高二物理最新教案-法拉第电磁感应定律右手定则 精品

课题：§14.3 法拉第电磁感应定律§14.4 右手定则
教学目的：
1、掌握法拉第电磁感应定律的内容和内涵，理解它的平均意义和即时意义
2、知道切割磁感线的规律是法拉第电磁感应定律的推论形式
3、正确认识“定律”和“推论”的优越性和局限性
4、会用右手定则判断感应电流的方向
教学重点：理解法拉第电磁感应定律的内容和内涵；用右手定则判断感应电流的方向
教学难点：理解法拉第电磁感应定律的内容和内涵
教学过程：
上节课讲了电磁感应现象，在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？——闭合电路中磁通量发生变化。

闭合电路中要产生持续电流的条件是什么？——电源电动势。

在电磁感应中，有感应电流说明有感应电动势存在，让我们首先来研究感应电动势的产生。

一、感应电动势
⒈定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。

产生感应电动势的那部分导体相当于电源。

练习：分析上节课《电磁感应现象》的实验中哪部分导体相当于电源。

⒉感应电动势和感应电流产生的条件及关系：
⑴在电磁感应现象中，不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量变化，电路中就产生感应电动势。

⑵当电路闭合时，电路中才可能产生感应电流，其强弱取决于感应电动势的大小和闭合电路的电阻。

⑶当电路断开时，电路中没有感应电流，但感应电动势仍存在。

感应电动势的大小跟哪些因素有关呢？下面通过实验研究一下。

实验一：装置如图所示
步骤一：将磁铁迅速插入与慢慢插入螺线管时，观察电流计指针偏转角
度是否不同，反映电流大小有何不同？电动势大小如何？
现象：迅速插入时，指针偏转角大，反映电流大，感应电动势大；慢慢
插入时，指针偏转角小，电流小，感应电动势小。

讨论一：迅速插入与慢慢插入穿过螺线管的磁通量的变化是否相同？
回答：磁通量变化（ΔΦ）相同．
步骤二：换用强磁铁，迅速插入，观察到指针的偏转如何？说明什么？
现象：指针偏转角更大，反映电流更大，电动势更大．
讨论二：以上现象说明，感应电动势的大小由什么因素决定？
回答：由磁通量的变化量ΔΦ的大小和变化的时间Δt 决定，即由磁通量变化的快慢决定。

实验结论：磁通量变化越快，感应电动势越大，在同一电路中，感应电流越大；反之，越小。

精确实验表明：
二、法拉第电磁感应定律
⒈内容：感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．
⒉公式：（感应电动势的大小）E＝k，其中k 为比例常数。

当E、ΔΦ、Δt 都取国际单位时，k ＝1所以有E＝①
若闭合线圈是一个n 匝线圈，相当于n 个电动势为的电源串联，此时E＝n②
注意：
①电动势的单位是V，讨论1V＝1Wb / s 。

②引起ΔΦ的变化有两种原因，即ΔΦ＝BΔS 和ΔΦ＝SΔB，所以E＝也可有两式：即E＝B
和E＝S，其中为面积变化率，为磁感强度变化率。

例题：如图15－16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同的．设在0.5s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
线圈和电流表的总电阻是3Ω，感应电流有多大？
解：磁通量从0增加到1.5×10－5 Wb共用0.5s，所以
△Φ=1.5×10－5 Wb－0=1.5×10－5 Wb，△t=0.5s．
根据(2)式，感应电动势为
电路中电流表和线圈的总电阻R＋r=3Ω，所以闭合电路中的感应电流是
需要说明的是，向线圈中插入磁铁的过程中，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．三、一个重要推论
当部分导体切割磁感线引起磁通量变化时，法拉第电磁感应定律可以这样应用。

如图15－17，矩形导体线框abcd位于匀强磁场中，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，同时也跟磁场的方向垂直．
穿过闭合电路的磁通量变化△Φ是由矩形abcd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，闭合电路所围面积的增量为图15－17中的阴影部分，
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=l v△t
磁通量的变化量就是△Φ=B△S=B l v△t
代入(1)式，得到E=B l v (3)
式中B、l、v的单位分别是韦伯(Wb)、米(m)、米每秒(m／s)．
这个公式表示——
结论：在匀强磁场中，当磁感应强度、导线、导线的运动方向三者互相垂直时，感应电动势等于磁感应强度B、导线长度l、导线运动速度v的乘积．即：E = BLv 。

通过法拉第电磁感应定律，我们能够计算感应电流的大小，那么，电流的方向呢？
如果磁通量的变化是由于导体切割磁感线引起的，感应电流的方向和磁感线方向、导体运动的方向，三者之间有一个便于记忆的关系，这就是——
四、右手定则：伸开右手，使拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使拇
指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．
作业布置：阅读教材；必修教材P99习题。