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1、百度空间“稚子居”整理收集稚言智语志敛于中，中庸为道空间网址：http:/ 4.3 法拉第电磁感应定律编写 薛介忠【教学目标】知识与技能 知道什么叫感应电动势 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 、 t 理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式 知道 E=BLvsin 如何推得 会用 和 E=BLvsin 解决问题tn过程与方法 通过推导到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情感态度与价值观 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唯物主义思想 了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探
2、究精神【重点难点】重点：法拉第电磁感应定律难点：平均电动势与瞬时电动势区别【教学内容】导入新课 在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？在电磁感应现象中，磁通量发生变化的方式有哪些情况？恒定电流中学过，电路中产生电流的条件是什么？在电磁感应现象中，既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。下面我们就来探讨感应电动势的大小决定因素。新课教学 一感应电动势1在图 a 与图 b 中，若电路是断开的，有无电流？有无电动势？电路断开，肯定无电流，但有电动势。2电流大，电动势一定大吗？电流的大小由电动势和电阻共同决定， 电阻一定的情况下，电流越大，表
3、明电动势越大。3图 b 中，哪部分相当于 a 中的电源？螺线管相当于电源。4图 b 中，哪部分相当于 a 中电源内阻？螺线管自身的电阻。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。有感应电动势是电磁感应现象的本质。分析图 4.2-1、4.2-3、4.2-6 、4.2-7 中的电源是哪一部分。百度空间“稚子居”整理收集稚言智语志敛于中，中庸为道空间网址：http:/ 1：在实验中，电流表指针偏转原因是什么? 穿过电 路的 变化 产生 E 感 产生 I 感 .问题 2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系? 由全电路欧姆定律知I= ，当 电路中
4、的总电阻一定时，E 感 越大，I 越大，指针偏转越大。rR问题 3：在图 4.2-2 中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同?磁通量变化相同，但磁通量变 化的快慢不同。教师：磁通量变化的快慢用磁通量的变化率来描述，即单位时间内磁通量的变化量，用公式表示为 。可以发现， 越大，E 感 越大，即感应电动势的大小完全由磁通量的tt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 。这就是法拉第电磁感应定律。t（师生共同活动，推导法拉第电磁感应定律的表达式）设 t1 时刻穿过回路的磁通量为 1，t 2 时刻穿过回路的磁通量为 2
5、，在时间 t=t 2t 1内磁通量的变化量为 = 2 1，磁通量的变化率为 ，感应电动势为 E，则tE=k 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），时间单位是秒（s ），可以证明式中比例系数 k=1，（同学们可以课下自己证明），则上式可写成E= t设闭合电路是一个 n 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比较：磁通量 、磁通量的变化量 、磁通量的变化率 的意义t（1）磁通量 是穿过某一面积的磁感线的条数；磁通量的变化量 =1-2表示磁通量变化的多少，并不涉及这种变化所经历的时间；磁通量的变化率 表
6、示磁通量变化t的快慢。（2）当磁通量很大时，磁通量的变化量 可能很小。同理，当磁通量的变化量 很大时，若经历的时间很长，则磁通量的变化率也可能较小。（3）磁通量 和磁通量的变化量 的单位是 Wb，磁通量变化率的单位是 Wbs。（4）磁通量的变化量 与电路中感应电动势大小没有必然关系，穿过电路的 0 是电路中存在感应电动势的前提；而磁通量的变化率与感应电动势的大小相联系，百度空间“稚子居”整理收集稚言智语志敛于中，中庸为道空间网址：http:/ ，是 -t 图象上某点切线的斜率。t三导线切割磁感线时的感应电动势导体切割磁感线时，感应电动势如何计算呢？如图所示电路，闭合电路一部分导体 ab处于匀强
7、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 t 时间内导体棒由原来的位置运动到 a1b1，这时线框面积的变化量为 S=Lv t穿过闭合电路磁通量的变化量为 =B S=BLv t据法拉第电磁感应定律，得E= =BLvt问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角 ，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=vsin 和平行于磁感线的分量 v2=vcos 。后者不切割磁感线，不产生感应
8、电动势。前者切割磁感线，产生的感应电动势为E=BLv1=BLvsin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）， 指 v 与 B 的夹角。比较：公式 E=n 与 E=BLvsin 的区别与联系t（1）研究对象不同：E=n 的研究对象是一个回路，而 E=BLvsin 研究对象是磁场中运t动的一段导体。（2）物理意义不同：E=n 求得是 t 时间内的平均感应电动势，当 t0 时，则 E 为t瞬时感应电动势；而 E=BLvsin， 如果 v 是某时刻的瞬时速度，则 E 也是该时刻的瞬时感应电动势；若 v 为平均速度，则 E 为平均感应电动势。（3
9、）E=n 求得的电动势是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动势。t整个回路的电动势为零，其回路中某段导体的感应电动势不一定为零。（4）E=BLvsin 和 E=n 本质上是统一的。前者是后者的一种特殊情况。但是，当导t体做切割磁感线运动时，用 E BLvsin 求 E 比较方便；当穿过电路的磁通量发生变化，用 E= 求 E 比较方便。t四反电动势百度空间“稚子居”整理收集稚言智语志敛于中，中庸为道空间网址：http:/ 4.3-3 中，电动机线圈的转动会产生感应电动势。这个电动势是加强了电源产生的电流，还是削弱了电源的电流？是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动？学生讨论后发表见解。
10、教师总结点评。电动机转动时产生的感应电动势削弱了电源的电流，这个电动势称为反电动势。反电动势的作用是阻碍线圈的转动。这样，线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为其它形式的能。讨论：如果电动机因机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？这时应采取什么措施？学生讨论，发表见解。电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。若条件许可，尽可能演示 p13“做一做”，进而得出：I= RE反【典型例题】【例 1】如图所示，有一夹角为 的金属角架，角架所围区域内存在匀强磁场中，磁场的磁感强度为 B，方向与角架所在
11、平面垂直，一段直导线 ab，从角顶 c 贴着角架以速度 v 向右匀速运动，求：(1)t 时刻角架的瞬时感应电动势；(2)t 时间内角架的平均感应电动势？解：（1）E BLv Bv2tant(2) tBSvtBvt112tantan【例 2】有一面积为 S100cm 2 的金属环，电阻为 R0.1，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在 t1 t2 时间内通过金属环的电荷量为 _C(10 2 C)【当堂反馈】教材 p13（1）、（4）【课堂小结】1法拉第电磁感应定律：E=n t2导线切割磁感线时的感应电动势：E=BLvsin ，当 vB 时：E=BLv3电动机转动时产生的感应电动阻碍线圈的转动，I= R反【课后作业】 百度空间“稚子居”整理收集稚言智语志敛于中，中庸为道空间网址：http:/ p1314（2）（3）（5）（6）（7）
