《法拉第电磁感应定律》导学案

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第四节：法拉第电磁感应定律导学案

（1）、知道感应电动势,及决定感应电动势大小的因素。

（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、（3）、理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。（4）、通过推导导线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv（E=BLvsinθ）（5）、会用E?n??及E=BLv解决问题。?t??。?t法拉第电磁感应定律探究过程。

试验分析、归纳法、类比法、练习稳定

多媒体课件、多媒体电脑、投影仪、检流计、螺线管、磁铁。温故知新1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？2、恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？

3、在恒定电路中，电动势的方向怎样？在电磁感应中是否也存在电动势？课前预习案1．感应电动势：在中产生的电动势在叫做感应电动势。产生电动势的那部分导体相当于。

2．产生感应电动势的条件与产生感应电流的条件有什么不同？3．法拉第电磁感应定律：

（1）内容：。

（2）表达式：对单匝线圈：对多匝线圈：。4．导体棒切割磁感线时感应电动势：

（1）B、L、V两两垂直时：E＝；V与B有夹角θ时：E＝。5．反电动势：课堂探究案（一）感应电动势

合作探究1：感应电动势的概念及产生的条件甲乙

1、问题1：如下图，在螺线管中插入一个条形磁铁，问

①、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,两电路中是否都有电流?为什么?②、甲有感应电流,是谁充当电源?

③、上图中若电路是断开的，有无感应电流？有无感应电动势？2、产生感应电动势的条件是什么？

3、比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件你有什么发现？

（二）、法拉第电磁感应定律

合作探究2：探究影响感应电动势大小的因素

（1）探究目的：感应电动势大小跟什么因素有关？（猜测）（2）探究要求：

①、将条形磁铁迅速和缓慢的插入拔出螺线管，记录表针的最大摆幅。②、迅速和缓慢移动导体棒，记录表针的最大摆幅。③、迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片，迅速和缓慢的插入拔出螺线管，分别记录表针的最大摆幅；（3）、探究问题：

问题1、在试验中，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：在试验中，快速和慢速效果有什么不同？（4）、探究过程

课件展示演示试验。

试验现象：试验中，将条形磁铁快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）时，

??大，I感，E感。?t试验结论:电动势的大小与磁通量的变化有关，磁通量的变化越电动势越大,磁通量的变化

越电动势越小。

合作探究3：法拉第电磁感应定律

确切的试验说明：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比，即E∝这就是法拉第电磁感应定律。

（师生共同活动，推导法拉第电磁感应定律的表达式）（课件展示）E=k

???t??。?tSN在国际单位制中，电动势单位是伏（V），磁通量单位是韦伯（Wb），时间单位是秒（s），可以证明式中比例系数k=1，（同学们可以课下自己证明），则上式可写成E=

设闭合电路是一个N匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都一致，这时相当于N个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为E=

???t1.内容:

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??2.公式:E=N?t3.定律的理解:

⑴磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量率的区别Φ、ΔΦ、ΔΦ／Δt⑵感应电动势的方向由来判断

⑶定律的两种变形式：

?例1、一个100匝的线圈，在0.5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。

?变式1、匝数为n＝200的线圈回路总电阻R＝50Ω，整个线圈平面均Φ/Wb有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量Φ随时间变化的规律如图所

0.15示，求：线圈中的感应电流的大小。

（三）导线切割磁感线时的感应电动势

用课件展示如下图，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）

0.10.10t/s注：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

（2）导线运动方向和磁感线平行时，E=（3）速度V为平均值（瞬时值），E就为（）

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？

用课件展示如下图，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：

（4）公式比较公式比较：（1）E=ΔΦ/Δt：一般用来求平均电动势

（2）E=BLV：v为瞬时值时求瞬时电动势，v为平均值时求平均电动势

例2：如图，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R＝3.0Ω的定值电阻，导体棒ab长＝0.5m，其电阻为r＝1.0Ω，与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，B＝0.4T。现使ab以v＝10m／s的速度向右做匀速运动。

（1）ab中的电流大?ab两点间的电压多大？aNM（2）维持ab做匀速运动的外力多大？

v（3）ab向右运动1m的过程中，外力做的功是多少？电路中产生的热RBr量是多少？bPQ

变式2．如下图，竖直放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R（其余导体部分的电阻都忽略不计）。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试求ab下滑的最大速度vm

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（四）、反电动势

引导学生探讨教材图4.4-3中，电动机线圈的转动会产生感应电动势。这个电动势是加强了电源产生的电流，还是减弱了电源的电流？是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动？

探讨：假使电动机因机械阻力过大而中止转动，会发生什么状况？这时应采取什么措施？

电动机中止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应马上切断电源，进行检查。课堂检测：

1、穿过一个单匝数线圈的磁通量，始终为每秒钟均匀地增加2Wb，则（）

A、线圈中的感应电动势每秒钟增大2VB、线圈中的感应电动势每秒钟减小2VC、线圈中的感应电动势始终为2VD、线圈中不产生感应电动势

2、在南极上空离地面较近处，有一根与地面平行的直导线，现让直导线由静止自由下落，在下落过程

中，产生的感应电动势（）

A、增大B、减小C、不变D、无法判断

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。

4、如下图，用均匀导线做成一个正方形线框，每边长为0.2cm，正方形的一半放

在和线框垂直的向里的匀强磁场中，当磁场的变化为每0.1s增加1T时，线框中感应动势

课后拓展：

1、以下说法正确的是（）

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

2、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。

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.流过导体横截面的电荷量D.磁通量的变化量

4.如图，金属杆ab在匀强磁场中在垂直磁场平面上做绕o点匀速转动，则Uab＝。

5、金属杆ab放在光滑的水平金属导轨上，与导轨组成闭合矩形电路，长L1=0.8m，宽L2=0.5m，回路的总电阻R=0.2Ω，回路处在竖直方向的匀强磁场中，金属杆用水平绳通过定滑轮连接质量M=0.04kg的木块，木块放在水平面上，如图9-2-5所示，磁场的磁感应强度