高中物理 法拉第电磁感应定律教案（1） 新人教版选修3-2

用心 爱心 专心1 法拉第电磁感应定律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 教学目的教学目的 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 教学重点教学重点 感应电动势 法拉第电磁感应定律 教学难点教学难点 法拉第电磁感应定律 教学方法教学方法 演示实验 讲授 教学过程教学过程 一一 进行新课进行新课 1 1 感应电动势 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 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 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 2 感应电动势的大小 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 A A B C D v B CD OO 图 b 图 a 用心 爱心 专心2 a1 b2 c d v a b 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 3 法拉第电磁感应定律 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 t E 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 t nE 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 4 推论 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 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 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 t 时间内的面积变化量 S 在 t 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 t 时间内导体 ab 运动的距离 v t 因此 S lv t B S B lv t 所以 Blv t tBlv t E 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直时 感应电动势等于磁感应强度 B B 导线长度 导线长度 l l 导线运动速度 导线运动速度 v v 的乘积 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