4.4《法拉第电磁感应定律》--仪

(1) ①求出的是平均感应电动势 E和某段时间 求出的是平均感应电动势, 和某段时间 或某个过程对应； 求出的是瞬时感应电动势， 或某个过程对应； ②求出的是瞬时感应电动势， E和某个时刻或某个位置对应 和某个时刻或某个位置对应. 和某个时刻或某个位置对应 a d v c
(2)①求出的是整个回路的感应电动势； L ①求出的是整个回路的感应电动势； 求出的是某部分导体的电动势。 ②求出的是某部分导体的电动势。回路中 感应电动势为零时， 感应电动势为零时，回路中某段导体的感 b 应电动势不一定为零。 应电动势不一定为零。
3、理解:Φ、△Φ、∆Φ/∆t的意义 、理解 、 、 的意义
物理意义
磁通量Ф 磁通量 穿过回路的磁感 线的条数多少 线的条数多少 穿过回路的磁通 变化了多少 量变化了多少 穿过回路的磁通 穿过回路的磁通 量变化的快慢 与电磁感应关系
无直接关系 产生感应电动 产生感应电动 势的条件 势的条件 决定感应电动 决定感应电动 势的大小 势的大小
解析： =0.5×0.1×0.1/1=0.005V。 解析：（1）E=ΔΦ/Δt=0.5×0.1×0.1/1=0.005V。 (2)当线圈转了1s时 恰好转了90 当线圈转了1s 90° (2)当线圈转了1s时，恰好转了90°，此时线圈的速度 方向与磁感线的方向平行， 段不切割磁感线， 方向与磁感线的方向平行，线圈的BC段不切割磁感线， 所以线圈不产生感应电动势， =0。 所以线圈不产生感应电动势，E=0。
问题3:在实验中， 问题 在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同 在实验中 一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同? 一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同 从条件上看 相同 从结果上看 都产生了E(I) 都产生了 产生的E(I)大小不等 大小不等 产生的
Φ都发生了变化
不同 Φ变化的快慢不同
磁通量变化越快，感应电动势越大。 磁通量变化越快，感应电动势越大。 越快 越大? 越大 磁通量的变化率 磁通量的变化快慢
B∆S E=n 动生电动势） （动生电动势） ∆t

2.垂直于磁场的回路面积 不变 磁感应 垂直于磁场的回路面积S不变 垂直于磁场的回路面积 不变,磁感应 强度B发生变化 发生变化,∆B＝B2-B1,此时： 此时： 强度 发生变化 ＝ 此时
S∆B E=n 感生电动势） （感生电动势） ∆t
例1
如图4-4-2所示，边长为0.1m正方形线圈 所示，边长为 正方形线圈ABCD在大 如图 所示 正方形线圈 在大 小为0.5T的匀强磁场中以 边为轴匀速转动。初始时 的匀强磁场中以AD边为轴匀速转动 小为 的匀强磁场中以 边为轴匀速转动。 刻线圈平面与磁感线平行，经过1s线圈转了 线圈转了90° 刻线圈平面与磁感线平行，经过 线圈转了 °，求： 时间内产生的感应电动势平均值。 （1）线圈在 时间内产生的感应电动势平均值。 ）线圈在1s时间内产生的感应电动势平均值 末时的感应电动势大小。 （2）线圈在 末时的感应电动势大小。 ）线圈在1s末时的感应电动势大小
磁通量变化是电磁感应的根本原因; 磁通量变化是电磁感应的根本原因; 产生感应电动 势是电磁感应现象的本质. 势是电磁感应现象的本质.
观察实验,分析思考 观察实验 分析思考: 分析思考 问题1:在实验中 电流表 问题 在实验中,电流表 在实验中 指针偏转原因是什么? 指针偏转原因是什么 问题2:电流表指针偏转 问题 电流表指针偏转 程度跟感应电动势的 大小有什么关系? 大小有什么关系 问题3:在实验中， 问题 在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈 在实验中 中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同? 中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同
一、感应电动势 1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电 、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电 动势（ ） 动势（E）. 闭合电路中有感应电流，这个电路中就 闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有 感应电动势. 感应电动势. 产生感应电动势的那部分导体相当于电源. 产生感应电动势的那部分导体相当于电源. 相当于电源
4.3 法拉第电磁 感应定律
教 学目标
（一）知识与技能 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Φ、∆Φ、。 3．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 4．知道E=BLvsinθ如何推得。 5．会用法拉第电磁感应定律解决问题。 （二）过程与方法 通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式 E=BLv，掌握运用理论知识探究问题的方法。
（三）情感、态度与价值观 情感、 1．从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培 养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的 辩证唯物主义思想。 2．了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的 科学探究精神。 教学重点 法拉第电磁感应定律。 教学难点 平均电动势与瞬时电动势区别。 教学用具 演示法、归纳法、类比法 多媒体电脑、投影仪、 投影片。
三、导体切割磁感线时的感应电动势 导体切割磁感线时的感应电动势 如图所示闭合线框一部分导体ab长 处于匀强磁场中 处于匀强磁场中， 如图所示闭合线框一部分导体 长l,处于匀强磁场中， 磁感应强度是B 以速度v匀速切割磁感线 磁感应强度是 ，ab以速度 匀速切割磁感线，求产生的感 以速度 匀速切割磁感线， 应电动势 回路在时间t内增大的面积为 内增大的面积为： 回路在时间 内增大的面积为： a a ∆S=Lv∆t × × × × × × 穿过回路的磁通量的变化为： 穿过回路的磁通量的变化为： × × × × × × v G × × × × × × ∆Φ=B∆S =BLv∆t × × × × × × b 产生的感应电动势为： 产生的感应电动势为： b
问题2： 问题 ：电动机线圈在磁场中转动会产生感应电动势 方向怎样? 吗?方向怎样 方向怎样
四、反电动势 问题3：感应电动势是加强了电源产生的电流 还是削 问题 ：感应电动势是加强了电源产生的电流,还是削 弱了电源的电流?是有利于线圈转动还是阻碍了线圈 弱了电源的电流 是有利于线圈转动还是阻碍了线圈 的转动? 的转动 1、定义：电动机转动时产生的感应电动势总要削弱电 、定义：电动机转动时产生的感应电动势总要削弱电 总要削弱 源产生的电流,这个电动势叫反电动势. 这个电动势叫反电动势 源产生的电流 这个电动势叫反电动势
问题： 问题：公式 ①
的区别和联系？ 区别和联系？ 2、联系： 、联系：
∆φ 与公式 ② E = BLv⋅ sinθ E=n ∆t
公式①和公式②是统一的. 公式①和公式②是统一的 (1)公式①中的时间趋近于0时，则E为瞬 公式①中的时间趋近于 时 公式 为瞬 时感应电动势 (2)公式②中v若代表平均速度，则E为平 公式② 若代表平均速度 若代表平均速度， 公式 为平 均感应电动势。 均感应电动势。
4m／s ／
问题1：在P16图4.4-3中, 问题 ： 图 中 电源在电动机线圈中产生电流的方向怎样? 电源在电动机线圈中产生电流的方向怎样 AB边、CD边受力方向怎样 边受力方向怎样? 边 边受力方向怎样 线圈的运动方向怎样? 线圈的运动方向怎样 直流电动机的原理: 直流电动机的原理 导线在磁场中 通电 受安培力而运动. 受安培力而运动
θ
1
θ
θ为v与B夹角 为 与 夹角 v
V2 注意： 注意：
1、导线运动方向和磁感线平行时, E=0 、导线运动方向和磁感线平行时 平行 2、导线的长度L应为有效长度 、导线的长度 应为 应为有效长度
L
v
3、速度v为平均值 瞬时值 E就为平均值 瞬时值 、速度 为平均值 瞬时值), 就为平均值 瞬时值) 为平均值(瞬时值 就为平均值(瞬时值
∆Φ BLv∆t E= = ∆t ∆t
是相对于磁场的速度） 是相对于磁场的速度 = BLv（V是相对于磁场的速度）
三、导体切割磁感线时的感应电动势 导体切割磁感线时的感应电动势 若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁 若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角 导体斜切磁 感线) 感线 B V1 E = BLv = BLv sin
∆Φ ∆t
二、法拉第电磁感应定律 1.内容: 电路中感应电动势的大小，跟穿过这一 内容: 电路中感应电动势的大小， 内容 电路的磁通量 变化率成 磁通量的 电路的磁通量的变化率成正比。
2.公式: 公式: 公式
∆Φ E= ∆t
∆Φ ⇒E = n ∆t
n为线圈的匝数 为线圈的匝数 注意： 取绝对值，不涉及正负， 注意：公式中Δφ取绝对值，不涉及正负，感 应电流的方向另行判断。 应电流的方向另行判断。
思考与讨论 问题1：磁通量大 磁通量变化一定大吗 磁通量变化一定大吗? 问题 ：磁通量大,磁通量变化一定大吗 问题2：磁通量变化大 磁通量的变化率一定大吗 磁通量的变化率一定大吗? 问题 ：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗 磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无 磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无 直接关系:磁通量大 磁通量大(小 零 ， 直接关系 磁通量大 小,零)，磁通量的变化率不一 定大(小 零 磁通量的变化大 磁通量的变化大(小 ， 定大 小,零);磁通量的变化大 小)，磁通量的变化率 不一定大(小 不一定大 小). (可以类比速度、速度的变化和加速度.) 可以类比速度、速度的变化和加速度 可以类比速度
思考: 思考:
问题1 什么叫电磁感应现象？ 问题1：什么叫电磁感应现象？ 利用磁场产生电流的现象 问题2 产生感应电流的条件是什么？ 问题2：产生感应电流的条件是什么？ （1）闭合电路
（2）磁通量变化
问题3：试从本质上比较甲、 问题 ：试从本质上比较甲、乙两电路的异同 S 甲 G 乙 N
产生电动势的那部分导体相当于电源 既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电 既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电 有感应电流 动势。 动势。
2、作用：阻碍线圈的转动. 、作用：阻碍线圈的转动 线圈要维持转动,电源就要向电动机提供电能. 线圈要维持转动,电源就要向电动机提供电能.电能转 化为其它形式的能. 化为其它形式的能.
问题1 在实验中， 问题1：在实验中，电流表指针 偏转原因是什么？ 偏转原因是什么？
Φ变化 变化 产生E ⇒ 产生
⇒ 产生 产生I
问题2 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？ 有什么关系？
E 由I = 知： R+r
总电阻一定时,E越 总电阻一定时 越 越大,指针偏转越 大,I越大 指针偏转越 越大 大.
例2
如图所示，在磁感强度为 如图所示，在磁感强度为0.1T的匀强磁场中有一 的匀强磁场中有一 个与之垂直的金属框ABCD，框电阻不计，上面 ，框电阻不计， 个与之垂直的金属框 接一个长0.1m的可滑动的金属丝 ，已知金属 的可滑动的金属丝ab， 接一个长 的可滑动的金属丝 丝质量为0.2g，电阻R＝0.2 ，不计阻力，求金 ，电阻 ＝ 不计阻力， 丝质量为 属丝ab匀速下落时的速度。 属丝 匀速下落时的速度。 匀速下落时的速度
三、导体切割磁感线时的感应电动势 导体切割磁感线时的感应电动势
匀强磁场
E = BLv
L ⊥ B、L ⊥ v
v与B夹角为θ
两两垂直
v 、 B、 L
E = BLv sin θ
问题： 问题：公式 ①
的区别和联系？ 区别和联系？ 1、区别： 、区别：
∆φ 与公式 ② E = BLv⋅ sinθ E=n ∆t
磁通量变化△Ф
磁通量变化率
ΔΦ/Δt
4、应用:用公式 E = n ∆Φ 、应用
常见情况： 常见情况：
∆t
求E的二种 的二种
1.磁感应强度 不变 垂直于磁场的回路 磁感应强度B不变 磁感应强度 不变,垂直于磁场的回路 面积S发生变化 发生变化,∆S＝ 此时： 面积 发生变化 ＝S2-S1,此时： 此时
2、产生条件：只要穿过电路的磁通量发生变化， 、产生条件：只要穿过电路的磁通量发生变化， 穿过电路的磁通量发生变化 电路中就产生感应电动势。 电路中就产生感应电动势。 3、感应电动势与感应电流： 、感应电动势与感应电流： 只要磁通量变化,电 只要磁通量变化 电 路中就产生感应电动势; 若电路又闭合,电路中就有感 路中就产生感应电动势 若电路又闭合 电路中就有感 应电流. 应电流