法拉第电磁感应定律教案 3页

二、法拉第电磁感应定律——感应电动势的大小 教学目的: 1.知道什么是感应电动势 ‎2.掌握法拉第电磁感应定律的内容并能应用电磁感应定律进行计算 ‎3．掌握E＝Blv，并能计算E的大小 教学重点:　感应电动势、法拉第电磁感应定律 教学难点:　法拉第电磁感应定律 教学方法:　演示实验、讲授 教学过程:‎ ‎ (一)进行新课 ‎1．感应电动势 在电磁感应现象中，产生的电动势叫做感应电动势。‎ A B C D v O`‎ O D C B A ‎［提问1］闭合电路中产生感应电流的条件是什么？判断下列电路中是否有感应电流？方向如何？‎ 图a 图b ‎［提问2］如果图a中某处断开，是否有电流？与图b原因是否相同？‎ 通过图a、b的比较得出：图a中电路内磁通量发生变化。做切割磁感线运动的导线A相当于一个电源，有电动势E，只要电路闭合，就有感应电流，而图b中导线虽然闭合，但穿过闭合线圈的磁通量没有变化，所以电路中没有感应电流，这就表明电路内本就没有电动势。‎ 由此可见，不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势。‎ 对图a进一步分析：产生感应电动势的那部分导体，相当于电源，E的方向——电源内部是从负极指向正极。即与导体内部感应电流方向相同。‎ ‎2．感应电动势的大小 通过演示实验，引出影响感应电动势大小的因素。‎ ‎［演示实验1］从同一高度以不同速度将磁铁插入或拔出线圈B，让学生观察电流表G指针偏转程度有什么不同。‎ ‎［演示实验2］闭合线圈中部分导线以不同速度切割磁感线。‎ 提出问题：‎ ‎（1）在所做的实验中，电流表G的指针发生偏转的共同原因是什么？‎ ‎（2）观察电流表指针的偏转程度与研究E的大小有什么关系？‎ ‎（由E＝IR总可知，R总一定时，I↑，E↑）‎ ‎（3）用不同的速度将磁铁从同一高度全部插入线圈内，穿过线圈的磁通量变化情况有何相同和不同？（磁通量变化相同，变化快慢不同。）‎ 让学生思考以上三个问题，然后归纳出实验结论。‎ 结论1：无论电路闭合与否，只要穿过回路的磁通量发生变化，就会在导体两端产生感应电动势。2：感应电动势的大小与磁通量的变化快慢，即磁通量的变化率有关 ‎3．法拉第电磁感应定律 内容：电路中的感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比。‎ 表达式1：　　①‎ 由于n匝线圈可以看成n个单匝线圈串联，就像n个电池串联一样故整个线圈的感应电动势为：‎ 表达式2： 　　　②‎ ‎［例题1］如图所示，L是用绝缘导线绕制的线圈，匝数为100，由于截面积不大，可以认为穿过各匝线圈的磁通量是相等的，设在0.5秒内把磁铁的一极插入螺线管，这段时间里穿过每匝线圈的磁通量由0增至1.5×10－5Wb。这时螺线管产生的感应电动势有多大？如果线圈和电流表总电阻是3欧，感应电流有多大？‎ 注意：向线圈插入磁铁的过程中，磁通量的增加不会是完全均匀的，可能有时快些，有时慢些，因此我们这里算出的磁通量变化率实际上是平均变化率，感应电动势和感应电流也都是平均值。‎ ‎4．推论 前面我们研究的是磁场中B发生变化引起感应电动势，如果B不变，按Δφ的要求，B不变必须S变化，所以下面我们从法拉第电磁感应定律来推导切割磁感线运动时感应电动势的大小。‎ a1‎ b2‎ c d v a b 如图，矩形线圈abcd仅次于匀强磁场中，磁感应强度为B，线框平面跟磁感线垂直，线框可动部分ab的长度是l，运动速度的大小是v，速度方向跟ab垂直，同时也跟磁场方向垂直。‎ 这个问题中，穿过闭合回路中的磁通量发生变化是由矩形的面积变化引起的，因此我们先计算Δt时间内的面积变化量ΔS。在Δt时间内，可动部分由位置ab运动到a1b1，闭合电路所包围的面积增量为图中阴影部分，而aa1的长度正好是Δt时间内导体ab运动的距离vΔt，因此 ΔS＝lvΔt Δφ＝BΔS＝B lvΔt 所以：　　③‎ 这个公式表示，在匀强磁场中，当磁感应强度、导线、导线的运动方向三者垂直时，感应电动势等于磁感应强度B、导线长度l、导线运动速度v的乘积。‎ 式中的速度v如果瞬时速度，则求得电动势就是瞬时电动势，如果是平均速度，则求得的E就是平均电动势。‎ 问题：如果导体运动方向与导体本身垂直，但与磁场方向有一个夹角，感应电动势的大小应如何计算？‎ ‎（二）小结 ‎（三）作业布置：课本练习二4.5.6‎