電磁感應現象教學初探

高永忠

1820年，丹麥著名物理學家奧斯特發現了電流的磁效應，揭開了研究電磁本質聯系的序幕，他的這個重大發現很快便傳遍了歐洲，并被許多物理學家所證實。因此，人們確信電流能夠產生磁場。但反過來，磁能產生電嗎？許多物理學家很自然地提出了這個相反的問題，并開始對這個問題進行艱苦的探索。其中，最有成效的是英國物理學家法拉第。

1831年8月，法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環上，線圈A接直流電源，線圈B接電流表。他發現，當線圈A的電路接通或斷開的瞬間，線圈B中產生瞬時電流。法拉第發現，鐵環并不是必須的。拿走鐵環，再做這個實驗，上述現象仍然發生，只是線圈B中的電流弱些。 為了透徹研究電磁感應現象，法拉第做了許多實驗。1831年11月24日，法拉第向皇家學會提交的一個報告中，把這種現象定名為"電磁感應現象"，并概括了可以產生感應電流的五種類型：變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體。法拉第之所以能夠取得這一卓越成就，是同他關于各種自然力的統一和轉化的思想密切相關的。正是這種對于自然界各種現象普遍聯系的堅強信念，支持著法拉第始終不渝地為從實驗上證實磁向電的轉化而探索不已。這一發現進一步揭示了電與磁的內在聯系，為建立完整的電磁理論奠定了堅實的基礎。

閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時，導體中就會產生電流，這種現象叫電磁感應現象。本質是閉合電路中磁通量的變化。而閉合電路中由電磁感應現象產生的電流叫做感應電流。產生條件1.閉合回路 2.穿過閉合電路的磁通量發生變化。電磁感應現象是電磁學中最重大的發現之一，它顯示了電、 磁現象之間的相互聯系和轉化，對其本質的深入研究所揭示的電、磁場之間的聯系，對麥克斯韋電磁場理論的建立具有重大意義。電磁感應現象在電工技術、電子技術以及電磁測量等方面都有廣泛的應用。

探究出產生感應電流的條件之后判斷感應電流的方向用楞次定律或者右手定則來判定，感應電流的大小如何求解，法拉第沒有停歇，探究出法拉第電磁感應定律，可以求出感應電流的大小，體現了逐步探尋的過程，法拉第對科學的執著追求令我們敬仰，對學生思想和思維的培養是很好的教學內容。

首先，學生分組完成以下實驗，發現規律。

a、請同學們注意觀察，三個實驗電路中電流計所在的電路都有一個共同的特點，是什么？（閉合回路）

b、這三個實驗表象各不相同，但都能產生感應電流，他們在本質上是否有共同的特點？

（根據學生回答的情況復習磁通量的概念及改變磁通量的方法，并結合三個實驗電路圖分析在這個三個實驗中是“誰”引起了磁通量的變化）不論什么方式，只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，閉合電路中就有感應電流產生感應電流產生的條件只要穿過閉合回路的磁通量發生改變，閉合電路中就有感應電流。

學生探究出規律之后，給學生做了跳環實驗，跳環實驗是電磁感應現象的一個著名的演示實驗。在圓柱形鐵心上繞一個多匝線圈，線圈中流過交變電流（通常是220伏、50赫茲正弦交流電電）。將一輕質鋁環套在鐵棒上，接通開關，鋁環便向上跳起，故稱"跳環"或"浮環"實驗，如果接通220V電壓，鋁環將直接挑起，能達到1米多高，如果接通低壓交流電，鋁環將懸浮，并且發熱，成電磁爐模型。

將一塊小磁鐵從一米長的的銅管中下落，會看到磁鐵下落很慢，學生最感興趣的是一個線圈和一個喇叭相連，另一個線圈通過耳機和手機相連，當兩個線圈靠近時，直接可以從喇叭聽到手機里播放的音樂。從這個實驗當中學生可以理會哪個是電流磁效應，哪個是電磁感應。觀察 探究 得出結論，最后應用，發展人的思維能力。

通過對電磁感應的教學，使學生認識電磁感應現象，在學習的過程中通過正確的思維方法，發展智慧和能力，符合核心素養的培養。我們作為教育工作者，應該很好地研究教學方法，把學生培育成對社會有用的人才。