呂 煒

(江蘇省泰興市第一高級中學(xué) 225400)

人教版高中物理有關(guān)電磁感應(yīng)方面的知識，分別在必修第三冊和選擇性必修第二冊進行講解.其中必修第三冊主要講解電磁感應(yīng)現(xiàn)象，主要對電磁感應(yīng)進行定性描述.而選擇性必修第二冊中主要講解了電磁感應(yīng)的定量知識.在進行電磁感應(yīng)知識教學(xué)中，為更好地激發(fā)學(xué)習者的學(xué)習興趣，更加牢固地掌握該部分內(nèi)容，應(yīng)注重聯(lián)系生活，多講解電磁感應(yīng)在生活中應(yīng)用的案例.

1 變壓器

變壓器在人們的生活中非常常見，是升降電壓的重要設(shè)備，其以電磁感應(yīng)為工作原理.教學(xué)實踐中為使學(xué)習者更好地理解變壓器的作用及其工作原理，并能夠運用電磁感應(yīng)知識分析一些變壓器問題.一方面，為學(xué)習者認真講解電能輸送的整個過程，使其認識到電能輸送過程中進行變壓的必要性，而后自然的引出變壓器.同時，運用多媒體課件為學(xué)習者展示生活中不同類型的變壓器，給其帶來似曾相識的感覺，更好地吸引其注意力，調(diào)動其學(xué)習熱情.另一方面，對變壓器進行理想化的抽象，即，理想變壓器.為學(xué)習者介紹理想變壓器的核心部件，而后與學(xué)習者一起剖析變壓器工作原理，推導(dǎo)變壓器原副線圈電壓、電流之間的關(guān)系.如圖1所示，理想變壓器的核心部件.

圖1

從電磁感應(yīng)視角對變壓器的工作原理進行剖析，既鞏固了學(xué)習者所學(xué)，又認識到電磁感應(yīng)在人們生活中發(fā)揮的重要作用.為更好地鍛煉學(xué)習者的學(xué)以致用能力，創(chuàng)設(shè)以下問題要求學(xué)習者思考、分析：若發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率為1×105W，輸出電壓為250V，準備向遠處輸電.輸電示意圖如圖2所示，若輸電線的總電阻為8Ω，要求輸電線上的電功率損失不能超過輸電功率的5%，用戶獲得的電壓為220V，則應(yīng)選用匝數(shù)比多大的升壓變壓器和降壓變壓器？

圖2

該問題要求學(xué)習者基于對變壓器工作原理地理解，運用所學(xué)解決實際問題，能很好地檢驗學(xué)習者理解以及應(yīng)用變壓器知識的程度，促使其養(yǎng)成使用電磁感應(yīng)知識分析生活問題的意識與習慣.

2 電磁爐

電磁爐是電磁感應(yīng)知識應(yīng)用于生活中的又一具體實例.電磁爐的發(fā)明給人們更加方便地應(yīng)用電能提供了極大的便利.電磁爐通電后通過電磁感應(yīng)鍋體自己發(fā)熱，在不使用明火的情況下將食物做熟，具有熱量損失小，能量利用率高，安全可靠等優(yōu)點.高中物理電磁感應(yīng)知識教學(xué)中可圍繞電磁爐設(shè)計相關(guān)問題，要求學(xué)習者思考、討論，進一步澄清對電磁感應(yīng)知識的認識與理解，激發(fā)對電磁感應(yīng)知識的熱情.顯然電磁爐以電磁感應(yīng)為工作原理，聯(lián)系電磁感應(yīng)知識可知要想形成渦流，達到一定的熱效應(yīng)需要材料能夠有效匯聚磁感線.同時，為獲得預(yù)期的加熱效果，增大渦流電流，電磁爐的鍋體應(yīng)使用導(dǎo)電性能良好的金屬.

3 無線充電手機

無線充電是當前較為前沿的科技，已被應(yīng)用于手機以及新能源汽車上，大大提高了充電的便利度.高中物理教學(xué)中為學(xué)習者展示無線充電在人們生活中的應(yīng)用，而后要求學(xué)習者思考，為什么沒有導(dǎo)線能夠完成對手機的通電？激發(fā)其對電磁感應(yīng)知識學(xué)習的熱情.在此基礎(chǔ)上為學(xué)習者系統(tǒng)的講解無線充電依據(jù)的原理，展示如圖3所示的示意圖：

圖3

其中發(fā)射線圈安裝在充電底座上，而接受線圈安裝在手機中，交流電通過發(fā)射線圈產(chǎn)生可變磁場，可變磁場通過接收線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流.接收線圈與手機的電池連接，便可完成無線充電.課堂上為使學(xué)習者更好地理解電磁感應(yīng)在無線充電上地應(yīng)用，要求學(xué)習者思考以下問題：(1)在充電底座和手機之間放上幾張白紙能否完成充電？(2)若通電底座與恒定電流相連能否完成無線充電？(3)發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率是否相同？由電磁感應(yīng)原理可知無線充電主要以磁場為媒介，磁場能夠穿過白紙因此充電底座和手機之間放上白紙也能完成無線充電.依據(jù)電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件可知，恒定電流不能產(chǎn)生變化的磁場，也就無法完成無線充電.電磁感應(yīng)并不會改變電流的頻率.

4 延時繼電器

延時繼電器是一種常用的電氣設(shè)備，用于保護線路或其他設(shè)備.延時繼電器工作時無論是接通電源還是斷開電源，都無法使得線路及時斷開或閉合，而是過一段時間后才會動作.高中物理教學(xué)實踐中可結(jié)合生活實例為學(xué)習者講解，使學(xué)習者認識到延時繼電器的重要作用.同時，通過對延時繼電器原理地分析，使其認識到延時繼電器運用了電磁感應(yīng)原理.可將延時繼電器簡化為如圖4所示的結(jié)構(gòu)：

圖4

A、B兩個線圈共同繞在同一鐵芯上，A線圈和電源相連.開關(guān)上連接一彈簧K，DC為觸頭.當S閉合時A因有穩(wěn)定電流流過，產(chǎn)生穩(wěn)定磁場，吸引開關(guān)，DC將導(dǎo)線接通.此時通過B的磁通量未發(fā)生變化，因此不會產(chǎn)生感應(yīng)電流.當斷開S的瞬間，通過線圈B的磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得產(chǎn)生的磁場維持一段時間，過一段時間后電流消失，開關(guān)被彈簧K拉起，DC彈起，線路斷開，以此實現(xiàn)延時功能.教學(xué)實踐中可設(shè)計如下問題與學(xué)習者互動，激活高中物理課堂的同時，使其更加深刻地理解延時繼電器的工作過程：(1)S閉合時鐵芯上端為哪一極？(2)斷開S的瞬間，鐵芯上端為哪一極？若B線圈斷開，其還是否具有延時功能？學(xué)習者回顧學(xué)過的安培定則容易判斷，S閉合時鐵芯上端為磁場的N極.當S斷開的瞬間由楞次定律可知，其產(chǎn)生的感應(yīng)電流和開關(guān)斷開時線圈A的電流方向相同，因此鐵芯的上端仍為N極.當B線圈斷開時因無法產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就不能產(chǎn)生磁場，無法起到延時作用.

5 動圈式話筒

動圈式話筒在人們的生活中非常常見.高中召開的各種會議中都能看到動圈式話筒的身影.動圈式話筒能夠?qū)⑷说穆曇艮D(zhuǎn)化為電信號并通過放大器放大，而后經(jīng)音響發(fā)出，使得聲音被更多的人聽到.課堂上為更好地激發(fā)學(xué)習者的學(xué)習熱情，可要求學(xué)習者列舉生活中應(yīng)用動圈式話筒的場景，而后告知學(xué)習者動圈式話筒是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制成的，并使用多媒體技術(shù)為學(xué)習者展示如圖5所示的動圈式話筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，與學(xué)習者一起分析動圈式話筒是怎樣使用電磁感應(yīng)原理的.

圖5

電磁感應(yīng)在高中物理中占有重要地位，需要學(xué)習者真正的搞清楚電磁感應(yīng)原理，并能夠靈活運用相關(guān)公式進行定量計算.實踐中為提高課堂教學(xué)效率，增強學(xué)習者的學(xué)習體驗，激發(fā)學(xué)習者學(xué)習的主動性應(yīng)積極聯(lián)系生活，認真收集電磁感應(yīng)在生活中應(yīng)用的具體事物，積極查閱相關(guān)資料，搞清其工作原理.課堂上靈活運用多種方法，與學(xué)習者一起剖析電磁感應(yīng)的具體應(yīng)用，進一步加深學(xué)生印象，更好地理解與掌握電磁感應(yīng)知識，高效地完成課堂教學(xué)目標.