法拉第电磁感应定律.doc

沂水四中 2011 - 2012 学年度第二学期高二、物理 * 选修3-2* 讲案编写： 审核： 周次上课时间2012-2-14课型新授课课题第四节、法拉第电磁感应定律学习目标1、知道感应电动势的概念，以及决定感应电动势大小的因素 2知道反电势的概念及其作用3理解法拉第电磁感应定律的内容，掌握不同条件下感应电动势的表达式(难点) I学习重点法拉第电磁感应定律学习难点感应电动势的求解表达式 教学过程 问题探究一、感应电动势(重点；理解)1、 感应电动势的定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势2、 产生感应电动势的部分导体的电路特点产生感应电动势那部分导体相当于电源，如图45 9甲所示，当向右把线框abcd边从磁场中拉出来的过程中，ab边在做切割磁感线运动。则ab边相当于电源如图4一5 9乙所示，当开关S闭合或断开的瞬间，螺线管B中的磁通量发生变化而使螺线管B及与B相连的整个闭合电路中有感应电流，则螺线管B相当于电源如图45 9丙所示，当条形磁铁插入圆形线框a的过程中，线框a的周围各部分都在切割磁感线,则线框a整体相当于电源3、产生感应电动势的条件a条件：不论电路闭合与否只要穿过它的磁通量发生变化，就会产生感应电动势b理解：产生感应电流必存在感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源，电路断开时没有感应电流，但感应电动势依然存在【典例1】 下列有关感应电动势的说法正确的是 ( ) A只要穿过导体回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电动势产生B有感应电动势，就一定有感应电流 C有感应电流，就一定有感应电动势 D以上说法都不对问题探究二、感应电动势的大小法拉第电磁感应定律1、定律内容 闭合导体回路中感应电动势的大小，跟穿过这一导体回路的磁通量的变化率成正比，即在国际单位制中，E的单位为V，的单位为Wb，t的单位为s2、 对电磁感应定律的五点理解a、感应电动势E的大小取决于穿过闭合导体回路的磁通量的变化率，而与的大小和的大小都没有必然的关系，与导体回路的电阻R也无关；感应电流的大小与E和回路的总电阻R有关b磁通量的变化率是一t图象上某一点切线的斜率c若穿过线圈的磁通量发生变化，且线圈的匝数为n,则感应电动势的表达式为d在高中阶段所涉及的磁通量发生变化有三种方式：一是磁感应强度不变，垂直于磁场的回路面积发生变化，此时；二是垂直于磁场的回路面积不变，磁感应强度发生变化，此时其中叫磁感应强度的变化率，等于Bt图象上某点切线的斜率；三是磁感应强度和线圈的面积均不变，而线圈绕过线圈平面内的某一轴转动，此时 e公式中，若取一小段时间，则E为这段时间内的平均值当磁通量的变化率不是均匀变化时，平均电动势一般不等于初态与末态电动势的算术平均值若趋近于零时，则E为瞬时值此式多用于求电动势的平均值【典例2】一个2 00匝、面积为2 0 cm2的线圈放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成3 0。角，若磁感应强度在00 5 s内由01 T增加到05 T，在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是 Wb，磁通量的平均变化率是 Wbs，线圈中的感应电动势的大小是 V问题探究三、导体切割磁感线时的感应电动势1、 推导过程：如图46 0所示，当导体棒由以ab位置经时间t匀速运动到a1b1位置时，闭合导体回路的面积的变化量，穿过闭合回路的磁通量的变化量，所以如果是n匝线圈的一边在磁场中切割磁感线运动时，有2、 应用此式时应注意的问题 a此式只适用于B，l，V三者相互垂直的情况若不垂直，应求出垂直分量，如图46 1所示，则b此式一般用于求感应电动势的瞬时值，特别是V或l变化的情况c在公式E=Blv或中，l是指有效切割长度如图4 - 62所示，直径为l的半圆形导线垂直切割磁感线运动时，感应电动势，而3、导体不垂直切割磁感线a、，不垂直 1 时的感应电动势的求法. 如图 4 - 63 所示，匀强磁场的磁感应强度为 B，长为 1 的金属棒ab 在垂直于B 的平面内运动，速度 v与1成角，求金属棒ab产生的感应电动势.如图 4 - 64 甲所示，1沿与 v 垂直的方向投影为 ac，其长，可称为有效切割长度，这样就满足，的条件，可得,也可由图 4 - 64 乙，所示的方法，把v沿与1垂直和平行两方向分解，平行分速度对切割磁感线没有贡献，起作用的是垂直分速度，这样也满足，的条件，可得可称为有效切割速度.b、导线的运动方向跟导线长度 1 垂直，但跟磁场方向存在夹角时的感应电动势的求法(即，但不垂直于B)如图 4 - 65 所示，可把速度分解为与B垂直的分速度和平行的分速度不切割磁感线，这样，就满足成立的条件，得也称为有效切割速度.c、对的说明.:不论 v与1 有夹角或与B有夹角(其他都相互垂直)，所产生的感应电动势都可写成，如果 B，1，v 中任意两个量平行，则导体在磁场中运动时不切割磁感线，4、导体棒转切割时的感应电动势 如图 4 - 66 所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，导体棒由位置经过时间以角速度匀速转动到位置时，穿过等效闭合回路的磁通量的变化量，感应电动势【典例3】 例3、如图 4 - 67 所示，金属三角形导轨 COD 上放有一根金属棒 MN，拉动MN，使它以速度 v 向右匀速平动. 若导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体，电阻率相同，则在MN运动过程中闭合电路的 A. 感应电动势保持不变 B. 感应电流逐渐增大 C. 感应电动势逐渐增大 D. 感应电流保持不变问题探究四、反电动势1、反电动势. 如右图所示，当电动机通以如图所示的电流时，线圈受安培力的方向可用左手定则判断，转动方向如图所示. 此时 AE，CD 两边切割磁感线，必有感应电动势产生，感应电动势的方向可用右手定则判断，与原电流的方向反向，故这个电动势为反电动势，它会阻碍线圈的转动. 如果线圈要维持原来的转动，电源就要向电动机提供能量，此时电能转化为其他形的能。2、烧坏电动机的原因 1 如果电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动. 这时就没有了反电动势，电阻很小的线圈直接接在电源两端，电流会很大，很容易烧毁电动机. 2 当电动机所接电源电压比正常电压低很多时，电动机线圈也不转动，无反电动势产生，这时电动机也很容易烧毁.补充：1、区别 2、公式与的对比理解第四节课后检测1穿过一个单匝线圈的磁通量始终为每秒均匀地增加2 Wb，则A线圈中的感应电动势每秒增加2 V B线圈中的感应电动势每秒减小2 VC线圈中的感应电动势始终为2 V D线圈中不产生感应电动势2如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是()A乙和丁B甲、乙、丁 C甲、乙、丙、丁 D只有乙3如图所示，竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设在整个过程中棒始终平动且不计空气阻力，则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是()A越来越大 B越来越小C保持不变 D无法判断4穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系，如图所示，在下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是()A02s B2s4sC4s5s D5s10s5如图所示，将一半径为r的金属圆环在垂直于环面的磁感应强度为B的匀强磁场中用力握中间成“8”字型，并使上、下两圆半径相等如果环的电阻为R，则此过程中流过环的电荷量为()A. B. C0 D.6、如图所示，水平放置的平行金属导轨间距为l，左端与一电阻R相连导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B.金属杆ab垂直于两导轨放置，电阻为r，与导轨间无摩擦现对杆ab施加向右的拉力，使杆ab向右以速度v匀速运动，则()A金属杆中的电流由a到b B金属杆a端的电势高于b端的电势C拉力F DR上消耗的功率P()2R7在匀强磁场中，a、b是两条平行金属导轨，而c、d为串有电流表、电压表的两金属棒，如图所示，两棒以相同的速度向右匀速运动，则以下结论正确的是()A电压表有读数，电流表没有读数B电压表有读数，电流表也有读数C电压表无读数，电流表有读数D电压表无读数，电流表也无读数8如图甲，100匝的线圈，横截面积是0.1m2，线圈两端A、B与一个理想电压表相连线圈中有垂直纸面向里的磁场，磁场的磁感应强度按图乙规律变化，则()A电压表的示数是2V B电压表的示数是2.5VCA点电势高于B点 DB点电势高于A点9如图所示，足