江苏省东台市高中物理第四章电磁感应4.4.1法拉第电磁感应定律（一）导学案新人教版.docx

4.4法拉第电磁感应定律(1)班级 姓名 ， 1课时 使用时间 一 学习目标 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、E=/t。3理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。4知道E=BLvsin如何推得。5会用E=n/t和E=BLvsin解决问题。重点：法拉第电磁感应定律，平均电动势与瞬时电动势区别。难点：法拉第电磁感应定律，平均电动势与瞬时电动势区别。二、自学检测1无论电路闭合与否，只要穿过回路中的 发生变化，就会在导体两端产生 ，产生感应电动势那部分导体就是 2. 电路中感应电动势的大小，与磁通量的变化 ，即跟穿过这一电路的 成正比这就是法拉第电磁感应定律。写成数学表达式为： 3、导体切割磁感线时的感应电动势的公式E= ，是法拉第电磁感应定律的一种特殊情形，也是电磁感应现象中最常用的公式。（1）式中B与L ，V与L ，是V与B的夹角。（2）式中B为匀强磁场的磁感应强度（或在切割导体所在区域大小相同），L为导体在磁场中的有效长度。（3）当V是导体的平均速度时，E是平均感应电动势，当V是导体的瞬时速度时，E是瞬时感应电动势。4、反电动势电动机转动时，线圈中也会产生感应电动势，感应电动势总要削弱电源电动势的作用，我们就把感应电动势称为反电动势；其作用是阻碍线圈的转动。电动机在使用时的注意点： 三、合作探究在电磁感应现象中，闭合电路的电流也应由电动势产生在电磁感应现象中产生的电动势称感应电动势，为了加深理解，请看右图。比较图（a）与图（b），我们不难得出结论：图（b）中的虚线部分相当于图（a）的电池的作用：使电路两端产生电动势，从而让电路内出现电流则图中虚线方框内的部分相当于 任务（一）法拉第电磁感应定律感应电动势的大小感应电动势的大小与哪些因素有关呢？我们先看如右图所示实验：当开关S断开时，在磁铁N插人或拔出的过程中电压表的指针偏转而灵敏电流计的指针不动说明回路中无感应电流但有感应电动势，当回路中开关S闭合时，两表指针均偏转，说明回路闭合时有感应电流也有感应电动势结论1无论电路闭合与否，只要穿过回路中的 发生变化，就会在导体两端产生 ，产生感应电动势那部分导体就是 当磁铁放人其中时，电压表的指针不偏转，当磁铁插人与拔出时，电压表的指针有偏转，当磁铁插人或拔出的速度变大时（即磁通量变化越快时），指针偏转角度 （即感应电动势越大）结论2感应电动势的大小与磁通量的变化 ，即磁通量的 大小有关，就好像加速度大小与速度的变化快慢，即速度的变化率大小有关一样精确的实验表明；电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的 成正比这就是法拉第电磁感应定律。写成数学表达式为： 图2是一个n匝线圈闭合电路，且穿过每个线圈的磁通量的变化率都相同，由于n匝线圈可看成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应为： 1、若由磁场的变化引起，则/t常用 来计算。2、若是由回路面积的变化引起，则/t常 用 来计算。3、感应电量：在t时间内通过电路中某一横截面的电量q= 任务（二）导体平动切割磁感线运动时的感生电动势前面我们研究的是磁场中的磁感应强度B发生变化引起的感应电动势，如果磁场B不变化，按的要求B不变就必须S变化，所以下面我们从法拉第电磁感应定律来推导导体棒切割磁感线运动时，感应电动势的表达式如图3所示，将矩形abcd放在磁感强度为B的匀强磁场中，线框平面跟磁感线垂直，设线框可动部分ab的长度为L以速度向右运动，在时间内由位置ab移到位置a1、b1，这时线框面积的变化量为= ，磁通量变化量 ，代入公式 若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角，则速度垂直磁感线的分量对产生感应电动势有贡献，而速度平行于磁感线的分量对产生感应电动势无贡献，故E的表达式为 如图4所示。式中E的单位为伏特（V），B的单位为特斯拉（T），L 的单位为米（m）， 的单位为米每秒（m/s） 讨论上式的物理意义，特别是强调的含义。说明：1、法拉第电磁感应定律E= n中，表示在t时间内磁通量的平均变化率，E是在t时间内 ，n是线圈的匝数。（ 若均匀变化，则平均感生电动势等于瞬时感生电动势）。2、公式E=BLvsin是法拉第电磁感应定律的一种特殊情形，也是电磁感应现象中最常用的公式。（1）式中B与L ，V与L ，是V与B的夹角。（2）式中B为匀强磁场的磁感应强度（或在切割导体所在区域大小相同），L为导体在磁场中的有效长度。（3）当V是导体的平均速度时，E是平均感应电动势，当V是导体的瞬时速度时，E是瞬时感应电动势。3、/t和是一致的，前者是一般规律，后者是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式。在中学阶段，前者一般用于求平均值，后者用于求瞬时值。4、若切割速度V不变，为恒定值；若切割速度为即时速度，则为瞬时电动势。任务三。反电动势电动机转动时，线圈中也会产生感应电动势，感应电动势总要削弱电源电动势的作用，我们就把感应电动势称为反电动势；其作用是阻碍线圈的转动。教材P16。电动机在使用时的注意点： 【例题1】有一面积为S=100cm2的金属环，电阻R=0 1，环中磁场变化规律如下图所示，磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，通过金属环的电荷量是多少？ 【例题2】如下图所示，是一个水平放置的导体框架，宽度L=150m，接有电阻R=020，设匀强磁场和框架平面垂直，磁感应强度B=040T，方向如图今有一导体棒ab跨放在框架上，并能无摩擦地沿框滑动，框架及导体ab电阻均不计，当ab以v=40m/s的速度向右匀速滑动时，试求：（1）导体ab上的感应电动势的大小（2）回路上感应电流的大小【例题3】如下图所示，有一匀强磁场B=1010-3T，在垂直磁场的平面内，有一金属棒AO，绕平行于磁场的O轴顺时针转动，已知棒长L=020m，角速度=20rad/s，求：金属棒产生的感应电动势有多大？【例题4】如图，边长为a的正方形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动，磁感应强度为B，初始时刻线框所在的平面与磁感线垂直，经过t时间转过1200角，求：线框内感应电动势在时间t内的平均值。四、检测清盘1当线圈中的磁通量发生变化时，则（ ）A线圈中一定有感应电流 B线圈中一定有感应电动势C感应电动势的大小与线圈电阻无关 D如有感应电流，其大小与线圈的电阻有关2闭合电路中产生感应电动势的大小，跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比？（ ）A磁通量 B磁感应强度 C磁通量的变化率 D磁通量的变化量3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4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5一个N匝的圆形线圈，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁场平面成30角，磁感应强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变，下列方法可使线圈中感应电流增加一倍的是（ ）A将线圈匝数增加一倍 B将线圈面积增加一倍C将线圈半径增加一倍 D适当改变线圈的取向6穿过一个单匝数线圈的磁通量，始终为每秒钟均匀地增加2 Wb，则（ ）A线圈中的感应电动势每秒钟增大2 V B线圈中的感应电动势每秒钟减小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7、粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行现使线框以同样大