

为调动学生的积极性，开始就演示实验（磁铁块、木块分别从铝管中下落）：木块哗就掉下了，磁铁却下得很慢，好像很困难。为什么呢？新现象、新问题初中物理论文，可以激发学生的好奇心，求知欲。学生情绪高涨起来，对接下来的探究跃跃欲试。

三、设计思路

以探究感应电流方向遵循的一般规律为目标，把规律的得出过程和方法放在首位，重视学生的情感价值体验，为解决每个问题创设情境、明确任务，在组织交流和评价的过程中促进意义建构、分享体会。

四、教学目标

1．知识与技能：

①通过实验探究得出感应电流与磁通量变化的关系，并会叙述楞次定律的内容。

②通过实验过程的回放分析，理解楞次定律中“阻碍”二字的含义。

③通过深入分析和演示实验，认识到楞次定律的实质是产生感应电流的过程遵循能量守恒定律。

2．过程与方法：

①在科学探究过程中，学会收集、分析处理实验数据的方法，提高实验能力。

②在选择“中介”（磁场），将因（原磁场磁通量变化）果（感应电流）联系起来的分析过程中，发展思维的灵活性、逻辑性，提高思维能力。

3．情感、态度与价值观：

①体会科学发现过程中的苦与乐，发展对科学的好奇心和求知欲。在与他人的讨论交流中学会与人有效沟通的合作精神。

②体会物理规律的表达因高度抽象和概括而表现出的简洁美。

五、教学用具：

1．ppt课件、计算机、大屏幕投影；

2．线圈、条形磁铁、导线、干电池、 灵敏电流计；

3．磁铁、铝管；

4．铁架台、两个磁铁做的弹簧振子；

六、教学的重点、难点

重点：科学探究，得出结论。

突出重点的策略：教师要把学生放在教学的主体地位上，充分发挥学生的能动性，对探究活动加以必要的干预和引导，提高科学探究的质量，让学生在规律形成过程中学习，学到形成规律所用的方法。

难点：1、得出楞次定律；

2、理解楞次定律。

突破难点的策略：1、教师要做有效的引导，步步为营:第 一，复习“磁通量的变化是产生感应电流的原因”，以板书的形式体现，贯穿全课。把学生的思路集中到“感应电流的方向与磁通量的变化有关”上，这样在猜想影响感应电流的因素时，学生容易把握住关键点，从磁通量的变化角度来设计实验。对于确定的线圈，学生能够关键词表述的是同一效果初中物理论文，概括一下，升华为“阻碍”！至此，学生完成了规律的得出，并在不断的修补过程中形成了分析问题的思路，为将来正确使用定律奠定了基础。

2、也是四步：第一，弄清最基本的因果关系。这个关系是始终体现在黑板上的，探究之后我们有新的认识:结果又以“阻碍”的方式反作用于原因。原因产生结果，结果又反作用于原因，这样的回环不是很有逻辑性吗？第二，多角度理解“楞次定律”毕业论文格式。探究过程中我们发现的“增反减同”，“来拒去留”是阻碍的具体表现，可升华概括为“感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因”。在实际分析问题时，我们不妨还回到初级结论上：从阻碍磁通变化的角度，用“增反减同”；从阻碍相对运动的角度，用“来拒去留”。这样思路更具体。第三，重点是对“阻碍”二字的理解。“如何阻碍”是学生理解容易出现偏差的。要明确：感应磁场的存在只是“延缓”了穿过电路的总磁通量的变化时间，而不会改变原磁通量变化的特征和方向。回顾开始的演示试验：磁体从铝管中下落得慢，正是受到了阻碍。学生体会到“阻碍”不是“相反”，不是“阻止”，是“延缓”。第四、为什么要阻碍？“阻碍”的过程就是能量转化的过程。此时演示弹簧振子的电磁阻尼的实验。 “看得见”的能量转化帮助学生认识到：楞次定律的实质就是产生感应电流的过程遵循能量守恒定律。

七、教学过程简述

1、展示情境，提出问题

首先是调动情绪的演示试验，教师指出，铝管可以看成是绕得很密的很长的线圈，磁体从中通过，其实就是上节课做过的实验：

学生已经知道这个过程有感应电流产生，这节课就要更进一步：探究感应电流的方向所遵循的规律。知道这个规律，就能解释为什么磁铁下落得慢了。

2、给出线索，猜想假设

复习感应电流的产生条件，把思路集中到“磁通量的变化与感应电流方向的关系”。重复上面的实验，有助于学生想到按ΔΦ增加和减少初中物理论文，磁极的方向不同来设计实验。

3、发现问题，解决问题

怎样知道感应电流方向？学生应该能答出用电流计的方法，教师也可以指出利用二极管的单向导电性来判断，开阔学生思路。要求学生完成电流计偏转与电流方向关系的探究。教师给与实验指导：用旧电池试触。

4、制订计划，记录数据

待学生有了思路后再发实验记录表。学生根据自己线圈的饶向选择合适表格，直接画出电表的偏转。由于减低了记录难度，学生会做得很顺利，且不易出错，为后续分析打好基础。

5、分析数据，遇到困难

6、提示中介，补充记录

启发：能否利用磁场这个“中介”找到规律？设疑：产生感应电流的过程中有几个磁场？感应电流是否也要产生磁场呢？它的方向呢？学生补充原有的记录表格，将原磁场方向和感应磁场方向填出。

7、对比分析，得出结论

比较“两磁场方向的关系” 后得出结论，并将结论不断简化。

8、深入交流，加深理解

帮助学生理解“阻碍”的含义。

帮助学生理解楞次定律的实质是产生感应电流的过程遵循能量守恒。

9、牛刀小试，总结方法

简单的练习，让学生总结做题步骤。

10、回顾小结

板书展示

八、板书设计

附表：

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【关键词】路灯维修；亮灯率考核；城市供电系统；解决感应电

1 引言

过去二十年里，国内的城市建设掀起一波又一波的，每个城市都在发展自己的内涵，对外展示自己的形象，路灯作为城市的夜间景观的重要组成部分，被赋予“城市的眼睛”的称号，对路灯的建设、运行和检修也提到了一定的高度，针对路灯的运行和检修的考评与检查，主要在以下的数据：亮灯率、设备完好率、装灯率，同时在智能城市里涉及服务类的市民满意率，投诉率等，都对路灯检修与运行提出了相当高的要求。

金华市区道路路灯的运行检修经过多年的磨练，发展了城市照明智能监控系统（全省第二家），编制《城市照明运行检修管理办法》，《设备验收管理办法》等，金华市区路灯亮灯率大于97%（大于国家住建部提出的中小城市亮灯率95%以上的要求），设备完好率大于98%，新上城市道路装灯率100%，市民对路灯的服务总体评价较好。

但在修灯过程中，总会遇上各种问题与难点，如城市交通拥堵情况下修灯困难，夜间修灯缺少停车泊位等，针对检修较为突出还有在110KV线路以下修灯麻电的问题。

金华市区的供电以110KV变电站为框架，受城市财力所限，110KV变电所的进线多为杆塔式，装置在道路的绿化带上，而道路路灯也安装在绿化带上，在110KV现的正下方，检修人员反映在110KV线路下及修灯，接触灯具外壳有强烈的麻电感觉，工具在外壳上移动有电火花，如何在110KV线路下维修路灯是一个新的问题。

2 前期的调查与研究

电压 杆高 导线最低点 接地电阻 灯杆对地电压 人体对地电压 人体对灯杆电压

110KV杆塔：双回路钢管杆 110KV 27m 18 10 / / /

路灯杆 0.4KV 10M / 4 / / /

电压（V） / / / / 0V 75.2 75.2

初步结论

（1）人体麻电应该人体感应电压对灯杆放电引起，随人体与带电体距离等变化，最高可达400V

（2）维修人员在路灯维修时，有较强的麻电感觉

（3）维修人员在感应电下工作心里负担很大

3 感应电的分析

3.1感应电的计算

高压输电线路作为带电导体，周围存在的准静态电场。

图1 输电线路下电场均匀性示意图

E为地面上某点的电场强度；R为导线到地面某点的距离。

H为导线对地高度；R为导线等效半径；ε为介电常数

V为导线对地电压；C为导线与大地问的电容

忽略其他两项导线的影响，考虑交流线路在线路下方，单相导线下空间任意点产生的电场E与导线电压的关系。

由公式表达可知，在电线路下任意点的空间电场强度的大小除与导线电压有关外，还和导线的布置方式，几何位置及线径有关，尚有以下几点须注意：

（1）气象条件对电场强度的影响可以取消，雨雾天气和晴天其电场分布应无变化（E与介电常数ε无关）

（2）空间点与导线距离越近，场强越大。

（3）电场强度随着导线对地距离的增加，开始减小显著，后减小成都逐渐减缓。

3.2 感应电对人体的影响

感应电对人体的影响可分为短时影响和长期影响，本文仅限于短时影响，较高的工频电场会使人有不舒服的感觉，人体带电位后接触其他接地体时会有瞬时放电，产生电大花等暂态放电，这时不师傅与不安全感尤为强烈。

研究表明，人体对高压电场下的静电感应电流更为敏感，0.1～0.2mA的感应电流通过人体时，人有明显的针触感。

4 消除感应电对维修人员的伤害

在输电线路下面工作、生活的人员受到感应电的影响较大，笔者所在单位职工在维修输电线路下方的路灯时，因路灯灯具与输电线路距离更近，受感应电的影响尤为严重，如何消除感应电时路灯维修工作人员的影响，下面逐一讨论。

4.1 绝缘法

工作人员穿戴绝缘手套绝缘靴，路灯升降车的车斗为绝缘体，（采用环氧树脂浇注的车斗或使用绝缘垫），采用绝缘法可有效隔绝感应电压对人体的影响，在维修过程中基本感受不到感应电压的存在，但由于绝缘手套极为厚重，而路灯灯具内又有许多小部件，穿戴绝缘手套基本无法开展工作。

4.2 等电位法

一种办法为工作人员穿戴屏蔽服或人体强制接地，使人体电位与灯具电位相等，穿屏蔽服的结果与穿戴绝缘手套相类似，工作人员难以开展正常维修工作，而将人体接地，使感应电流流经人体，工作人员缺乏勇气开展试验。

4.3 屏蔽法

利用铁丝网可有效隔绝电力感应线的原理，工作人员试制了一种“L”型的屏蔽罩，以不锈钢型材制作，顶板为可折叠的不锈钢网架，尺寸为1600mm×1000mm，使用两根支撑架固定在绝缘车斗上，屏蔽罩用带绝缘护套的软铜线有效接地，使用该装置后，在10m的高度人体感应点位为0.6V，基本消除感应电的影响。

5 结束语

屏蔽法相比较绝缘法、等电位法具有投资小、使用方便，非常适合现场工作。使用屏蔽罩有效解决了路灯维修工人在交流输电线路下方维修路灯时感应电压的影响。

参考文献：

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【关键词】电流互感器;误差;饱和;接地

1、前言

为了保证电力系统安全经济运行,必须对电力设备的运行情况进行监视和测量。但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备,而需要将一次系统的高电压和大电流按比例变换成低电压和小电流,供给测量仪表和保护装置使用。执行这些变换任务的设备,最常见的就是我们通常所说的互感器。进行电压转换的是电压互感器,而进行电流转换的互感器为电流互感器,简称为CT。

2、电流互感器工作原理

2.1 内部结构

用于电力系统中的电流互感器, 其一次绕组通常是一次设备的进出导线,只有1匝或2匝,二次额定电流通常是1A或5A,故其二次匝数很多。例如,变比为1250/5的电流互感器,其一次绕组为1匝时,二次绕组为250匝。

2.2 误差分析

在具有铁芯的电流互感器中,铁芯中存在励磁电流,励磁阻抗一般为电抗性质,而二次负载一般为阻抗性质,因此在二次电动势的作用下,I2与I1相位不同,幅值也不同。下面为电流互感器的等值回路及角误差示意图。

忽略本身材料的影响, 由上图可知:

1)当励磁阻抗Zm不变时,二次阻抗越大,I0越大,电流互感器的比误差越大。当阻抗不变时,Zm越小,电流互感器的比误差越大。

2)当电流互感器二次负载为纯电阻(Zn=0)时,角误差最大。当Z2为0时,即负载为纯电感时,角误差等于0。

对电流互感器的误差要求,一般为幅值误差小于10%,角度误差小于70°。

2.3 电流互感器饱和原因及特征

正常运行时,负载阻抗很小,因为电流互感器铁芯磁通不饱和, 励磁阻抗Xm很大,因此,可忽略励磁电流Im,一次和二次绕组磁势平衡。

当铁芯磁通密度增大至饱和时,Zm会随饱和的程度而大幅下降,此时Im已不可忽略,即I1与I2不再是线性比例关系。

电流互感器饱和的原因有两种:一是一次电流过大引起铁芯磁通密度过大;二是二次负载过大,导致二次电压增大,使得铁芯磁通密度增大,铁芯因此而饱和。饱和电流互感器有如下特点:

1) 其内阻大大减小,极限情况下近似等于零。

2) 二次电流减小,且波形发生畸变,高次谐波分量很大。

3) 在一次故障电流波形过零点附近,饱和电流互感器恢复线性传递关系。

4) 一次系统故障瞬间,电流互感器不会马上饱和,通常滞后3～5m/s。在通用规程中,规定运行中电流互感器二次不得开路。

3、电流互感器饱和对保护的影响

3.1 对电流保护的影响

3.1.1 电流保护的判据为: IJ> Ip

式中: IJ――为流入继电器的短路二次值

Ip――为电流继电器的定值

根据上式可知，电流互感器饱和后，二次侧等效动作电流IJ变小, 可能会引起保护拒动，这一点在速断保护中尤其显著。

10kV线路出口处短路电流一般很小，特别是远离电源，系统阻抗较大时，但随着系统规模扩大，10kV系统短路电流随着变大，可以达到电流互感器一次额定电流的几百倍，系统中原有的一些能正常运行的变比小的电流互感器就可能饱和。另一方面，短路故障是一个暂态过程，短路电流中含大量非同期分量，又进一步加速电流互感器饱和。当10kV线路短路时，由于电流互感器饱和，感应到二次侧的电流会很小或接近于零，保护装置拒动。故障由于母联开关或主变低压侧开关切除，不但延长了故障时间，会使故障范围扩大，影响供电可靠性，而且严重威胁运行设备安全。

3.1.2 对策

根据前面分析，导致电流互感器饱和的两种情况，可知电流互感器严重饱和时，一次电流全部转化为励磁电流。二次感应电流为零，则流过电流继电器的电流也为零，保护装置就会拒动。避免这种情况主要从两点入手：

1)在选择电流互感器是，变比不能选得太小，要考虑线路短路时电流互感器饱和问题。一般10kV线路保护电流互感器变比最好大于300/5。

2)尽量减小电流互感器二次负载阻抗，尽量避免保护和计量共用电流互感器，缩短二次电缆长度及加大二次电缆截面积。10kV线路保护，测控合一的产品，可在开关室就地安装，这样能有效减小二次回路阻抗，防止电流互感器饱和。

3.2 对母线差动保护的影响

3.2.1 影响

电力系统中的母线广泛采用电流差动式保护,对电流互感器二次侧电流瞬时值差动的原理，可方便地实现母线快速保护，然而在母线区外短路故障时，一般会出现电流互感器饱和现象，电流互感器饱和后不能正确传变一次侧电流，使二次侧电流差动原理的基础得到破坏，从而导致保护的误动作。

3.2.2 对策

根据电流互感器饱和的特征，可知出现故障时，由于铁芯中的磁通不能发生突变，电流互感器不能立即进入饱和区，而是存在一个3～5m/s的线性传递区。当母线上发生故障时，母线电压和出线电流将发生很大的变化，与此同时，在差动元件中出现差流，即工频电压或工频电流的变化与差动元件中的差流是同时出现的。当母差保护区外发生故障某组电流互感器饱和时, 母线电压即各出线电流立即出现变化，但由于故障后，3～5m/s电流互感器磁路才会饱和，因此，差动元件中的差流比故障电压和故障电流晚出现3～5m/s。

在母线差动保护中，当工频电流变化量或工频电压变化量与差动元件中的差流同时出现时,认定是区内故障开放差动保护，而当工频电流变化量或工频电压变化量比差动元件中差流出现早时，则认为差动元件中的差流是区外故障时电流互感器饱和产生的，立即将差动保护闭锁，差流正常后延时返回。

3.3 对变压器保护的影响

3.3.1 现状

所用变压器是一种比较特殊的设备 容量较小 但可靠性要求非常高，而且安装位置特殊，一般接在10kV或35kV母线上，其高压侧短路电流等于系统短路电流，低压侧出口短路电流也较大。一直对所用变压器保护的可靠性重视不够，这将对所用变压器直至整个10kV系统的安全运行造成很大威胁。传统的所用变压器使用熔断器保护，其安全可靠性较高，但随着系统短路容量的增大，以及综合自动化的要求提高，这种方式满足不了要求。现在新建或改造变电所，特别是综合自动化所，大多配置所用变压器开关柜，保护配置也和10kV线路相似，而往往忽视了保护用电流互感器饱和问题。由于所用变压器容量小，一次额定电流较小，保护计量共用电流互感器，为了保证计量的准确性，设计时电流互感器变比很小，有的地方甚至选择10/5。这样一来，当所用变压器故障时，电流互感器将严重饱和，感应到的二次电流几乎为零，使所用变压器保护拒动。

3.3.2 对策

解决所用变压器保护拒动问题，应从合理配置保护入手，其电流互感器的选择要考虑所用变压器故障时的饱和问题；同时，计量用电流互感器一定要与保护用电流互感器分开，保护用电流互感器装设在高压侧，以保证对所用变压器的保护，计量用电流互感器装设在所用变压器低压侧,以保证计量的精度；在定值整定方面，电流速断保护可按所用变压器低压出口短路电流进行整定,过负荷按所用变压器容量整定。

4、电流互感器绕组的布置

电流互感器绕组的布置要把握两个原则，一是要防止出现保护死区，二是要躲过互感器易发生故障的部分，为防止死区，一般要求各种保护的保护范围之家要有交叉，同时有求电流互感器一次侧极性端必须安装在母线侧。这是因为互感器二次绕组的排列是以互感器一次极性端为参考的。如果一次极性端放置错误，那么尽管在二次绕组的分配上考虑到交叉问题，仍然会出现保护范围的死区。另外，由于互感器底部最容易发生故障，而母线保护动作停电范围太大，因此一般有注意母线保护要尽量躲开互感器底部。可以看出，母线差动保护与两套线路保护均有重叠区域，任一套线路保护退出运行均不会产生死区。

5、电流互感器的接地点

5.1 一次接地点

运行中电流互感器的一次接地点有外壳接地和电流互感器末屏接地，下面分别说明其接地的作用。

外壳接地：防止外壳处于电场中，感应一定电压，破坏外部绝缘，威胁人身安全，所以必须将外壳接地，《十八项反措》规定其接地应有两根与主接地网不同干线的连接，且需满足热稳定校核的要求。

末屏接地：电流互感器的主绝缘是十多层油纸电容，相当于十多层电容串联而成，最外一层电容为末屏层。末屏接地时，一次对地电压均匀分布在各层之间；若末屏不接地，使末屏对地变成绝缘，由于交流电路的集肤效应，高电场主要移向靠近表面的绝缘层上，在最外层产生高电压，最高可达几万伏。由于小套管上绝缘距离短，在几万伏电压长时间作用，使绝缘击穿，使电流互感器爆裂。

5.2 二次接地

电流互感器的二次回路必须且只能有一点接地，一般在端子箱经端子排接地。但对于有几组电流互感器连接在一起的保护装置，如母差保护、主变差动保护等，则应在保护屏上经端子排接地。电流互感器二次回路必须有一点接地是为了人身和二次设备的安全。若二次回路没有接地点，接在电流互感器一次侧的高电压，将通过互感器的一、二次绕组间的分布电容和二次回路的对地电容形成电压，将高电压引入二次回路。如果二次回路有接地点，则二次回路电容被短接，分到二次回路的高压侧电压为零，从而达到保护安全的目的。

电流互感器二次回路只能一点接地。在电流互感器二次回路中, 如果正好在继电器电流线圈的两侧都有接地点，一方面两接地点和地所构成的并联回路会旁路电流线圈，造成分流，使流过电流线圈的电流减少；另一方面在发生接地故障时，两接地点间的电位差将在电流线圈中产生额外电流。这两种原因都使流过继电器的电流与电流互感器二次通入的故障电流有很大差别，会使继电器反应不正常。

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【设计理念】

《物理课程标准》提出了“从生活走向物理，从物理走向社会”的学科教学理念，要求物理教学要贴近学生的生活实际，培养分析问题解决问题的能力。如何让课堂教学低起点高落点，在学习知识的同时发展学生的多种能力与情感，务实高效的教学方法就是创设问题情境。使知识问题化，问题情景化，情境趣味化。创设问题情境教学，让学生在老师的引导下，经历猜想，假设，提问等环节去进入探究学习过程之中，创设问题情境，可以充分调动学生的学习兴趣，提高创新能力，帮助学生认识学习的意义与价值，提高学习的动机与欲望，从而主动学习，让课堂成为高效课堂。通过实验，归纳，交流，评估等环节去处理解决物理问题，这种情境探究的规程使学生获取了知识，掌握了规律，又能培养并发展学生的创新思维，提高物理课堂的学习效率。

【教学目标】

（1）知识与技能。

a）通过实验探究得出感应电流与磁通量变化的关系，并会叙述楞次定律的内容。

b）通过实验过程的回放分析，体会楞次定律内容中“阻碍”二字的含义，感受“磁通量变化”的方式和途径。

c）通过实验现象的直观比较，进一步明确感应电流产生的过程仍能遵循能量转化和守恒定律。

（2）过程与方法。

a）观察实验，体验电磁感应现象中感应电流存在方向问题。

b）尝试用所学的知识，设计感应电流方向的对比方案，并动手实验操作。

c）关注实验现象的个性，找出实验现象的共性，并总结出规律，培养学生抽象思维能力和创新思维能力。

（3）情感态度价值观。

热情：在实验设计，操作过程中逐步积蓄探究热情，培养学生勇于探究的精神；

参与：养成主动参与科学研究的良好学习习惯；

交流：在自由开放平等的探究交流空间，能互相配合，互相鼓励，友好评价，和谐相处。

哲学思考：能够用因果关系和矛盾论的辨正观点认识楞次定律；

【重点难点】

重点：楞次定律探究实验设计和实验结果的对比、分析、总结。

难点：感应电流激发的磁场与原来磁场之间的关系。

【设计程序】

本节课结合我校学生的特点对教材的内容进行了深入的挖掘和思考，备教材，备学生，备教法，始终把学生放在教学的主体地位，让学生参与，让学生设计，营造一个“开放”的教学环境，广开言路，让学生的思维与教师的引导共振。

整节课主要采用布鲁纳倡导的“发现法”，结合实验探究总结楞次定律的内容，把规律的得出过程和方法放在首位，把学生的情感价值体验放在重要位置。总体教学布局如下表：

【教学过程】

1. 创设情境，激发探究的欲望 （1）产生感应电流的条件是什么？

（2）在探究电磁感应的实验中（如图），请学生观察将磁铁插入线圈时，电流表的指针向什么方向偏转？将磁铁拔出线圈时，电流表的指针向什么方向偏转？为什么会有不同的偏转方向？这个实验说明了什么？

应电流的方向由那些因素决定？遵循什么规律？我们需要通过实验来探究这个问题。

2. 学习新知，开始探究的过程

2.1 动手实验，探索研究。学生在老师的指导下，按教材中的实验装置1- 15（如下图）进行实验。教师强调要能观察到明显的现象，磁铁接近或离开铝环的速度要快。让学生观察实验现象，并思考下列问题：

问题1、当条形磁铁的任一端靠近铝环和远离铝环时，分别看到什么现象？

问题2、当条形磁铁N极靠近铝环时，铝环被“排斥”，说明了铝环中有了感应电流，能根据什么原理判断此铝环中感应电流的方向？

问题3、当条形磁铁的N极靠近和远离铝环时，穿过铝环的磁通量是怎样变化的？ 磁通量的变化与感应电流的磁场方向有无关系？

问题4、能否采用此实验法来研究感应电流的磁场方向与磁通量变化的关系？如何设计实验表格？在学生讨论的基础上，学生自己设计出实验表格。学生的表格是多样性的，在多样性的表格中选最佳的，如下表格供全体同学参考。

2.2 观察实验，现象统计。

2.3 分析现象，得出结论。

学生在完成表格填写的同时，实际上也就完成了对实验现象的分析。为降低难度，教师在巡视学生实验时帮助点拨指导：当磁铁靠近线圈时，线圈被推开，线圈本身无磁性，说明线圈中产生了感应电流，感应电流的磁场与磁铁的磁场（原磁场）方向相反，根据安培定则可以判断感应电流的方向。当磁铁离开线圈时，线圈被吸引，说明线圈中产生了感应电流，感应电流的磁场与磁铁的磁场方向相同。感应电流的磁场作为一种“中介”，其目的是什么？

2.4 对比分析，形成规律。老师启发：感应电流的磁场如何阻碍原磁通量的变化，体会其中的关系，谁阻碍谁，如何阻碍？

[学生分组讨论并回答]：

插入时：磁通量增加，感应电流的磁场与原磁场反向相反。

拔出时：磁通量减少，感应电流的磁场与原磁场反向相同。

以上两点就是阻碍的表现。

[教师归纳]：

我们来看，当磁通量增加时，感应电流产生的磁场与原磁场反向，“削弱”磁通量的增加；当磁通量减少时，感应电流产生的磁场与原磁场同向，“弥补”磁通量的减少；用一句话可以怎样来描述呢？

[学生分组讨论并回答]：

“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”。

“感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，这就是楞次定律”。

2.5 过程分析，因果关系。

2.6 加深理解，学会应用。完成因果链，梳理因果关系，“结果”阻碍“原因”的变化。

引导学生逐字分析楞次定律的内容，讨论阻碍的物理含义。并利用本节的实验探究，总结出利用楞次定律判断感应电流方向的步骤：

（1）明确研究的闭合回路，判断此回路中原磁场的方向。

（2）判断原磁场磁通量的增减情况。

（3）根据楞次定律确定感应电流磁场方向。

（4）根据安培定则确定感应电流的方向。

应当指出的是，楞次定律虽然没有直接明确感应电流的方向，但指出了感应电流的磁场方向，感应电流的方向只需进一步由安培定则确定。所以说楞次定律是判断感应电流方向的普适规律。

3. 课堂小结，体会哲学的思考 师：在人为外界的影响下，导致了穿过闭合回路的磁通量发生了变化，而感应电流的磁场（效果）是阻碍这种变化的产生，最终使变化延缓，起到了延时的效果，变化与阻碍变化相依相生，同时出现同时消失，验证了“矛盾是普遍存在的”与“对立统一规律”这一唯物主义的观点。

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关键词：楞次定律 磁通量 阻碍方向 感应电流

在工科类职业教育中，物理与专业课有着密切关系。电磁学又是相关连的枢纽，楞次定律是电磁学中重要的一个定律。因此，在教学中如何使学生掌握和领会楞次定律至关重要。以下浅谈一下我对楞次定律的认识。

一、楞次定律的常用表述

楞次定律有两种常用表述形式，第一种是“感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”，它反映了感应电流的方向应遵循的规律；第二种是“感应电流产生的效果总是要阻碍引起感应电流的原因”，它反映了感应电流产生的某种机械效果。根据题意灵活运用楞次定律的这两种表述，会使分析解答过程趋于简捷。

二、深入理解四个“明白”

1.明白谁阻碍谁――感应电流磁通量总是阻碍产生感应电流的原磁通量的变化。

2.明白阻碍什么――阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身。

3.明白如何阻碍――原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增则反减则同”。

4.明白阻碍的结果――阻碍并不是阻止，只是起到对抗作用，结果是增加的还增加，减少的还减少。

三、要进一步弄透彻“阻碍”二字含义

可概括为以下三种情况：

1.阻碍原磁通量变化：当原磁通量增加时，感应电流磁场方向就与原磁场方向相反，当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方相同，可概括为“增则反减则同”。

2.阻碍导体与磁体间相对运动：原磁场来时，感应电流磁场要拒之，原磁场离去时，感应电流磁场要留之，可概括为“来拒去留”。

3.阻碍原电流的变化（自感现象）：线圈是原电流增加，在线圈中自感电流的方向与原电流方向相反，反之，则相同概括为“增则反减则同”。

理解了以上三点，在有些特殊情况下，运用推广含义解题比运用楞次定律本身直接解题要方便得多。

例.如图1所示，当磁铁突然向铜环方向运动时，铜环的运动情况是（）

A.向右摆动

B.向左摆动

C.静止

D.无法判定

解题技巧：利用上面所讲的三点，我们很容易得到正确答案：B

四、必须要明确“两个”磁场

楞次定律内容中存在“两个”磁场，一个是引起感应电流的原磁场B，另一个是感应电流产生的磁场B′，原磁场与感应电流产生的磁场，两者不能混淆。

五、理解楞次定律的解题步骤

我们通常把楞次定律的解题步骤分为四步：

1．明确原来的磁场方向。

2．判断穿过（闭合）电路的磁通量是增加还是减少。

3．根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。

4．用安培定则（右手螺旋定则）来确定感应电流（感应电动势）的方向。

六、正确区分楞次定律与右手定则的关系

导体切割磁感线运动产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，所以判定电流方向的右手定则也是楞次定律的特例。用右手定则能判定的，一定也能用楞次定律判定。只是在某些情况下，不如用右手定则判定来得方便。用楞次定律能判定的，并不见得用右手定则能判断出来。如闭合圆形导线中的磁场逐渐增强，用右手定则就难以判定感应电流的方向，而用楞次定律就很容易判定出来。

七、分清楚磁通量变化的原因

磁通量变化的情况不外乎增加或减少。磁通量的变化原因：原磁通量的变化、导体和磁体间发生相对运动、闭合导体的有效面积的变化、原电流的变化等。

在学习楞次定律的过程作为一名教师应把握以上几点，特别是在教学中应引导学生从上述几点着手学习，则可以突破这一定律的难点。

参考文献

［1］查有梁.物理教学论.广西教育出版社.

［2］乔际平，刘甲岷.物理创造思维能力的培养.首都师大出版社.

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一、教学内容

《普通高中课程标准实验教科书（人教版选修3-2）》第四章第3节中的楞次定律演示实验。

二、教学目标

1.知识与技能

（1）会正确处理电流流向与灵敏电流表指针偏转方向之间的关系。

（2）了解楞次对物理学的贡献。

2.过程与方法

（1）通过实验的观察和探究，使学生体味物理学的思维方式和认知方法。

（2）通过实验教学，培养学生的观察能力、动手能力、分析推理能力、归纳总结能力，进而诱发创新意识。

3.情感、态度与价值观

（1）通过对楞次定律实验现象的分析，培养学生尊重自然规律、尊重客观事实、实事求是等辩证唯物主义的思想方法和科学态度。

（2）培养学生仔细认真、刻苦踏实、勇于探索的精神。

三、教学重难点

（1）重点：①实验演示电流流向与灵敏电流表指针偏转方向之间的关系。②由实验现象得到楞次定律的分析、推理过程。

（2）难点：①通过实验总结原磁场和感应磁场的关系。②对楞次定律中“阻碍”而不是“阻止”的理解。

四、教学方法

探究法、实验法、讲授法等。

五、实验原理

当条形磁铁N极插入（或拔出）螺线管时，通过螺线管的磁通量发生了变化，螺线管中将产生感应电流，根据电流表指针偏转方向可以判断感应电流的方向，再由安培定则判断感应电流的磁场方向，并记录实验结果；将条形磁铁S极插入（或拔出）螺线管，再次实验并记录实验结果。通过对实验结果的分析、比较，就可总结出楞次定律。

六、实验器材

螺线管、条形磁铁、演示用电流计、电池、电键、滑动变阻器、导线若干

七、教学过程

（课题引入）

教师：同学们好！上节课我们学习了感应电流产生的条件，请同学们回忆，要产生感应电流应具备什么条件？

学生：穿过闭合电路的磁通量发生变化。

教师：不错！穿过闭合电路的磁通量发生变化时会产生感应电流，那感应电流的方向遵循什么样的规律？下面我们演示实验来探究答案。

（实验演示）

演示实验一：确定电流方向跟电流表指针偏转方向的关系。

教师：分别按图1、图2所示的电路图连接器材。

学生：在电键S瞬间接触时，观察电流表指针偏转方向并得出结论。

结论：电流表的指针向电流流进的接线柱一方偏转，即“左进左偏、右进右偏”。

演示实验二：探究感应电流的方向所遵循的规律。

教师：如按图3连接器材，并按图4甲、乙、丙、丁图（同课本P10图4.3-2）所示的方法分别实验。（需要指出的是，尽管螺旋管上有线圈绕向的指示，但由于两个接线柱都在螺旋管的上端，学生怎么也弄不清楚线圈是怎样绕的。为了突破这个难点，我们画出了线圈内部绕向示意图，如图4所示，这样一来，难点便迎刃而解。）

学生：仔细观察现象并将观察到的结果填入表内。

教师：由实验记录我们可以看出感应电流的磁场与穿过回路的原磁场间有什么样的关系？

学生：用两分钟时间分组讨论、总结并报告结果。

结论：：感应电流的磁场与原磁场方向相反；

：感应电流的磁场与原磁场方向相同。

教师：很好！请同学们继续思考：当线圈内磁通量增大时，感应电流的磁场是有助于磁通量的增加还是阻碍了磁通量的增加？当线圈内磁通量减小时，感应电流的磁场是有助与磁通量的减小还是阻碍了磁通量的减小？

学生：当线圈内磁通量增大时，感应电流的磁场阻碍了磁通量的增加；当线圈内磁通量减小时，感应电流的磁场是阻碍了磁通量的减小。

教师：可见，感应电流的磁场总是要“阻碍”引起感应电流的磁通量的变化。我们能否将“感应电流的磁场总是要‘阻碍’引起感应电流的磁通量的变化”中的“阻碍”换成“阻止”？

学生：……

教师：不能将“阻碍”换成“阻止”。原因是：在图4甲、丙所示的实验中，当磁铁插入线圈过程中，因通过线圈中的磁通量增大而产生感应电流，（由图可知）感应电流的磁场（等同条形磁铁）总是与磁铁同名磁极相对，其作用是不让磁铁的插入（不让磁通量增大），但磁铁还是插入了线圈（磁通量还是增大了）。即磁通量增大时感应电流的磁场只能“阻碍”而不是“阻止”磁通量的增大；由图4乙、丁所示的实验同理可以得到，磁通量减小时感应电流的磁场只能“阻碍”而不是“阻止”磁通量的减小。（提问）同学们能不能将演示实验得到的结论凝练成一句话？

学生：用两分钟时间分组讨论、总结并报告结果。

结论：感应电流的磁场总要“阻碍”引起感应电流的磁通量的变化。

教师：物理学家楞次早在1834年概括了各种实验结果，就得到了这个结论，这就是楞次定律。

（教师板书定律内容）

楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

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楞次定律是解决感应电流的方向如何确定的问题,它的内容比较抽象,涉及电和磁之间的复杂关系,是高中物理教学中的难点之一。

楞次定律内容:闭合导体回路中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。其中包含两层含义:

因果关系,闭合导体回路中磁通量的变化是产生感应电流的起因,而感应电流的磁场的出现是感应电流存在的结果。因为感应电流也是电流,同样存在电流的磁效应,它也要产生磁场。直接地说:只有当闭合导体回路中的磁通量发生变化时,才会有感应电流的磁场出现(产生感应电流或产生感应电流的磁场的必要条件:导体回路闭合、磁通量发生变化)。

符合能量守恒定律:感应电流的磁场对闭合导体回路中磁通量的变化起到阻碍作用,这种阻碍作用是把其他形式的能转化成电能,符合能量转换守恒定律。

在这节教学过程中应注意讲清以下几点:

1.明确各个物理量之间的关系

当穿过闭合导体回路的磁通量变化时,闭合回路中会产生感应电流,感应电流也是电流,感应电流也存在着电流的磁效应,它同样产生磁场,即感应电流的磁场。这样回路中就有两个磁场:一个是原来的磁场(产生感应电流的磁场),另外一个是感应电流的磁场。

2.正确理解“阻碍”的含义

感应电流的磁场对于原来磁场的磁通量的变化有阻碍作用,但千万不能理解为“阻止”原来磁通量的变化。感应电流的磁通量是阻止不了原磁通量的变化的。感应电流的磁场对于原磁场磁通量的变化的“阻碍”作用应理解成:当原磁场的磁通量增加时,则感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反;当原磁场的磁通量减少时,则感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同。这里的“阻碍”就是当原磁场的磁通量增加时,它起“反抗”作用;当原磁场的磁通量减少时,它起“补偿”作用。即磁通量增加时反抗磁通量增加,磁通量减少时又补偿磁通量的减少。

3.明确应用楞次定律判断感应电流方向的方法步骤

(1)确定要研究的闭合回路。

(2)确定原磁场方向,再确定原磁场的磁通量的变化。

(3)如果原磁场的磁通量是增加的,则感应电流所产生的磁场的方向与原磁场的方向相反;如果原磁场的磁通量是减少的,则感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同,从而确定感应电流的磁场方向。

(4)根据上述的感应电流的磁场方向,再运用安培定则来确定感应电流的方向。

4.明确符合能量守恒定律

楞次定律的另一种表述:“电磁感应所产生的效果总是要阻碍引起感应电流的导体(或磁体),靠近或远离过程中都要克服电磁力做功,外力克服电磁力做功的过程就是把其他形式的能转化为电能的过程。由此还可以判断电磁感应现象中导体间相对运动的方向。”

我认为,在教学中讲清以上几点,对学生深刻理解楞次定律的内容,掌握楞次定律的实质是必不可少的,只有这样才能使学生抓住定律的实质,融会贯通。

二、加强楞次定律的实验

实验1:如图1所示,闭合线圈对做简谐运动的弹簧(上的磁铁)的阻碍作用,(请学生动手验证)

实验2:用“物理实验微机辅助教学系统”演示在电磁感应现象中,感应电流的磁场对运动磁体的阻碍作用及电磁感应现象的瞬时性,演示实验装置如图2所示。

注意:①在本实验中,由于学生看不见磁体块(钕铁硼)在铝管中的下落情况,可能对屏幕上打出来的图像(如图3所示)有不同想法,注意引导学生利用图像上的数据分析磁体块的运动情况。②在以往的实验中,由于电流表指针回摆的影响,磁铁的插入和拔出不能连续进行,因此学生对电磁感应现象的瞬时性了解不足。在此实验中,要结合屏幕上打出来的图像进行认真讲解。③要仔细介绍利用“物理实验微机辅助教学系统”验证楞次定律的实验原理和装置,使学生体会到实验的真实性,培养学生应用现代化科技手段进行学习和研究的意识。

实验3:(备用实验)用可拆变压器演示电磁阻尼摆。

将屏幕切换到到习题2,分析磁铁插入和拔出时线圈所受到作用力的情况及该作用力将使线圈做什么运动的情况(磁体靠近时,推线圈远离;磁铁远离时,拉线圈随之运动)。

我们把在电磁感应现象中发生的这种现象,即对在发生电磁感应现象时被动运动的一方总是受到一个作用力的推动,使之随主动运动的一方同向运动的现象,叫做电磁驱动。

实验4:用楞次定律演示仪演示电磁驱动现象,并讲解和验证开口环中只有感应电动势而没有感应电流的问题(演示换用强磁场后,开口环也运动起来,且运动规律与闭合环的运动规律完全一样)。

实验时,先用普通条形磁铁演示:闭合环被驱动,开口环不动,引导学生分析,当磁体插入开口环的过程中,必有磁通增量Φ,则开口环中应有感应电动势ε=Φ/t,并在开口处积聚电荷形成一个电势差,进而分析得出:感应电流应是大量电荷定向移动形成的,而由于积聚电荷对其它电荷的排斥作用,开口环处产生的感应电动势,应该只是由极少量电荷的定向移动形成的,它们在运动时也应受到磁场力的作用,只是作用力太小,无法使仪器转动。

让学生动手验证:换用钕铁硼磁体块(如图4所示),开口环果然运动起来,且被驱动的规律与见到的闭合环的情实验6:(备用实验)电磁驱动电动机模型,如图6所示。

三、加强楞次定律练习

习题1:两根光滑的平行导轨MN、PQ水平固定,磁感应强度为B的匀强磁场与两根导轨组成的平面垂直,现将两根导线ab、cd平行放置在导轨上(如图7所示),用外力拉导线ab向右运动。(1)请用左、右手定则判断回路中感应电流的方向及ab、cd导线受到的安培力的方向(a、b两点哪一点的电势高)?(2)请用楞次定律判断回路中感应电流的方向。

习题2:在图8中,试判断:(1)将条形磁铁插入螺线管中时,a、b两点的电势高?感应电流的磁场对磁铁的运动起什么作用?(2)将条形磁铁从螺线管左端拔出时,a、b两点哪点的电势高?感应电流的磁场对磁铁的运动起什么作用?(3)将条形磁铁从螺线管右端拔出时,a、b两点哪点的电势高?感应电流的磁场对磁铁的运动起什么作用?

注意:通过分析、引导使学生深刻理解感应电流的磁场的相对运动总是起着阻碍作用(磁铁靠近时,阻碍其靠近;磁铁远离时,阻碍其远离),我们把在电磁感应中发生的这种现象,即在发生电磁感应时主动运动的一方总是受到一个阻碍作用的现象,叫做电磁阻尼。

四、总结

当电磁感应现象是由线圈(或磁体)间的相对运动而产生时,感应电流的磁场(或导线受到的安培力)总是具有阻碍它们之间的相对运动的作用。

将屏幕返回到练习题2并分析:(1)阻碍它们之间的相对运动而不是阻碍“运动”;(2)磁铁插入和拔出时感应电动势的磁场是怎样阻碍它们之间相对运动的,尤其是电磁驱动现象应怎样解释为阻碍它们之间的相对运动的。

将屏幕返回到习题1,利用阻碍它们之间的相对运动直接分析导线ab、cd受到的安培力的方向。

五、结语

综上所述,学习的根本目的是学以致用,所以引导学生将物理知识与实验应用有机地结合起来,应是当今物理教学时时刻刻不能忘记的课题之一。

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（－）知识教学点

1．了解并掌握电磁感应现象

2．了解电磁感应现象中能量的转化

3．总结并掌握产生感应电流的条件

（二）能力训练点

1．通过演示实验，培养学生观察现象、分析问题、总结规律、抽象概念的能力。

2．强化学生能的观点，培养学生用能量转化与守恒的规律审势并解决问题的能力。

（三）德育渗透点

1．通过介绍法拉第不怕困难，顽强奋战了十年，终于发现了电磁感应现象的事迹，激发学生在学习与研究中能树立坚韧不拔、持之以恒的顽强意志。

2．通过法拉第研究电磁感应的史实及演示实验，使学生悟出学习物理的重要方法是：设想——实验——总结规律。培养学生真理来源于实践，又反过来为实践服务的辩证唯物主义世界观。

【重点、难点、疑点及解决办法】

1．重点

（1）产生感应电流的条件——只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。

（2）电磁感应中能量的转化。

2．难点：

闭合电路中磁通量变化的判定。

3．疑点：

如何以能量的角度解释当磁感强度随时间变化时，闭合电路中出现电能。

4．解决办法

（l）通过课本上三个演示实验，引导学生观察、分析、思维、总结产生感应电流的条件。

（2）通过介绍法拉第关于电磁感应的实验，巩固新学知识。培养学生的德育品质及分析问题解决问题的能力。

【课时安排】

l课时

【教具、学具准备】

电流计、线圈、滑动变阻器、开关、蹄形磁铁、条形磁铁、导体棒、电源、导线。

【学生活动设计】

1．观察演示实验，从现象出发，通过分析，总结规律，得出产生感应电流的条件。

2．学生讨论磁感强度变化产生的电能是由什么能转化的。

【教学步骤】

（一）明确目标

了解电磁感应现象，掌握产生电磁感应现象中出现感应电流的条件，了解电磁感应现象中的能量转化。

（二）整体感知

本节通过三个演示实验，得出产生感应电流的条件是穿过闭合导体的磁通量发生变化，并从能量转化的观点，论述这种变化的必然性。

（三）重点、难点的学习及目标完成过程

1．产生感应电流的条件

通过前一章的学习，我们知道，运动的电荷及电流在它们的周围空间能产生磁场，那么反过来，能否利用磁场产生电流呢，今天，我们带着这个设想来研究这个问题。

[实验一]将蹄形磁铁、导体棒和灵敏电流计如图17一l所示绕配好，将AB棒前后移动，同学可观察到灵敏电流计指针摆动，说明电路中有电流，若将AB棒上下移动，指针不动，说明电路中无电流产生。

你观察了这个现象：是什么发生了变化，而引起了电路中出现了电流呢？

为便于学生总结，可画如图17－2的实验装置等效图，通过对等效图的分析，讨论出是由于闭合电路所包围的面积发生了变化而引起了闭合回路中的磁通量的变化，使闭合回路产生了感应电流。

[实验二]“实验一”中所演示的是导体运动，磁场不动，如果导体不动，磁场运动，情况会如何呢？将灵敏电流计、条形磁铁、线圈如图17－3所示装好，请同学观察实验，当条形磁铁插入或拔出线圈时，电流表指针发生偏转，电路中有电流产生。什么原因呢，是由于磁场运动，造成穿过线圈的闭合回路中磁通量发生了变化，如图17—4，插入时，磁感线条数增多，磁通量变化，拔出时，磁感线条数减少，磁通量发生了变化，由于磁通量的变化，而引起闭合回路产生感应电流。（当磁铁放入不动时，则无感应电流。）

上述两个实验，亦可解释为导体切割磁感线，但导体切割磁感线的本质，就是闭合导体中磁通量发生变化，为进一步论证它，我们用实验三来研究。

[实验三]如图17—5所示装置，合上开关或打开开关，观察电流表指针，发现电流表指针发生偏转，闭合回路有电流。

闭合电路，迅速移动滑动变阻器，电流表指针出发生偏转，电路里有电流。

这两种现象中，改变的是什么呢？开关的断开与闭合，滑动变阻器的迅速移动，共同的一点就是电路中的电流发生了变化（有电流或无电流，电流大还是电流小），而我们知道，电流的周围产生磁场，变化的电流产生变化的磁场，因此穿过闭合线圈B的磁感强度发生变化从而引起了穿过B线圈的磁通量发生了变化。

综合上述三个实验，可以得出，无论是闭合回路中的导线在磁场中运动，还是磁场在闭会回路中运动，还是电流变化，归结为一点，只要引起闭合回路中磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象，在电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。

2．法拉第电磁感应实验介绍

法拉第在分析奥斯特的电流磁效应后，他认为既然电流周围能出现磁场，磁铁能使靠近它的铁块具有磁性，静电荷能使靠近它的导体带电，那么磁铁或电流也能使靠近它的线圈产生电流，于是法拉第提出了转磁为电的伟大设想，并朝着这个设想开始了无数的实验和艰苦奋斗，法拉第的最初设想，在强磁铁周围的导线应该会产生稳性电流，他设计实验，苦苦思索，企图证实他的设想，但却一次又一次失败了，法拉第并未气馁，而是从失败中总结经验与教训，他顽强地奋战了10年，1831年，他终于发现了电磁感应现象，法拉第实验装置如图17－6所示，当开关S接通或断开瞬间，线圈B中有感应电流，之后法拉第做了大量实验终于实现了转磁为电的理想，其精神使人感动。

3．电磁感应现象中能量的转化。

能量守恒定律是普遍适用的定律，它同样适用于电磁感应现象，电磁感应现象中的电能，可由移动导线或磁铁消耗的机械能转化也可由磁通量的变化消耗的磁场能转化，还可由电流的变化消耗的电能转化。这些能之间的转化，这些转化的应用导致发电机、电动机应压器等用电设备的发明和应用。

（四）总结与扩展

1．产生感应电流的条件是：闭合电路的磁通量发生变化，对于闭合电路有感应电流产生，对于非闭合电路，只要穿过电路的磁通量是非均匀变化的，电路中也有感应电流，但通常对这种瞬间的电流予以忽略，认为只出现感应电动势，如一个导线在磁场中加速切割磁感线，这根导线中就不断有感应电流产生，形成导线两端出现感应电动势。

2．磁通量的变化可以从下面三个方面去判定，一是判定面积的变化，二是判断磁感应强度的变化，三是判定面积和磁感强度同时变化，这三个变化都会引起穿过闭合回路的磁通量的变化。

3．在一定的条件下，“电能生磁”，“磁能生电”，电和磁之间有非常密切的关系。我们今后所学的交流电，电磁振荡与电磁波都要应用这个原理。

【作业与思考】

（一）作业题

课后练习。

（二）思考题

1．如图l7—7所示，小金属环和大金属环重迭在同一平面内，两环互相绝缘，小环有一半面积在大环内，当大环接通电流的瞬间，小环中感应电流的情况是（）

A．无感应电流。

B．有顺时针方向的感应电流。

C．有逆时方向的感应电流。

D．无法确定。

2．关于电磁感应，下列说法中正确的是（）

A．导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流。

B．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流。

C．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动电路中一定会产生感应电流。

D．穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流。

思考题答案：1．C；2．D。

【板书设计】

产生感应由流的条件

1．电磁感应。

2．感应电流。

3．产生感应电流的条件。