感應電流范文

導語：如何才能寫好一篇感應電流，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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人教版高中物理（全日制普通高級中學教科書《必修加選修》第二冊）第十六章 “電磁感應”的第一節內容對感應電流是這樣闡述的：“不論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，閉合電路中就有電流產生，這種利用磁場產生電流的現象叫電磁感應，所產生的電流叫感應電流。”于是，筆者總結為要產生感應電流必須具備兩個條件：一是磁通量變化，二是電路閉合。本節內容結束后在課后的練習一的習題中也列舉了相關的練習題，現列舉如下：

如圖（1）示，閉合線圈abcd在勻強磁場中上下或左右移動是否有感應電流產生？為什么？參考答案是否定的，沒有，因為穿過閉合線圈的磁通量沒有變化。

但是，令筆者困惑的是，如果線圈做變速運動呢？是不是仍然沒有電流？筆者查閱大量資料，其結果都一致。由于穿過閉合電路的磁通量沒有變化，因此沒有感應電流。但筆者總感覺這個結論有點不完善。

請看分析：仍用上圖（1），假設閉合線圈abcd在勻強磁場中加速向下運動。ad邊和bc邊沒有切割磁感線，肯定沒有感應電流，那么ab 邊和cd邊呢？依楞次定律，ab邊和cd邊都切割磁感線，都產生了一定的感應電動勢（相當于兩個電源），只不過它們的電動勢大小相等，方向一致（都向右），即b、c都為正極，a、d都為負極，也就是相當于兩個電源并接，回路中肯定是沒有電流，即沒有回路電流，但是，單就ab邊或cd邊呢？依E=BLV可知，ab邊的電動勢Eab和cd邊的電動勢Ecd在數值上應該是不斷增大的，而電源的作用是不斷地使正極聚集正電荷，負極聚集負電荷，使正負極之間保持一定的電勢差（電源的電動勢），也就是說，單就ab邊或cd邊而言，相當于不斷地有正電荷向b、c端運動，不斷地有負電荷向a、d端運動（雖然此電路移動的只有自由電子）。這就是說，在這個電路中有電荷發生了“定向移動”，而電流是這樣定義的：電荷的定向移動形成電流，那么，線圈abcd在加速下移的過程應該有“電流”產生的，只不過沒有形成回路電流而已。

在這一章的練習三中又有這樣的一道習題，大意是這樣的：如圖（2）所示，試定性地討論線圈abcd在自由下落時通過有界磁場時各個過程中的加速度的大小變化情況（不記空氣阻力）。參考答案是這樣分析的（只分析在磁場內部）：由于在磁場內部運動，穿過線圈的磁通量沒有發生變化，所以不會產生感應電流，也就不會有安培力產生，故線圈仍然自由下落，其加速度等于重力加速度（即a=g）。

但筆者認為，其加速度應該不等于重力加速度，而是小于重力加速度，原因是abcd是加速下落的，所以ab邊和cd邊中都有“電荷”發生了“定向移動”，根據上面圖（1）的分析可知，相當于ab邊中有從a到b的電流,cd邊中有從c到d的電流，即ab邊和cd邊都有“感應電流”。這樣，這兩條邊都受到了向上的安培力,所以其加速度應該小于重力加速度。

如果這種分析不成立的話，不妨作這樣一個討論。

如圖（3）所示，在一個足夠大勻強磁場中，有一根導體棒ab由水平位置無初速釋放，試問ab是否做自由落體運動？

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關鍵詞 220kV同塔線路；EMTP；感應電壓；感應電流；接地開關

中圖分類號TM72 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）94-0029-02

隨著經濟的快速發展，電網規模迅速擴大，輸變電線路走廊緊張，同塔架設多回輸電方案在工程中廣泛應用。當同塔架設線路檢修時，由于運行和停運線路之間的耦合，在停運線路產生感應電壓；為了安全起見，需將停運線路的兩端接地，在接地處會產生感應電流。

國內對于500kV同塔多回路的感應電壓和感應電流研究較多，但對于220kV同塔架設線路感應電壓和感應電流研究較少。本文對220kV同塔多回線路的感應電壓和感應電流進行理論分析，通過仿真計算，得到了潮流、線路長度、相序排列等因素對感應電壓、感應電流的影響。

1 同塔雙回路的感應電壓和感應電流理論分析

同塔架設線路間的感應電壓和感應電流包括容性和感性兩個分量，容性電流和電壓是線路間的靜電（電容）耦合合形成的，感性電流和電壓是線路間的電磁（電感）耦合形成的。

假定，UI，II，UII，III分別為運行I線和停運II線的首段電壓和電流，CI，CII，LI，LII分別為2回線路的自電容和自電感，Cm，Lm為互電容和互電感。雙回線路的感應電流和感應電壓之間有固定的數量關系。

1）靜電耦合

雙回路靜電耦合方程為：

停運線路兩端均不接地。感應電流為0，感應電壓以靜電感應分量為主，與停運線路對地電容和互電容相關，與運行線路電壓成正比。

停運線路一段接地。感應電壓以電磁感應分量為主，電磁感應電壓與線路長度、互感和線路長度有關。感應電流以靜電感應分量為主，靜電感應電流與線路長度、互容和運行線路電壓成正比。

停運線路兩端均接地。感應電壓為0；感應電流以電磁感應分量為主，電磁感應電流與自感成反比，互感成正比，與線路輸送潮流成正比。

以上理論公式，定性分析同塔雙回路之間感應電壓、感應電流的影響因素。同塔三、四回線路，感應電壓和感應電流產生的原理相同。

2仿真模型

同塔架設線路感應電壓和感應電流的影響因素較多，對其僅通過理論公式進行定性分析不能指導實際工程建設。建立仿真模型，借助電磁暫態仿真程序（EMTP）進行量化計算，以指導接地開關的選型。

2.1接入系統圖

某500kV變電站M的220kV出線采用先同塔四回架設，然后再分開同塔雙回架設。仿真模型接入系統如圖1所示。

2.2主力塔型

本次仿真主要是對同塔四回路和雙回路進行仿真，所采用的主力塔塔型、導地線空間位置和相序如圖2所示。

2.3系統參數

220kV線路導線采用2×JL/G1A-630/45型鋼芯鋁絞線，子導線外徑為0.336m，直流電阻為0.04633Ω/km。220kV雙回路地線為1根JLB40-150鋼包鋁絞線，一根為36芯OPGW復合光纜，其半徑和直流電阻分別為0.1575m、0.2952Ω/km、0.132m和0.498Ω/km。土壤電阻率取600Ω.m。

正常情況下，投產年時線路潮流較輕，末端電壓高。負荷達到飽和年時，線路潮流重。線路采用集中參數的常規∏型電路模型，分別對投產年、飽和年兩種潮流進行感應電壓、感應電流的計算。系統等值阻抗和線路潮流分別見表1和2。

3 仿真結果

3.1不同潮流下的感應電壓、感應電流

當單回線停運時，分別計算MN I線、II線，MP I線、II線單獨停運時，運行線路對停運線路的感應電流、感應電壓見表3。其中，靜電感應電壓為UC，靜電感應電流為IC，電磁感應電壓為UL，電磁感應電流為IL。（下同）

從表3仿真結果可以看出，同塔多回線路中檢修線路，流過接地開關的電磁耦合電流、電壓與帶電線路的輸送潮流成正比關系，帶電線路潮流越重，停運線路的電磁耦合電壓越高。

3.2同塔多回路長度對感應電壓、感應電流的影響

本次模擬的MN線全長為40km，對于不同的線路長度，相應的感應電壓和感應電流的最大值計算結果如表4所示。其中，相序排列是同相序。

表4計算表明，同塔同相序線路感應電壓和感應電流與長度密切關系，其中位于末端的值較大，中間段的值較小。

3.3相序排列對感應電流和感應電壓的影響

同塔雙回I線（A/B/C三相）、II線（a/b/c三相），相序排列有很多種。選擇三種典型：同相序（ABC-abc），逆向序（ABC-cba）和異相序（ABC-acb）仿真MN回路I線停運時，線路潮流為投產年的仿真結果見表5。

由表5仿真結果可知，相序排列對感應電壓和感應電流影響較大，MN線采用同相序感應電壓和感應電流較大，采用逆相序、異相序可以適當降低其值。

4 接地開關的選擇

依據GB1985-2004《高壓交流隔離開關和接地開關》標準[3]，220kV接地開關的額定感應電壓和額定感應電流的有限值見表6。

額定

從第3節的仿真結果可知，220kV同塔多回路出線時，MN線、MP線，靜電感應電壓最大值分別為：16.91kV、15.85kV，超出表5中的線路接地開關參數的額定值。因此，在220kV同塔架設的多回路中，需根據每個工程的實際情況仿真計算，對線路接地開關的參數提出具體要求。

5結論

本文對220kV同塔架設線路感應電壓、感應電流進行，仿真計算，并對其接地開關的選型提出建議如下：

1） 本文對500kV變電站首端出線的220kV同塔四回/雙回進行仿真，其靜電感應電壓超過B類開關的額定值，在工程設計中要考慮采用超B類開關，或者與產品廠家協商選擇合適的產品；

2）線路輸送潮流對感應電壓、感應電流影響較大。因此，在線路接地開關的選型時，不僅考慮投產年的潮流，也要考慮飽和年的潮流；

3）線路相序排列對感應電壓、電流影響較大，工程設計時應仿真不同相序下的感應電壓、電流值。本文仿真的同塔多回路推薦采用逆相序排列；

4）同塔多回線路長度對電磁耦合感應電壓、電流的影響較大，因此建議電網規劃中500kV變電站盡量靠近負荷中心，減少220kV送電距離，減少感應電壓/電流值。

參考文獻

[1]蔡廣林，曹華珍，王曉彤.500kV同塔四回路感應電壓與感應電流分析.南方電網技術，2009，3（14）：141-144.

[2]胡丹暉，涂彩琪，蔣偉，等.500kV同桿并架線路感應電壓和電流的計算分析[J].高電壓技術，2008，34（9）：1927-1931.

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關鍵詞：楞次定律，說課

 

一、教材分析

楞次定律是電磁學的一個重要規律，是分析解決電磁學問題的理論基礎，要求學生能靈活運用。楞次定律比較隱蔽，涉及的物理量多，關系復雜，為教學帶來了很大的難度。

《課程標準》對這節課的要求是“通過探究，理解楞次定律。”因此，本節課的主要任務是引導學生實驗探究，總結出感應電流方向所遵循的一般規律。

二、學情分析

學生已學習了安培定則和感應電流的產生條件，實驗能力和分析問題的方法都有一定的基礎，形象思維能力強，抽象思維能力不成熟。

為調動學生的積極性，開始就演示實驗（磁鐵塊、木塊分別從鋁管中下落）：木塊嘩就掉下了，磁鐵卻下得很慢，好像很困難。為什么呢？新現象、新問題初中物理論文，可以激發學生的好奇心，求知欲。學生情緒高漲起來，對接下來的探究躍躍欲試。

三、設計思路

以探究感應電流方向遵循的一般規律為目標，把規律的得出過程和方法放在首位，重視學生的情感價值體驗，為解決每個問題創設情境、明確任務，在組織交流和評價的過程中促進意義建構、分享體會。

四、教學目標

1．知識與技能：

①通過實驗探究得出感應電流與磁通量變化的關系，并會敘述楞次定律的內容。

②通過實驗過程的回放分析，理解楞次定律中“阻礙”二字的含義。

③通過深入分析和演示實驗，認識到楞次定律的實質是產生感應電流的過程遵循能量守恒定律。

2．過程與方法：

①在科學探究過程中，學會收集、分析處理實驗數據的方法，提高實驗能力。

②在選擇“中介”（磁場），將因（原磁場磁通量變化）果（感應電流）聯系起來的分析過程中，發展思維的靈活性、邏輯性，提高思維能力。

3．情感、態度與價值觀：

①體會科學發現過程中的苦與樂，發展對科學的好奇心和求知欲。在與他人的討論交流中學會與人有效溝通的合作精神。

②體會物理規律的表達因高度抽象和概括而表現出的簡潔美。

五、教學用具：

1．ppt課件、計算機、大屏幕投影；

2．線圈、條形磁鐵、導線、干電池、 靈敏電流計；

3．磁鐵、鋁管；

4．鐵架臺、兩個磁鐵做的彈簧振子；

六、教學的重點、難點

重點：科學探究，得出結論。

突出重點的策略：教師要把學生放在教學的主體地位上，充分發揮學生的能動性，對探究活動加以必要的干預和引導，提高科學探究的質量，讓學生在規律形成過程中學習，學到形成規律所用的方法。

難點：1、得出楞次定律；

2、理解楞次定律。

突破難點的策略：1、教師要做有效的引導，步步為營:第 一，復習“磁通量的變化是產生感應電流的原因”，以板書的形式體現，貫穿全課。把學生的思路集中到“感應電流的方向與磁通量的變化有關”上，這樣在猜想影響感應電流的因素時，學生容易把握住關鍵點，從磁通量的變化角度來設計實驗。對于確定的線圈，學生能夠關鍵詞表述的是同一效果初中物理論文，概括一下，升華為“阻礙”！至此，學生完成了規律的得出，并在不斷的修補過程中形成了分析問題的思路，為將來正確使用定律奠定了基礎。

2、也是四步：第一，弄清最基本的因果關系。這個關系是始終體現在黑板上的，探究之后我們有新的認識:結果又以“阻礙”的方式反作用于原因。原因產生結果，結果又反作用于原因，這樣的回環不是很有邏輯性嗎？第二，多角度理解“楞次定律”畢業論文格式。探究過程中我們發現的“增反減同”，“來拒去留”是阻礙的具體表現，可升華概括為“感應電流的效果總是阻礙產生感應電流的原因”。在實際分析問題時，我們不妨還回到初級結論上：從阻礙磁通變化的角度，用“增反減同”；從阻礙相對運動的角度，用“來拒去留”。這樣思路更具體。第三，重點是對“阻礙”二字的理解。“如何阻礙”是學生理解容易出現偏差的。要明確：感應磁場的存在只是“延緩”了穿過電路的總磁通量的變化時間，而不會改變原磁通量變化的特征和方向。回顧開始的演示試驗：磁體從鋁管中下落得慢，正是受到了阻礙。學生體會到“阻礙”不是“相反”，不是“阻止”，是“延緩”。第四、為什么要阻礙？“阻礙”的過程就是能量轉化的過程。此時演示彈簧振子的電磁阻尼的實驗。 “看得見”的能量轉化幫助學生認識到：楞次定律的實質就是產生感應電流的過程遵循能量守恒定律。

七、教學過程簡述

1、展示情境，提出問題

首先是調動情緒的演示試驗，教師指出，鋁管可以看成是繞得很密的很長的線圈，磁體從中通過，其實就是上節課做過的實驗：

學生已經知道這個過程有感應電流產生，這節課就要更進一步：探究感應電流的方向所遵循的規律。知道這個規律，就能解釋為什么磁鐵下落得慢了。

2、給出線索，猜想假設

復習感應電流的產生條件，把思路集中到“磁通量的變化與感應電流方向的關系”。重復上面的實驗，有助于學生想到按ΔΦ增加和減少初中物理論文，磁極的方向不同來設計實驗。

3、發現問題，解決問題

怎樣知道感應電流方向？學生應該能答出用電流計的方法，教師也可以指出利用二極管的單向導電性來判斷，開闊學生思路。要求學生完成電流計偏轉與電流方向關系的探究。教師給與實驗指導：用舊電池試觸。

4、制訂計劃，記錄數據

待學生有了思路后再發實驗記錄表。學生根據自己線圈的饒向選擇合適表格，直接畫出電表的偏轉。由于減低了記錄難度，學生會做得很順利，且不易出錯，為后續分析打好基礎。

5、分析數據，遇到困難

6、提示中介，補充記錄

啟發：能否利用磁場這個“中介”找到規律？設疑：產生感應電流的過程中有幾個磁場？感應電流是否也要產生磁場呢？它的方向呢？學生補充原有的記錄表格，將原磁場方向和感應磁場方向填出。

7、對比分析，得出結論

比較“兩磁場方向的關系” 后得出結論，并將結論不斷簡化。

8、深入交流，加深理解

幫助學生理解“阻礙”的含義。

幫助學生理解楞次定律的實質是產生感應電流的過程遵循能量守恒。

9、牛刀小試，總結方法

簡單的練習，讓學生總結做題步驟。

10、回顧小結

板書展示

八、板書設計

附表：

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【關鍵詞】路燈維修；亮燈率考核；城市供電系統；解決感應電

1 引言

過去二十年里，國內的城市建設掀起一波又一波的，每個城市都在發展自己的內涵，對外展示自己的形象，路燈作為城市的夜間景觀的重要組成部分，被賦予“城市的眼睛”的稱號，對路燈的建設、運行和檢修也提到了一定的高度，針對路燈的運行和檢修的考評與檢查，主要在以下的數據：亮燈率、設備完好率、裝燈率，同時在智能城市里涉及服務類的市民滿意率，投訴率等，都對路燈檢修與運行提出了相當高的要求。

金華市區道路路燈的運行檢修經過多年的磨練，發展了城市照明智能監控系統（全省第二家），編制《城市照明運行檢修管理辦法》，《設備驗收管理辦法》等，金華市區路燈亮燈率大于97%（大于國家住建部提出的中小城市亮燈率95%以上的要求），設備完好率大于98%，新上城市道路裝燈率100%，市民對路燈的服務總體評價較好。

但在修燈過程中，總會遇上各種問題與難點，如城市交通擁堵情況下修燈困難，夜間修燈缺少停車泊位等，針對檢修較為突出還有在110KV線路以下修燈麻電的問題。

金華市區的供電以110KV變電站為框架，受城市財力所限，110KV變電所的進線多為桿塔式，裝置在道路的綠化帶上，而道路路燈也安裝在綠化帶上，在110KV現的正下方，檢修人員反映在110KV線路下及修燈，接觸燈具外殼有強烈的麻電感覺，工具在外殼上移動有電火花，如何在110KV線路下維修路燈是一個新的問題。

2 前期的調查與研究

電壓 桿高 導線最低點 接地電阻 燈桿對地電壓 人體對地電壓 人體對燈桿電壓

110KV桿塔：雙回路鋼管桿 110KV 27m 18 10 / / /

路燈桿 0.4KV 10M / 4 / / /

電壓（V） / / / / 0V 75.2 75.2

初步結論

（1）人體麻電應該人體感應電壓對燈桿放電引起，隨人體與帶電體距離等變化，最高可達400V

（2）維修人員在路燈維修時，有較強的麻電感覺

（3）維修人員在感應電下工作心里負擔很大

3 感應電的分析

3.1感應電的計算

高壓輸電線路作為帶電導體，周圍存在的準靜態電場。

圖1 輸電線路下電場均勻性示意圖

E為地面上某點的電場強度；R為導線到地面某點的距離。

H為導線對地高度；R為導線等效半徑；ε為介電常數

V為導線對地電壓；C為導線與大地問的電容

忽略其他兩項導線的影響，考慮交流線路在線路下方，單相導線下空間任意點產生的電場E與導線電壓的關系。

由公式表達可知，在電線路下任意點的空間電場強度的大小除與導線電壓有關外，還和導線的布置方式，幾何位置及線徑有關，尚有以下幾點須注意：

（1）氣象條件對電場強度的影響可以取消，雨霧天氣和晴天其電場分布應無變化（E與介電常數ε無關）

（2）空間點與導線距離越近，場強越大。

（3）電場強度隨著導線對地距離的增加，開始減小顯著，后減小成都逐漸減緩。

3.2 感應電對人體的影響

感應電對人體的影響可分為短時影響和長期影響，本文僅限于短時影響，較高的工頻電場會使人有不舒服的感覺，人體帶電位后接觸其他接地體時會有瞬時放電，產生電大花等暫態放電，這時不師傅與不安全感尤為強烈。

研究表明，人體對高壓電場下的靜電感應電流更為敏感，0.1～0.2mA的感應電流通過人體時，人有明顯的針觸感。

4 消除感應電對維修人員的傷害

在輸電線路下面工作、生活的人員受到感應電的影響較大，筆者所在單位職工在維修輸電線路下方的路燈時，因路燈燈具與輸電線路距離更近，受感應電的影響尤為嚴重，如何消除感應電時路燈維修工作人員的影響，下面逐一討論。

4.1 絕緣法

工作人員穿戴絕緣手套絕緣靴，路燈升降車的車斗為絕緣體，（采用環氧樹脂澆注的車斗或使用絕緣墊），采用絕緣法可有效隔絕感應電壓對人體的影響，在維修過程中基本感受不到感應電壓的存在，但由于絕緣手套極為厚重，而路燈燈具內又有許多小部件，穿戴絕緣手套基本無法開展工作。

4.2 等電位法

一種辦法為工作人員穿戴屏蔽服或人體強制接地，使人體電位與燈具電位相等，穿屏蔽服的結果與穿戴絕緣手套相類似，工作人員難以開展正常維修工作，而將人體接地，使感應電流流經人體，工作人員缺乏勇氣開展試驗。

4.3 屏蔽法

利用鐵絲網可有效隔絕電力感應線的原理，工作人員試制了一種“L”型的屏蔽罩，以不銹鋼型材制作，頂板為可折疊的不銹鋼網架，尺寸為1600mm×1000mm，使用兩根支撐架固定在絕緣車斗上，屏蔽罩用帶絕緣護套的軟銅線有效接地，使用該裝置后，在10m的高度人體感應點位為0.6V，基本消除感應電的影響。

5 結束語

屏蔽法相比較絕緣法、等電位法具有投資小、使用方便，非常適合現場工作。使用屏蔽罩有效解決了路燈維修工人在交流輸電線路下方維修路燈時感應電壓的影響。

參考文獻：

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【關鍵詞】電流互感器;誤差;飽和;接地

1、前言

為了保證電力系統安全經濟運行,必須對電力設備的運行情況進行監視和測量。但一般的測量和保護裝置不能直接接入一次高壓設備,而需要將一次系統的高電壓和大電流按比例變換成低電壓和小電流,供給測量儀表和保護裝置使用。執行這些變換任務的設備,最常見的就是我們通常所說的互感器。進行電壓轉換的是電壓互感器,而進行電流轉換的互感器為電流互感器,簡稱為CT。

2、電流互感器工作原理

2.1 內部結構

用于電力系統中的電流互感器, 其一次繞組通常是一次設備的進出導線,只有1匝或2匝,二次額定電流通常是1A或5A,故其二次匝數很多。例如,變比為1250/5的電流互感器,其一次繞組為1匝時,二次繞組為250匝。

2.2 誤差分析

在具有鐵芯的電流互感器中,鐵芯中存在勵磁電流,勵磁阻抗一般為電抗性質,而二次負載一般為阻抗性質,因此在二次電動勢的作用下,I2與I1相位不同,幅值也不同。下面為電流互感器的等值回路及角誤差示意圖。

忽略本身材料的影響, 由上圖可知:

1)當勵磁阻抗Zm不變時,二次阻抗越大,I0越大,電流互感器的比誤差越大。當阻抗不變時,Zm越小,電流互感器的比誤差越大。

2)當電流互感器二次負載為純電阻(Zn=0)時,角誤差最大。當Z2為0時,即負載為純電感時,角誤差等于0。

對電流互感器的誤差要求,一般為幅值誤差小于10%,角度誤差小于70°。

2.3 電流互感器飽和原因及特征

正常運行時,負載阻抗很小,因為電流互感器鐵芯磁通不飽和, 勵磁阻抗Xm很大,因此,可忽略勵磁電流Im,一次和二次繞組磁勢平衡。

當鐵芯磁通密度增大至飽和時,Zm會隨飽和的程度而大幅下降,此時Im已不可忽略,即I1與I2不再是線性比例關系。

電流互感器飽和的原因有兩種:一是一次電流過大引起鐵芯磁通密度過大;二是二次負載過大,導致二次電壓增大,使得鐵芯磁通密度增大,鐵芯因此而飽和。飽和電流互感器有如下特點:

1) 其內阻大大減小,極限情況下近似等于零。

2) 二次電流減小,且波形發生畸變,高次諧波分量很大。

3) 在一次故障電流波形過零點附近,飽和電流互感器恢復線性傳遞關系。

4) 一次系統故障瞬間,電流互感器不會馬上飽和,通常滯后3～5m/s。在通用規程中,規定運行中電流互感器二次不得開路。

3、電流互感器飽和對保護的影響

3.1 對電流保護的影響

3.1.1 電流保護的判據為: IJ> Ip

式中: IJ――為流入繼電器的短路二次值

Ip――為電流繼電器的定值

根據上式可知，電流互感器飽和后，二次側等效動作電流IJ變小, 可能會引起保護拒動，這一點在速斷保護中尤其顯著。

10kV線路出口處短路電流一般很小，特別是遠離電源，系統阻抗較大時，但隨著系統規模擴大，10kV系統短路電流隨著變大，可以達到電流互感器一次額定電流的幾百倍，系統中原有的一些能正常運行的變比小的電流互感器就可能飽和。另一方面，短路故障是一個暫態過程，短路電流中含大量非同期分量，又進一步加速電流互感器飽和。當10kV線路短路時，由于電流互感器飽和，感應到二次側的電流會很小或接近于零，保護裝置拒動。故障由于母聯開關或主變低壓側開關切除，不但延長了故障時間，會使故障范圍擴大，影響供電可靠性，而且嚴重威脅運行設備安全。

3.1.2 對策

根據前面分析，導致電流互感器飽和的兩種情況，可知電流互感器嚴重飽和時，一次電流全部轉化為勵磁電流。二次感應電流為零，則流過電流繼電器的電流也為零，保護裝置就會拒動。避免這種情況主要從兩點入手：

1)在選擇電流互感器是，變比不能選得太小，要考慮線路短路時電流互感器飽和問題。一般10kV線路保護電流互感器變比最好大于300/5。

2)盡量減小電流互感器二次負載阻抗，盡量避免保護和計量共用電流互感器，縮短二次電纜長度及加大二次電纜截面積。10kV線路保護，測控合一的產品，可在開關室就地安裝，這樣能有效減小二次回路阻抗，防止電流互感器飽和。

3.2 對母線差動保護的影響

3.2.1 影響

電力系統中的母線廣泛采用電流差動式保護,對電流互感器二次側電流瞬時值差動的原理，可方便地實現母線快速保護，然而在母線區外短路故障時，一般會出現電流互感器飽和現象，電流互感器飽和后不能正確傳變一次側電流，使二次側電流差動原理的基礎得到破壞，從而導致保護的誤動作。

3.2.2 對策

根據電流互感器飽和的特征，可知出現故障時，由于鐵芯中的磁通不能發生突變，電流互感器不能立即進入飽和區，而是存在一個3～5m/s的線性傳遞區。當母線上發生故障時，母線電壓和出線電流將發生很大的變化，與此同時，在差動元件中出現差流，即工頻電壓或工頻電流的變化與差動元件中的差流是同時出現的。當母差保護區外發生故障某組電流互感器飽和時, 母線電壓即各出線電流立即出現變化，但由于故障后，3～5m/s電流互感器磁路才會飽和，因此，差動元件中的差流比故障電壓和故障電流晚出現3～5m/s。

在母線差動保護中，當工頻電流變化量或工頻電壓變化量與差動元件中的差流同時出現時,認定是區內故障開放差動保護，而當工頻電流變化量或工頻電壓變化量比差動元件中差流出現早時，則認為差動元件中的差流是區外故障時電流互感器飽和產生的，立即將差動保護閉鎖，差流正常后延時返回。

3.3 對變壓器保護的影響

3.3.1 現狀

所用變壓器是一種比較特殊的設備 容量較小 但可靠性要求非常高，而且安裝位置特殊，一般接在10kV或35kV母線上，其高壓側短路電流等于系統短路電流，低壓側出口短路電流也較大。一直對所用變壓器保護的可靠性重視不夠，這將對所用變壓器直至整個10kV系統的安全運行造成很大威脅。傳統的所用變壓器使用熔斷器保護，其安全可靠性較高，但隨著系統短路容量的增大，以及綜合自動化的要求提高，這種方式滿足不了要求。現在新建或改造變電所，特別是綜合自動化所，大多配置所用變壓器開關柜，保護配置也和10kV線路相似，而往往忽視了保護用電流互感器飽和問題。由于所用變壓器容量小，一次額定電流較小，保護計量共用電流互感器，為了保證計量的準確性，設計時電流互感器變比很小，有的地方甚至選擇10/5。這樣一來，當所用變壓器故障時，電流互感器將嚴重飽和，感應到的二次電流幾乎為零，使所用變壓器保護拒動。

3.3.2 對策

解決所用變壓器保護拒動問題，應從合理配置保護入手，其電流互感器的選擇要考慮所用變壓器故障時的飽和問題；同時，計量用電流互感器一定要與保護用電流互感器分開，保護用電流互感器裝設在高壓側，以保證對所用變壓器的保護，計量用電流互感器裝設在所用變壓器低壓側,以保證計量的精度；在定值整定方面，電流速斷保護可按所用變壓器低壓出口短路電流進行整定,過負荷按所用變壓器容量整定。

4、電流互感器繞組的布置

電流互感器繞組的布置要把握兩個原則，一是要防止出現保護死區，二是要躲過互感器易發生故障的部分，為防止死區，一般要求各種保護的保護范圍之家要有交叉，同時有求電流互感器一次側極性端必須安裝在母線側。這是因為互感器二次繞組的排列是以互感器一次極性端為參考的。如果一次極性端放置錯誤，那么盡管在二次繞組的分配上考慮到交叉問題，仍然會出現保護范圍的死區。另外，由于互感器底部最容易發生故障，而母線保護動作停電范圍太大，因此一般有注意母線保護要盡量躲開互感器底部。可以看出，母線差動保護與兩套線路保護均有重疊區域，任一套線路保護退出運行均不會產生死區。

5、電流互感器的接地點

5.1 一次接地點

運行中電流互感器的一次接地點有外殼接地和電流互感器末屏接地，下面分別說明其接地的作用。

外殼接地：防止外殼處于電場中，感應一定電壓，破壞外部絕緣，威脅人身安全，所以必須將外殼接地，《十八項反措》規定其接地應有兩根與主接地網不同干線的連接，且需滿足熱穩定校核的要求。

末屏接地：電流互感器的主絕緣是十多層油紙電容，相當于十多層電容串聯而成，最外一層電容為末屏層。末屏接地時，一次對地電壓均勻分布在各層之間；若末屏不接地，使末屏對地變成絕緣，由于交流電路的集膚效應，高電場主要移向靠近表面的絕緣層上，在最外層產生高電壓，最高可達幾萬伏。由于小套管上絕緣距離短，在幾萬伏電壓長時間作用，使絕緣擊穿，使電流互感器爆裂。

5.2 二次接地

電流互感器的二次回路必須且只能有一點接地，一般在端子箱經端子排接地。但對于有幾組電流互感器連接在一起的保護裝置，如母差保護、主變差動保護等，則應在保護屏上經端子排接地。電流互感器二次回路必須有一點接地是為了人身和二次設備的安全。若二次回路沒有接地點，接在電流互感器一次側的高電壓，將通過互感器的一、二次繞組間的分布電容和二次回路的對地電容形成電壓，將高電壓引入二次回路。如果二次回路有接地點，則二次回路電容被短接，分到二次回路的高壓側電壓為零，從而達到保護安全的目的。

電流互感器二次回路只能一點接地。在電流互感器二次回路中, 如果正好在繼電器電流線圈的兩側都有接地點，一方面兩接地點和地所構成的并聯回路會旁路電流線圈，造成分流，使流過電流線圈的電流減少；另一方面在發生接地故障時，兩接地點間的電位差將在電流線圈中產生額外電流。這兩種原因都使流過繼電器的電流與電流互感器二次通入的故障電流有很大差別，會使繼電器反應不正常。

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【設計理念】

《物理課程標準》提出了“從生活走向物理，從物理走向社會”的學科教學理念，要求物理教學要貼近學生的生活實際，培養分析問題解決問題的能力。如何讓課堂教學低起點高落點，在學習知識的同時發展學生的多種能力與情感，務實高效的教學方法就是創設問題情境。使知識問題化，問題情景化，情境趣味化。創設問題情境教學，讓學生在老師的引導下，經歷猜想，假設，提問等環節去進入探究學習過程之中，創設問題情境，可以充分調動學生的學習興趣，提高創新能力，幫助學生認識學習的意義與價值，提高學習的動機與欲望，從而主動學習，讓課堂成為高效課堂。通過實驗，歸納，交流，評估等環節去處理解決物理問題，這種情境探究的規程使學生獲取了知識，掌握了規律，又能培養并發展學生的創新思維，提高物理課堂的學習效率。

【教學目標】

（1）知識與技能。

a）通過實驗探究得出感應電流與磁通量變化的關系，并會敘述楞次定律的內容。

b）通過實驗過程的回放分析，體會楞次定律內容中“阻礙”二字的含義，感受“磁通量變化”的方式和途徑。

c）通過實驗現象的直觀比較，進一步明確感應電流產生的過程仍能遵循能量轉化和守恒定律。

（2）過程與方法。

a）觀察實驗，體驗電磁感應現象中感應電流存在方向問題。

b）嘗試用所學的知識，設計感應電流方向的對比方案，并動手實驗操作。

c）關注實驗現象的個性，找出實驗現象的共性，并總結出規律，培養學生抽象思維能力和創新思維能力。

（3）情感態度價值觀。

熱情：在實驗設計，操作過程中逐步積蓄探究熱情，培養學生勇于探究的精神；

參與：養成主動參與科學研究的良好學習習慣；

交流：在自由開放平等的探究交流空間，能互相配合，互相鼓勵，友好評價，和諧相處。

哲學思考：能夠用因果關系和矛盾論的辨正觀點認識楞次定律；

【重點難點】

重點：楞次定律探究實驗設計和實驗結果的對比、分析、總結。

難點：感應電流激發的磁場與原來磁場之間的關系。

【設計程序】

本節課結合我校學生的特點對教材的內容進行了深入的挖掘和思考，備教材，備學生，備教法，始終把學生放在教學的主體地位，讓學生參與，讓學生設計，營造一個“開放”的教學環境，廣開言路，讓學生的思維與教師的引導共振。

整節課主要采用布魯納倡導的“發現法”，結合實驗探究總結楞次定律的內容，把規律的得出過程和方法放在首位，把學生的情感價值體驗放在重要位置。總體教學布局如下表：

【教學過程】

1. 創設情境，激發探究的欲望 （1）產生感應電流的條件是什么？

（2）在探究電磁感應的實驗中（如圖），請學生觀察將磁鐵插入線圈時，電流表的指針向什么方向偏轉？將磁鐵拔出線圈時，電流表的指針向什么方向偏轉？為什么會有不同的偏轉方向？這個實驗說明了什么？

應電流的方向由那些因素決定？遵循什么規律？我們需要通過實驗來探究這個問題。

2. 學習新知，開始探究的過程

2.1 動手實驗，探索研究。學生在老師的指導下，按教材中的實驗裝置1- 15（如下圖）進行實驗。教師強調要能觀察到明顯的現象，磁鐵接近或離開鋁環的速度要快。讓學生觀察實驗現象，并思考下列問題：

問題1、當條形磁鐵的任一端靠近鋁環和遠離鋁環時，分別看到什么現象？

問題2、當條形磁鐵N極靠近鋁環時，鋁環被“排斥”，說明了鋁環中有了感應電流，能根據什么原理判斷此鋁環中感應電流的方向？

問題3、當條形磁鐵的N極靠近和遠離鋁環時，穿過鋁環的磁通量是怎樣變化的？ 磁通量的變化與感應電流的磁場方向有無關系？

問題4、能否采用此實驗法來研究感應電流的磁場方向與磁通量變化的關系？如何設計實驗表格？在學生討論的基礎上，學生自己設計出實驗表格。學生的表格是多樣性的，在多樣性的表格中選最佳的，如下表格供全體同學參考。

2.2 觀察實驗，現象統計。

2.3 分析現象，得出結論。

學生在完成表格填寫的同時，實際上也就完成了對實驗現象的分析。為降低難度，教師在巡視學生實驗時幫助點撥指導：當磁鐵靠近線圈時，線圈被推開，線圈本身無磁性，說明線圈中產生了感應電流，感應電流的磁場與磁鐵的磁場（原磁場）方向相反，根據安培定則可以判斷感應電流的方向。當磁鐵離開線圈時，線圈被吸引，說明線圈中產生了感應電流，感應電流的磁場與磁鐵的磁場方向相同。感應電流的磁場作為一種“中介”，其目的是什么？

2.4 對比分析，形成規律。老師啟發：感應電流的磁場如何阻礙原磁通量的變化，體會其中的關系，誰阻礙誰，如何阻礙？

[學生分組討論并回答]：

插入時：磁通量增加，感應電流的磁場與原磁場反向相反。

拔出時：磁通量減少，感應電流的磁場與原磁場反向相同。

以上兩點就是阻礙的表現。

[教師歸納]：

我們來看，當磁通量增加時，感應電流產生的磁場與原磁場反向，“削弱”磁通量的增加；當磁通量減少時，感應電流產生的磁場與原磁場同向，“彌補”磁通量的減少；用一句話可以怎樣來描述呢？

[學生分組討論并回答]：

“感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化”。

“感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化，這就是楞次定律”。

2.5 過程分析，因果關系。

2.6 加深理解，學會應用。完成因果鏈，梳理因果關系，“結果”阻礙“原因”的變化。

引導學生逐字分析楞次定律的內容，討論阻礙的物理含義。并利用本節的實驗探究，總結出利用楞次定律判斷感應電流方向的步驟：

（1）明確研究的閉合回路，判斷此回路中原磁場的方向。

（2）判斷原磁場磁通量的增減情況。

（3）根據楞次定律確定感應電流磁場方向。

（4）根據安培定則確定感應電流的方向。

應當指出的是，楞次定律雖然沒有直接明確感應電流的方向，但指出了感應電流的磁場方向，感應電流的方向只需進一步由安培定則確定。所以說楞次定律是判斷感應電流方向的普適規律。

3. 課堂小結，體會哲學的思考 師：在人為外界的影響下，導致了穿過閉合回路的磁通量發生了變化，而感應電流的磁場（效果）是阻礙這種變化的產生，最終使變化延緩，起到了延時的效果，變化與阻礙變化相依相生，同時出現同時消失，驗證了“矛盾是普遍存在的”與“對立統一規律”這一唯物主義的觀點。

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關鍵詞：楞次定律 磁通量 阻礙方向 感應電流

在工科類職業教育中，物理與專業課有著密切關系。電磁學又是相關連的樞紐，楞次定律是電磁學中重要的一個定律。因此，在教學中如何使學生掌握和領會楞次定律至關重要。以下淺談一下我對楞次定律的認識。

一、楞次定律的常用表述

楞次定律有兩種常用表述形式，第一種是“感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化”，它反映了感應電流的方向應遵循的規律；第二種是“感應電流產生的效果總是要阻礙引起感應電流的原因”，它反映了感應電流產生的某種機械效果。根據題意靈活運用楞次定律的這兩種表述，會使分析解答過程趨于簡捷。

二、深入理解四個“明白”

1.明白誰阻礙誰――感應電流磁通量總是阻礙產生感應電流的原磁通量的變化。

2.明白阻礙什么――阻礙的是穿過回路的磁通量的變化，而不是磁通量本身。

3.明白如何阻礙――原磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反；當原磁通量減少時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，即“增則反減則同”。

4.明白阻礙的結果――阻礙并不是阻止，只是起到對抗作用，結果是增加的還增加，減少的還減少。

三、要進一步弄透徹“阻礙”二字含義

可概括為以下三種情況：

1.阻礙原磁通量變化：當原磁通量增加時，感應電流磁場方向就與原磁場方向相反，當原磁通量減少時，感應電流的磁場方向與原磁場方相同，可概括為“增則反減則同”。

2.阻礙導體與磁體間相對運動：原磁場來時，感應電流磁場要拒之，原磁場離去時，感應電流磁場要留之，可概括為“來拒去留”。

3.阻礙原電流的變化（自感現象）：線圈是原電流增加，在線圈中自感電流的方向與原電流方向相反，反之，則相同概括為“增則反減則同”。

理解了以上三點，在有些特殊情況下，運用推廣含義解題比運用楞次定律本身直接解題要方便得多。

例.如圖1所示，當磁鐵突然向銅環方向運動時，銅環的運動情況是（）

A.向右擺動

B.向左擺動

C.靜止

D.無法判定

解題技巧：利用上面所講的三點，我們很容易得到正確答案：B

四、必須要明確“兩個”磁場

楞次定律內容中存在“兩個”磁場，一個是引起感應電流的原磁場B，另一個是感應電流產生的磁場B′，原磁場與感應電流產生的磁場，兩者不能混淆。

五、理解楞次定律的解題步驟

我們通常把楞次定律的解題步驟分為四步：

1．明確原來的磁場方向。

2．判斷穿過（閉合）電路的磁通量是增加還是減少。

3．根據楞次定律確定感應電流的磁場方向。

4．用安培定則（右手螺旋定則）來確定感應電流（感應電動勢）的方向。

六、正確區分楞次定律與右手定則的關系

導體切割磁感線運動產生感應電流是磁通量發生變化引起感應電流的特例，所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的特例。用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律判定。只是在某些情況下，不如用右手定則判定來得方便。用楞次定律能判定的，并不見得用右手定則能判斷出來。如閉合圓形導線中的磁場逐漸增強，用右手定則就難以判定感應電流的方向，而用楞次定律就很容易判定出來。

七、分清楚磁通量變化的原因

磁通量變化的情況不外乎增加或減少。磁通量的變化原因：原磁通量的變化、導體和磁體間發生相對運動、閉合導體的有效面積的變化、原電流的變化等。

在學習楞次定律的過程作為一名教師應把握以上幾點，特別是在教學中應引導學生從上述幾點著手學習，則可以突破這一定律的難點。

參考文獻

［1］查有梁.物理教學論.廣西教育出版社.

［2］喬際平，劉甲岷.物理創造思維能力的培養.首都師大出版社.

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一、教學內容

《普通高中課程標準實驗教科書（人教版選修3-2）》第四章第3節中的楞次定律演示實驗。

二、教學目標

1.知識與技能

（1）會正確處理電流流向與靈敏電流表指針偏轉方向之間的關系。

（2）了解楞次對物理學的貢獻。

2.過程與方法

（1）通過實驗的觀察和探究，使學生體味物理學的思維方式和認知方法。

（2）通過實驗教學，培養學生的觀察能力、動手能力、分析推理能力、歸納總結能力，進而誘發創新意識。

3.情感、態度與價值觀

（1）通過對楞次定律實驗現象的分析，培養學生尊重自然規律、尊重客觀事實、實事求是等辯證唯物主義的思想方法和科學態度。

（2）培養學生仔細認真、刻苦踏實、勇于探索的精神。

三、教學重難點

（1）重點：①實驗演示電流流向與靈敏電流表指針偏轉方向之間的關系。②由實驗現象得到楞次定律的分析、推理過程。

（2）難點：①通過實驗總結原磁場和感應磁場的關系。②對楞次定律中“阻礙”而不是“阻止”的理解。

四、教學方法

探究法、實驗法、講授法等。

五、實驗原理

當條形磁鐵N極插入（或拔出）螺線管時，通過螺線管的磁通量發生了變化，螺線管中將產生感應電流，根據電流表指針偏轉方向可以判斷感應電流的方向，再由安培定則判斷感應電流的磁場方向，并記錄實驗結果；將條形磁鐵S極插入（或拔出）螺線管，再次實驗并記錄實驗結果。通過對實驗結果的分析、比較，就可總結出楞次定律。

六、實驗器材

螺線管、條形磁鐵、演示用電流計、電池、電鍵、滑動變阻器、導線若干

七、教學過程

（課題引入）

教師：同學們好！上節課我們學習了感應電流產生的條件，請同學們回憶，要產生感應電流應具備什么條件？

學生：穿過閉合電路的磁通量發生變化。

教師：不錯！穿過閉合電路的磁通量發生變化時會產生感應電流，那感應電流的方向遵循什么樣的規律？下面我們演示實驗來探究答案。

（實驗演示）

演示實驗一：確定電流方向跟電流表指針偏轉方向的關系。

教師：分別按圖1、圖2所示的電路圖連接器材。

學生：在電鍵S瞬間接觸時，觀察電流表指針偏轉方向并得出結論。

結論：電流表的指針向電流流進的接線柱一方偏轉，即“左進左偏、右進右偏”。

演示實驗二：探究感應電流的方向所遵循的規律。

教師：如按圖3連接器材，并按圖4甲、乙、丙、丁圖（同課本P10圖4.3-2）所示的方法分別實驗。（需要指出的是，盡管螺旋管上有線圈繞向的指示，但由于兩個接線柱都在螺旋管的上端，學生怎么也弄不清楚線圈是怎樣繞的。為了突破這個難點，我們畫出了線圈內部繞向示意圖，如圖4所示，這樣一來，難點便迎刃而解。）

學生：仔細觀察現象并將觀察到的結果填入表內。

教師：由實驗記錄我們可以看出感應電流的磁場與穿過回路的原磁場間有什么樣的關系？

學生：用兩分鐘時間分組討論、總結并報告結果。

結論：：感應電流的磁場與原磁場方向相反；

：感應電流的磁場與原磁場方向相同。

教師：很好！請同學們繼續思考：當線圈內磁通量增大時，感應電流的磁場是有助于磁通量的增加還是阻礙了磁通量的增加？當線圈內磁通量減小時，感應電流的磁場是有助與磁通量的減小還是阻礙了磁通量的減小？

學生：當線圈內磁通量增大時，感應電流的磁場阻礙了磁通量的增加；當線圈內磁通量減小時，感應電流的磁場是阻礙了磁通量的減小。

教師：可見，感應電流的磁場總是要“阻礙”引起感應電流的磁通量的變化。我們能否將“感應電流的磁場總是要‘阻礙’引起感應電流的磁通量的變化”中的“阻礙”換成“阻止”？

學生：……

教師：不能將“阻礙”換成“阻止”。原因是：在圖4甲、丙所示的實驗中，當磁鐵插入線圈過程中，因通過線圈中的磁通量增大而產生感應電流，（由圖可知）感應電流的磁場（等同條形磁鐵）總是與磁鐵同名磁極相對，其作用是不讓磁鐵的插入（不讓磁通量增大），但磁鐵還是插入了線圈（磁通量還是增大了）。即磁通量增大時感應電流的磁場只能“阻礙”而不是“阻止”磁通量的增大；由圖4乙、丁所示的實驗同理可以得到，磁通量減小時感應電流的磁場只能“阻礙”而不是“阻止”磁通量的減小。（提問）同學們能不能將演示實驗得到的結論凝練成一句話？

學生：用兩分鐘時間分組討論、總結并報告結果。

結論：感應電流的磁場總要“阻礙”引起感應電流的磁通量的變化。

教師：物理學家楞次早在1834年概括了各種實驗結果，就得到了這個結論，這就是楞次定律。

（教師板書定律內容）

楞次定律：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。

篇9

楞次定律是解決感應電流的方向如何確定的問題,它的內容比較抽象,涉及電和磁之間的復雜關系,是高中物理教學中的難點之一。

楞次定律內容:閉合導體回路中感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。其中包含兩層含義:

因果關系,閉合導體回路中磁通量的變化是產生感應電流的起因,而感應電流的磁場的出現是感應電流存在的結果。因為感應電流也是電流,同樣存在電流的磁效應,它也要產生磁場。直接地說:只有當閉合導體回路中的磁通量發生變化時,才會有感應電流的磁場出現(產生感應電流或產生感應電流的磁場的必要條件:導體回路閉合、磁通量發生變化)。

符合能量守恒定律:感應電流的磁場對閉合導體回路中磁通量的變化起到阻礙作用,這種阻礙作用是把其他形式的能轉化成電能,符合能量轉換守恒定律。

在這節教學過程中應注意講清以下幾點:

1.明確各個物理量之間的關系

當穿過閉合導體回路的磁通量變化時,閉合回路中會產生感應電流,感應電流也是電流,感應電流也存在著電流的磁效應,它同樣產生磁場,即感應電流的磁場。這樣回路中就有兩個磁場:一個是原來的磁場(產生感應電流的磁場),另外一個是感應電流的磁場。

2.正確理解“阻礙”的含義

感應電流的磁場對于原來磁場的磁通量的變化有阻礙作用,但千萬不能理解為“阻止”原來磁通量的變化。感應電流的磁通量是阻止不了原磁通量的變化的。感應電流的磁場對于原磁場磁通量的變化的“阻礙”作用應理解成:當原磁場的磁通量增加時,則感應電流的磁場方向與原磁場的方向相反;當原磁場的磁通量減少時,則感應電流的磁場方向與原磁場的方向相同。這里的“阻礙”就是當原磁場的磁通量增加時,它起“反抗”作用;當原磁場的磁通量減少時,它起“補償”作用。即磁通量增加時反抗磁通量增加,磁通量減少時又補償磁通量的減少。

3.明確應用楞次定律判斷感應電流方向的方法步驟

(1)確定要研究的閉合回路。

(2)確定原磁場方向,再確定原磁場的磁通量的變化。

(3)如果原磁場的磁通量是增加的,則感應電流所產生的磁場的方向與原磁場的方向相反;如果原磁場的磁通量是減少的,則感應電流的磁場方向與原磁場的方向相同,從而確定感應電流的磁場方向。

(4)根據上述的感應電流的磁場方向,再運用安培定則來確定感應電流的方向。

4.明確符合能量守恒定律

楞次定律的另一種表述:“電磁感應所產生的效果總是要阻礙引起感應電流的導體(或磁體),靠近或遠離過程中都要克服電磁力做功,外力克服電磁力做功的過程就是把其他形式的能轉化為電能的過程。由此還可以判斷電磁感應現象中導體間相對運動的方向。”

我認為,在教學中講清以上幾點,對學生深刻理解楞次定律的內容,掌握楞次定律的實質是必不可少的,只有這樣才能使學生抓住定律的實質,融會貫通。

二、加強楞次定律的實驗

實驗1:如圖1所示,閉合線圈對做簡諧運動的彈簧(上的磁鐵)的阻礙作用,(請學生動手驗證)

實驗2:用“物理實驗微機輔助教學系統”演示在電磁感應現象中,感應電流的磁場對運動磁體的阻礙作用及電磁感應現象的瞬時性,演示實驗裝置如圖2所示。

注意:①在本實驗中,由于學生看不見磁體塊(釹鐵硼)在鋁管中的下落情況,可能對屏幕上打出來的圖像(如圖3所示)有不同想法,注意引導學生利用圖像上的數據分析磁體塊的運動情況。②在以往的實驗中,由于電流表指針回擺的影響,磁鐵的插入和拔出不能連續進行,因此學生對電磁感應現象的瞬時性了解不足。在此實驗中,要結合屏幕上打出來的圖像進行認真講解。③要仔細介紹利用“物理實驗微機輔助教學系統”驗證楞次定律的實驗原理和裝置,使學生體會到實驗的真實性,培養學生應用現代化科技手段進行學習和研究的意識。

實驗3:(備用實驗)用可拆變壓器演示電磁阻尼擺。

將屏幕切換到到習題2,分析磁鐵插入和拔出時線圈所受到作用力的情況及該作用力將使線圈做什么運動的情況(磁體靠近時,推線圈遠離;磁鐵遠離時,拉線圈隨之運動)。

我們把在電磁感應現象中發生的這種現象,即對在發生電磁感應現象時被動運動的一方總是受到一個作用力的推動,使之隨主動運動的一方同向運動的現象,叫做電磁驅動。

實驗4:用楞次定律演示儀演示電磁驅動現象,并講解和驗證開口環中只有感應電動勢而沒有感應電流的問題(演示換用強磁場后,開口環也運動起來,且運動規律與閉合環的運動規律完全一樣)。

實驗時,先用普通條形磁鐵演示:閉合環被驅動,開口環不動,引導學生分析,當磁體插入開口環的過程中,必有磁通增量Φ,則開口環中應有感應電動勢ε=Φ/t,并在開口處積聚電荷形成一個電勢差,進而分析得出:感應電流應是大量電荷定向移動形成的,而由于積聚電荷對其它電荷的排斥作用,開口環處產生的感應電動勢,應該只是由極少量電荷的定向移動形成的,它們在運動時也應受到磁場力的作用,只是作用力太小,無法使儀器轉動。

讓學生動手驗證:換用釹鐵硼磁體塊(如圖4所示),開口環果然運動起來,且被驅動的規律與見到的閉合環的情實驗6:(備用實驗)電磁驅動電動機模型,如圖6所示。

三、加強楞次定律練習

習題1:兩根光滑的平行導軌MN、PQ水平固定,磁感應強度為B的勻強磁場與兩根導軌組成的平面垂直,現將兩根導線ab、cd平行放置在導軌上(如圖7所示),用外力拉導線ab向右運動。(1)請用左、右手定則判斷回路中感應電流的方向及ab、cd導線受到的安培力的方向(a、b兩點哪一點的電勢高)?(2)請用楞次定律判斷回路中感應電流的方向。

習題2:在圖8中,試判斷:(1)將條形磁鐵插入螺線管中時,a、b兩點的電勢高?感應電流的磁場對磁鐵的運動起什么作用?(2)將條形磁鐵從螺線管左端拔出時,a、b兩點哪點的電勢高?感應電流的磁場對磁鐵的運動起什么作用?(3)將條形磁鐵從螺線管右端拔出時,a、b兩點哪點的電勢高?感應電流的磁場對磁鐵的運動起什么作用?

注意:通過分析、引導使學生深刻理解感應電流的磁場的相對運動總是起著阻礙作用(磁鐵靠近時,阻礙其靠近;磁鐵遠離時,阻礙其遠離),我們把在電磁感應中發生的這種現象,即在發生電磁感應時主動運動的一方總是受到一個阻礙作用的現象,叫做電磁阻尼。

四、總結

當電磁感應現象是由線圈(或磁體)間的相對運動而產生時,感應電流的磁場(或導線受到的安培力)總是具有阻礙它們之間的相對運動的作用。

將屏幕返回到練習題2并分析:(1)阻礙它們之間的相對運動而不是阻礙“運動”;(2)磁鐵插入和拔出時感應電動勢的磁場是怎樣阻礙它們之間相對運動的,尤其是電磁驅動現象應怎樣解釋為阻礙它們之間的相對運動的。

將屏幕返回到習題1,利用阻礙它們之間的相對運動直接分析導線ab、cd受到的安培力的方向。

五、結語

綜上所述,學習的根本目的是學以致用,所以引導學生將物理知識與實驗應用有機地結合起來,應是當今物理教學時時刻刻不能忘記的課題之一。

篇10

（－）知識教學點

1．了解并掌握電磁感應現象

2．了解電磁感應現象中能量的轉化

3．總結并掌握產生感應電流的條件

（二）能力訓練點

1．通過演示實驗，培養學生觀察現象、分析問題、總結規律、抽象概念的能力。

2．強化學生能的觀點，培養學生用能量轉化與守恒的規律審勢并解決問題的能力。

（三）德育滲透點

1．通過介紹法拉第不怕困難，頑強奮戰了十年，終于發現了電磁感應現象的事跡，激發學生在學習與研究中能樹立堅韌不拔、持之以恒的頑強意志。

2．通過法拉第研究電磁感應的史實及演示實驗，使學生悟出學習物理的重要方法是：設想——實驗——總結規律。培養學生真理來源于實踐，又反過來為實踐服務的辯證唯物主義世界觀。

【重點、難點、疑點及解決辦法】

1．重點

（1）產生感應電流的條件——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。

（2）電磁感應中能量的轉化。

2．難點：

閉合電路中磁通量變化的判定。

3．疑點：

如何以能量的角度解釋當磁感強度隨時間變化時，閉合電路中出現電能。

4．解決辦法

（l）通過課本上三個演示實驗，引導學生觀察、分析、思維、總結產生感應電流的條件。

（2）通過介紹法拉第關于電磁感應的實驗，鞏固新學知識。培養學生的德育品質及分析問題解決問題的能力。

【課時安排】

l課時

【教具、學具準備】

電流計、線圈、滑動變阻器、開關、蹄形磁鐵、條形磁鐵、導體棒、電源、導線。

【學生活動設計】

1．觀察演示實驗，從現象出發，通過分析，總結規律，得出產生感應電流的條件。

2．學生討論磁感強度變化產生的電能是由什么能轉化的。

【教學步驟】

（一）明確目標

了解電磁感應現象，掌握產生電磁感應現象中出現感應電流的條件，了解電磁感應現象中的能量轉化。

（二）整體感知

本節通過三個演示實驗，得出產生感應電流的條件是穿過閉合導體的磁通量發生變化，并從能量轉化的觀點，論述這種變化的必然性。

（三）重點、難點的學習及目標完成過程

1．產生感應電流的條件

通過前一章的學習，我們知道，運動的電荷及電流在它們的周圍空間能產生磁場，那么反過來，能否利用磁場產生電流呢，今天，我們帶著這個設想來研究這個問題。

[實驗一]將蹄形磁鐵、導體棒和靈敏電流計如圖17一l所示繞配好，將AB棒前后移動，同學可觀察到靈敏電流計指針擺動，說明電路中有電流，若將AB棒上下移動，指針不動，說明電路中無電流產生。

你觀察了這個現象：是什么發生了變化，而引起了電路中出現了電流呢？

為便于學生總結，可畫如圖17－2的實驗裝置等效圖，通過對等效圖的分析，討論出是由于閉合電路所包圍的面積發生了變化而引起了閉合回路中的磁通量的變化，使閉合回路產生了感應電流。

[實驗二]“實驗一”中所演示的是導體運動，磁場不動，如果導體不動，磁場運動，情況會如何呢？將靈敏電流計、條形磁鐵、線圈如圖17－3所示裝好，請同學觀察實驗，當條形磁鐵插入或拔出線圈時，電流表指針發生偏轉，電路中有電流產生。什么原因呢，是由于磁場運動，造成穿過線圈的閉合回路中磁通量發生了變化，如圖17—4，插入時，磁感線條數增多，磁通量變化，拔出時，磁感線條數減少，磁通量發生了變化，由于磁通量的變化，而引起閉合回路產生感應電流。（當磁鐵放入不動時，則無感應電流。）

上述兩個實驗，亦可解釋為導體切割磁感線，但導體切割磁感線的本質，就是閉合導體中磁通量發生變化，為進一步論證它，我們用實驗三來研究。

[實驗三]如圖17—5所示裝置，合上開關或打開開關，觀察電流表指針，發現電流表指針發生偏轉，閉合回路有電流。

閉合電路，迅速移動滑動變阻器，電流表指針出發生偏轉，電路里有電流。

這兩種現象中，改變的是什么呢？開關的斷開與閉合，滑動變阻器的迅速移動，共同的一點就是電路中的電流發生了變化（有電流或無電流，電流大還是電流小），而我們知道，電流的周圍產生磁場，變化的電流產生變化的磁場，因此穿過閉合線圈B的磁感強度發生變化從而引起了穿過B線圈的磁通量發生了變化。

綜合上述三個實驗，可以得出，無論是閉合回路中的導線在磁場中運動，還是磁場在閉會回路中運動，還是電流變化，歸結為一點，只要引起閉合回路中磁通量發生變化，閉合回路中就有感應電流產生，這種利用磁場產生電流的現象叫電磁感應現象，在電磁感應現象中產生的電流叫感應電流。

2．法拉第電磁感應實驗介紹

法拉第在分析奧斯特的電流磁效應后，他認為既然電流周圍能出現磁場，磁鐵能使靠近它的鐵塊具有磁性，靜電荷能使靠近它的導體帶電，那么磁鐵或電流也能使靠近它的線圈產生電流，于是法拉第提出了轉磁為電的偉大設想，并朝著這個設想開始了無數的實驗和艱苦奮斗，法拉第的最初設想，在強磁鐵周圍的導線應該會產生穩性電流，他設計實驗，苦苦思索，企圖證實他的設想，但卻一次又一次失敗了，法拉第并未氣餒，而是從失敗中總結經驗與教訓，他頑強地奮戰了10年，1831年，他終于發現了電磁感應現象，法拉第實驗裝置如圖17－6所示，當開關S接通或斷開瞬間，線圈B中有感應電流，之后法拉第做了大量實驗終于實現了轉磁為電的理想，其精神使人感動。

3．電磁感應現象中能量的轉化。

能量守恒定律是普遍適用的定律，它同樣適用于電磁感應現象，電磁感應現象中的電能，可由移動導線或磁鐵消耗的機械能轉化也可由磁通量的變化消耗的磁場能轉化，還可由電流的變化消耗的電能轉化。這些能之間的轉化，這些轉化的應用導致發電機、電動機應壓器等用電設備的發明和應用。

（四）總結與擴展

1．產生感應電流的條件是：閉合電路的磁通量發生變化，對于閉合電路有感應電流產生，對于非閉合電路，只要穿過電路的磁通量是非均勻變化的，電路中也有感應電流，但通常對這種瞬間的電流予以忽略，認為只出現感應電動勢，如一個導線在磁場中加速切割磁感線，這根導線中就不斷有感應電流產生，形成導線兩端出現感應電動勢。

2．磁通量的變化可以從下面三個方面去判定，一是判定面積的變化，二是判斷磁感應強度的變化，三是判定面積和磁感強度同時變化，這三個變化都會引起穿過閉合回路的磁通量的變化。

3．在一定的條件下，“電能生磁”，“磁能生電”，電和磁之間有非常密切的關系。我們今后所學的交流電，電磁振蕩與電磁波都要應用這個原理。

【作業與思考】

（一）作業題

課后練習。

（二）思考題

1．如圖l7—7所示，小金屬環和大金屬環重迭在同一平面內，兩環互相絕緣，小環有一半面積在大環內，當大環接通電流的瞬間，小環中感應電流的情況是（）

A．無感應電流。

B．有順時針方向的感應電流。

C．有逆時方向的感應電流。

D．無法確定。

2．關于電磁感應，下列說法中正確的是（）

A．導體相對磁場運動，導體內一定會產生感應電流。

B．導體做切割磁感線運動，導體內一定會產生感應電流。

C．閉合電路在磁場中做切割磁感線運動電路中一定會產生感應電流。

D．穿過閉合電路的磁通量發生變化，電路中一定會產生感應電流。

思考題答案：1．C；2．D。

【板書設計】

產生感應由流的條件

1．電磁感應。

2．感應電流。

3．產生感應電流的條件。