[法拉第电磁感应定律]
秦安一中《物理
3-2》学案
第四章 电磁感应
4.4《法拉第电磁感应定律》
课前预习学案
一、预习目标
(1).知道什么叫感应电动势。
(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、ΔΦ、En
t
二、预习内容
1、什么是感应电动势和反电动势
在电磁感应现象中,当_________________,必产生电动势,这种电动势叫做感应电动势。 2、法拉第电磁感应定律的内容是什么
电路中感应电动势的大小跟______________________成正比,这个规律就叫做法拉第电磁感应定律,其表达式为_________________。 三、提出疑惑
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,电路中存在持续电流的条件是什么?
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。课内探究学案
一、学习目标
(1).理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式,知道E=BLvsinθ如何推得。
(2).会用En
t和E=BLvsinθ解决问题。
学习重难点:
重点:法拉第电磁感应定律的建立和理解 难点:
(1).磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率三者的区别。
(2).理解E=nΔφ/Δt是普遍意义的公式,计算结果是感应电动势相对于Δt时间内的平均值,
而E=BLv是特殊情况下的计算公式,计算结果一般是感应电动势相对于速度v的瞬时值。二、学习过程
探究一:感应电动势
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。
电动势大,电流一定大吗?电流的大小由电动势和电阻共同决定。 图b中,哪部分相当于a中的电源?螺线管相当于电源。 图b中,哪部分相当于a中电源内阻?线圈自身的电阻。
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。
探究二:电磁感应定律
问题1:在实验中,电流表指针偏转原因是什么?
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?
问题3:第一个成功实验中,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?
探究三: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?用CAI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?
三. 反思总结
四 当堂检测
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?(课件展示)
解析:设在Δt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
ΔS=LvΔt
穿过闭合电路磁通量的变化量为
ΔΦ=BΔS=BLvΔt
1
据法拉第电磁感应定律,得
E=t=BLv
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?
教师:让我们进行下面的推导。用CAI课件展示如图所示电路,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。
例题2:下列说法正确的是( )
• 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3:一个匝数为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=nΔΦ/Δt① ΔΦ= ΔB×S②
由① ②联立可得E=n ΔB×S/Δt 代如数值可得E=16V
课后练习与提高
1.法拉第电磁感应定律可以这样表述:闭合电路中感应电动势的大小 ( ) A.跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比 B.跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比 C.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比
D.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比 点评:熟记法拉第电磁感应定律的内容
2.将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处,不发生变化的物理量有 ( ) A.磁通量的变化率 B.感应电流的大小 C.消耗的机械功率 D.磁通量的变化量 E.流过导体横截面的电荷量
点评:插到同样位置,磁通量变化量相同,但用时不同
3.恒定的匀强磁场中有一圆形闭合导线圈,线圈平面垂直于磁场方向,当线圈在磁场中做下列哪种运动时,线圈中能产生感应电流 ( ) A.线圈沿自身所在平面运动 B.沿磁场方向运动
C.线圈绕任意一直径做匀速转动 D.线圈绕任意一直径做变速转动 点评:判断磁通量是否变化
4.一个矩形线圈,在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速运动,当线圈处于如图所示位置时,此线圈( )
A.磁通量最大,磁通量变化率最大,感应电动势最小 B.磁通量最大,磁通量变化率最大,感应电动势最大 C.磁通量最小,磁通量变化率最大,感应电动势最大 D.磁通量最小,磁通量变化率最小,感应电动势最小
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