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法拉第电磁感应定律教案0


第四节:法拉第电磁感应定律教案
教学目标 1、知识与技能: (1) 、知道感应电动势,及决定感应电动势大小的因素。 (2) 、 知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量, 并能区别Φ 、 Δ Φ、 (3) 、理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 (4) 、知道 E=BLvsinθ 如何推得。 (5) 、会用 E ? n
?? 解决问题。 ?t

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?? 。 ?t

2、过程与方法 (1) 、经历学生实验,培养学生的动手能力和探究能力。 (2) 、通过推导导线切割磁感线时的感应电动势公式 E=BLv,掌握运用理论知识探究 问题的方法。 3、情感态度与价值观 (1) 、从不同物理现象中抽象出个性与共性问题,培养学生对不同事物进行分析,找 出共性与个性的辩证思想。 (2) 、通过比较感应电流、感应电动势的特点,引导学生把握主要矛盾。 教学重点、法拉第电磁感应定律。 教学难点、感应电流与感应电动势的产生条件的区别。 教学过程 一、复习提问: 1、在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么? 答:穿过闭合回路的磁通量发生变化,就会在回路中产生感应电流。 2、恒定电流中学过,电路中存在持续电流的条件是什么? 答:电路闭合,且这个电路中就一定有电源。 3、在发生电磁感应的情况下,用什么方法可以判定感应电流的方向? 答:由楞次定律或右手定则判断感应电流的方向 二、引入新课 1、问题 1:既然会判定感应电流的方向,那么,怎样确定感应电流的强弱呢? 答:既然有感应电流,那么就一定存在感应电动势.只要能确定感应电动势的大小, 根据欧姆定律就可以确定感应电流了. 2、问题 2:如图所示,在螺线管中插入一个条形磁铁,问 ①、 在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,该电路中是否都有电流?为什么? 答:有,因磁通量有变化 ②、有感应电流,是谁充当电源? 答:由恒定电流中学习可知,对比可知左图中的虚线框部分相当于电源。

a v b R E

a

S v N a

a

r b

E b

r

1

L G b

G

③、上图中若电路是断开的,有无感应电流电流?有无感应电动势? 答:电路断开,肯定无电流,但有电动势。 3、产生感应电动势的条件是什么? 答:回路中的磁通量发生变化. 4、比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件你有什么发现? 答:在电磁感应现象中,不论电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路 中就有感应电动势,但产生感应电流还需要电路闭合,因此研究感应电动势更有 意义。 (情感目标) 本节课我们就来一起探究感应电动势 三、进行新课 (一) 、思考影响感应电动势大小的因素

(1)感应电动势大小跟什么因素有关? (2)演示实验: ①将条形磁铁迅速和缓慢的插入拔出螺线管,记录表针的最大摆幅。 ②迅速和缓慢移动导体棒,记录表针的最大摆幅。 ③迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片,迅速和缓慢的插入拔出螺线管,分别记录 表针的最大摆幅; (3)回答问题: 1、在实验中,电流表指针偏转原因是什么? 2、电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系? 3、在实验中,快速和慢速效果有什么相同和不同? 引导学生分析实验,回答以上问题:穿过电路的Φ 变化 ? 产生 E 感 ? 产生 I 感. 由全电路欧姆定律知 I=
E ,当电路中的总电阻一定时,E 感越大,I 越大,指针偏转越 R?r

大。 磁通量变化相同,但磁通量变化的快慢不同。 可见,感应电动势的大小跟磁通量变化和所用时间都有关,即与磁通量的变化率有 关. 把
?? 定义为磁通量的变化率。 ?t
2

上面的实验,我们可用磁通量的变化率来解释: 实验中,将条形磁铁快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)时,
?? 大,I 感大,E 感大。 ?t

实验结论:电动势的大小与磁通量的变化快慢有关, 磁通量的变化越快电动势越大,磁通量 的变化越慢电动势越小。 (二) 、法拉第电磁感应定律 从上面的实验我们可以发现,
?? 越大,E 感越大,即感应电动势的大小完全由磁通 ?t

量的变化率决定。精确的实验表明:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路磁通量 的变化率成正比,即 E∝ 表达式: E=k
?? 。这就是法拉第电磁感应定律。推导法拉第电磁感应定律的 ?t

?? 在国际单位制中,电动势单位是伏(V) ,磁通量单位是韦伯(Wb) ,时 ?t ?? 设闭合电路是一个 N ?t

间单位是秒(s) ,可以证明式中比例系数 k=1,则上式可写成 E=

匝线圈,且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同,这时相当于 N 个单匝线圈串联而成, 因此感应电动势变为 E=N
?? ?t

1.内容:电动势的大小与磁通量的变化率成正比

2.公式: ε =N

?? ?t

3.定律的理解: ?⑴磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量率的区别Φ 、Δ Φ 、Δ Φ /Δ t ?⑵感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比 ?⑶感应电动势的方向由楞次定律来判断 ?⑷感应电动势的不同表达式由磁通量的的因素决定: ??当Δ Φ =Δ BS 则ε =Δ BS/Δ t ??当Δ Φ =BΔ S 则ε =BΔ S/Δ t 4、特例——导线切割磁感线时的感应电动势 用课件展示如图所示电路,闭合电路一部分导体 ab 处于 匀强磁场中,磁感应强度为 B,ab 的长度为 L,以速度 v 匀速 切割磁感线,求产生的感应电动势? 解析:设在Δ t 时间内导体棒由原来的位置运动到 a1b1,这
3

时线框面积的变化量为Δ S=LvΔ t 穿过闭合电路磁通量的变化量为Δ Φ =BΔ S=BLvΔ t 据法拉第电磁感应定律,得 E=
?? =BLv ?t

这是导线切割磁感线时的感应电动势计算更简捷公式,需要理解 (1)B,L,V 两两垂直 (2)导线的长度 L 应为有效长度 (3)导线运动方向和磁感线平行时,E=0 (4)速度 V 为平均值(瞬时值) ,E 就为平均值(瞬时值) 问题:当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ ,感应电动 势可用上面的公式计算吗?如图所示电路,闭合电路的一部分导体 处于匀强磁场中,导体棒以 v 斜向切割磁感线,求产生的感应电动 势。 解析:可以把速度 v 分解为两个分量:垂直于磁感线的分量 v1=vsinθ 和平行于磁感线的分量 v2=vcosθ 。后者不切割磁感线,不 产生感应电动势。前者切割磁感线,产生的感应电动势为 E=BLv1=BLvsinθ 强调:在国际单位制中,上式中 B、L、v 的单位分别是特斯拉(T) 、米(m) 、米每 秒(m/s) ,θ 指 v 与 B 的夹角。 5、公式比较 与功率的两个公式比较得出 E=Δ Φ /Δ t:求平均电动势 E=BLV : v 为瞬时值时求瞬时电动势,v 为平均值时求平均电动势 课堂练习: 例题 1:下列说法正确的是( D ) A、线圈中磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大 B、线圈中的磁通量越大,线圈中产生的感应电动势一定越大 C、线圈处在磁场越强的位置,线圈中产生的感应电动势一定越大 D、线圈中磁通量变化得越快,线圈中产生的感应电动势越大 例题 2:一个匝数为 100、面积为 10cm2 的线圈垂直磁场放置,在 0. 5s 内穿过它的 磁场从 1T 增加到 9T。求线圈中的感应电动势。解:由电磁感应定律可得 E=nΔ Φ /Δ t① Δ Φ = Δ B×S②由① ②联立可得 E=n Δ B×S/Δ t 代如数值可得E=16V 例题 3、?如图所示,在磁感强度为 0.1T 的匀强磁场中有一个与之垂直的 金属框 ABCD,?框电阻不计,上面接一个长 0.1m 的可滑动的金属丝 ab,已知 金属丝质量为 0.2g,电阻 R=0.2Ω ,不计阻力,求金属丝 ab 匀速下落时的 速度。(4m/s) 【课堂小结】

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