法拉第效应(教学指导书)

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(完整版)法拉第电磁感应定律教案

法拉第电磁感应定律★新课标要求(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、ΔΦ、tn E ∆∆Φ=。

3．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式. 4．知道E =BLv sin θ如何推得。

5．会用tnE ∆∆Φ=和E =BLv sin θ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。

★教学方法演示法、归纳法、类比法 ★教学用具：CAI 课件、多媒体电脑、投影仪、投影片。

★教学过程（一)引入新课教师：在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么？学生：穿过闭合电路的磁通量发生变化.教师：在电磁感应现象中,磁通量发生变化的方式有哪些情况? 学生甲：由磁感应强度的变化引起的，即ΔΦ=ΔB ·S 。

学生乙：由回路面积的变化引起的,即ΔΦ=B·ΔS。

学生丙:由磁感应强度和面积同时变化引起的，即ΔΦ=B2S2－B1S1学生丁：概括为ΔΦ=Φ2－Φ1点评：该问题学生通常只能回答出一两种情况，需要教师启发、引导，才能归纳出磁通量变化的各种情形。

在指导学生回答此问题时，重在培养学生的想象能力和概括能力,不宜过多纠缠细节，以免冲淡教学重点。

教师：恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么?学生：电路闭合、有电源。

教师：在电磁感应现象中，既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。

在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。

下面我们就来探讨感应电动势的大小决定因素.（二）进行新课1、感应电动势教师：CAI课件展示出下面两个电路教师：在图a与图b中，若电路是断开的，有无电流？有无电动势？学生:电路断开，肯定无电流,但有电动势。

法拉第效应教案

附：实验数据测量及处理部分
1、根据表1数据，在坐标纸上做出电流强度—偏振角关系直线。

表1 正向电流，从左向右照射的θ-I 关系
2、根据表2数据，在坐标纸上做出电流强度—偏振角关系直线。

表2 正向电流，从右向左照射的θ-I 关系
3、根据表3数据，在坐标纸上做出电流强度—偏振角关系直线。

表3 反向电流，从右向左照射的θ-I 关系
1、从表1与表2的数据对比分析可以看出：在正向电流情况下，二者的数据都随着电流的增大，θ值的变化方向一样，与入射光的方向无关。

2、从表2与表3的数据对比分析可以看出：在同样方向的入射光情况下，二者的数据都随着电流的增大，θ值的变化方向相反，与电流的正负极性有关。

结论：磁旋光效应的旋转方向仅与磁场方向有关，而与光学传播方向的正逆无关。

法拉第效应

A
CR
L2
1
3
R
R
B
E
D
L
2．旋光现象的解释菲涅耳的解释只是唯象理论，它不能说明旋光现象的根本原因，不能回答为什么在旋光介质中二圆偏振光的速度不同。
这个问题必须从分子结构去考虑，即光在物质中传播时，不仅受分子的电矩作用，还要受到诸如分子的大小和磁矩等次要因素的作用。
2．旋光现象的解释
E

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螺线管
输入光束
P1改进型格-汤棱镜
磁致旋
光材料
激光放器2 输出
P2(与P1成 450的格-汤棱镜)

“法拉第电磁感应定律”教学设计

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法拉第效应指导书

法拉第效应实验1845年，法拉第（M.Faraday）在实验中发现，当一束线偏振光通过非旋光性介质时，如果在介质中沿光传播方向加一外磁场，则光通过介质后，光振动（指电矢量）的振动面转过一个角度θ，如图1所示，这种磁场使介质产生旋光性的现象称为法拉第效应或者磁致旋光效应。

自从法拉第发现这一效应以后，人们在许多固体、液体和气体中观察到磁致旋光现象。

对于顺磁介质和抗磁介质，光偏振面的法拉第旋转角θ与光在介质中通过的路程l以及外加磁场磁感应强度在光传播方向上的分量成正比，即有：θ（1）`=l⋅V⋅B其中V为费尔德（Verdet）常数。

对于不同介质，偏振面旋转方向不同，习惯上规定，偏振面旋转绕向与磁场方向满足右手螺旋关系的称为“右旋”介质，其费尔德常数0><V。

V；反向旋转的称为“左旋”介质，费尔德常数0与旋光物质的旋光效应不同，对于给定的物质，法拉第效应中光偏振面的旋转方向仅由磁场的方向决定，而与光的传播方向无关，利用这一特点，可以使光在介质中往返数次而使旋转角度加大。

法拉第效应的简单解释是：线偏振光可以分解为左旋和右旋的两个圆偏振光，无外加磁场时，介质对这两种圆偏振光具有相同的折射率和传播速度，通过l距离的介质后，对每种引起了相同的相位移，因此透过介质叠加后的振动面不发生偏转；当有外磁场存在时，由于磁场与物质的相互作用，改变了物质的光特性，这时介质对右旋和左旋圆偏振光表现出不同的折射率和传播速度。

二者在介质中通过同样的距离后引起不同的相位移，叠加后的振动面相对于入射光的振动面发生了旋转。

这是唯象模型的解释，有关经典理论多年解释可以参考附录内容。

法拉第效应发现后一百多年，并未获得应用，直到六十年代，由于激光和光电子技术的兴起，法拉第效应得到了广泛的应用，用它做成的功能器件主要有：磁光调制器、磁光隔离器、磁光开关、磁光环行器等等。

实验仪器结构1－氦氖激光器 2－控制主机 3－电磁铁 4－偏振检测 5－会聚透镜6－干涉滤光片 7－法布里－珀罗标准具 8－成像透镜 9－读数显微镜10－光功率计选配件：CCD摄像器件、图像采集卡、塞曼效应实验分析软件、监视器。

(完整版)法拉第电磁感应定律教案

第四节法拉第电磁感应定律（教案）教学目标：（一）知识与技能1．让学生知道什么叫感应电动势，知道电路中哪部分相当于电源2．让学生知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量。

3．让学生理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。

4．知道E=BLv sinθ如何推得.(二）过程与方法(1）通过实验，培养学生的动手能力和探究能力。

（2）通过推导导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1、让学生探究影响感应电动势的因素,并能定性地找出感应电动势与磁通量的变化率的关系。

2、会推导导线切割磁感线时的感应电动势的表达式。

教学难点如何设计探究实验定性研究感应电动势与磁通量的变化率之间的关系。

教学用具多媒体电脑、PPT课件、8组探究实验器材（线圈、蹄形磁铁、导线、电流计等）教学过程：课堂前准备将实验器材提前分组发给学生.以便分组实验。

引入新课师:在物理学史上,有这样一位科学家,他是一个贫穷的铁匠的儿子，做过订书学徒，干过非常卑贱的工作，但却取得了非凡的成就。

他用一个线圈和一个磁铁，改变了整个世界。

今天，从美国的阿拉斯加到中国的青藏高原，从北极附近的格陵兰岛,到南极考察站，都里不开他一百多年前的发现，这位科学家是谁?——英国科学家法拉第。

下面大家各小组在重新做一下这一有着划时代意义的实验：（学生做实验)在学生组装实验器材做实验的同时，教师进行巡视,指导。

学生可能出现的情况：组装器材缓慢,接触不好，现象不明显等.教师应加以必要的指导。

师：同学们，我们用一个线圈和一个磁铁竟然使闭合电路中产生了电流,这是多么令人惊奇的发现！根据电路的知识，在这个实验电路中哪一部分相当于电源呢?(学生回答)师:如果你是法拉第,当你发现了电磁感应现象以后，下一步你要进一步研究什么呢？(学生回答)好,下面我们就来探究一下影响感应电动势的因素。

实验十法拉第效应讲义

实验十法拉第效应1845年法拉第(Faraday)在探索电磁现象和光学现象之间的联系时，发现了一种现象：当一束平面偏振光穿过介质时，如果在介质中，沿光的传播方向加上一个磁场，就会观察到光经过样品后偏振面转过一个角度，亦即磁场使介质具有了旋光性，这种现象后来就称为法拉第效应或磁致旋光效应，见图1。

图 1 法拉第效应示意图法拉第效应有许多方面的应用，它可以作为物质结构研究的手段，如根据结构不同的碳氢化合物，其法拉第效应表现的不同来分析碳氢化合物；在半导体物理的研究中，它可以用来测量载流子的有效质量和提供能带结构的知识；在电工技术测量中，它还被用来测量电路中的电流和磁场；特别是在激光技术中，利用法拉第效应的特性，制成了光波隔离器或单通器，这在激光多级放大技术和高分辨激光光谱技术中都是不可缺少的器件。

此外，在激光通讯、激光雷达等技术中，也应用了基于法拉第效应的光频环行器、调制器等。

【实验目的】1.了解法拉第效应原理，区分磁致旋光与自然旋光的不同。

2.掌握光线偏振面旋转角度的测量方法。

3.验证费尔德常数公式，并计算荷质比。

【实验仪器】光源、单色仪、电磁铁及磁场电源、旋光角度测读装置等组成。

【实验原理】1.法拉第效应实验规律当磁场不是非常强时，法拉第效应中偏振面转过的角度，与光波沿介质长度方向所加磁场的磁感应强度B及介质长度D成正比，即式中比例常数V叫做费尔德（Veraet）常数，它由物质和工作波长决定，表征着物质的磁光特性。

表1为几种材料的费尔德常数值。

几乎所有的物质（气体、液体、固体）都存在法拉第效应，不过一般都不显著。

在不同的物质，偏振面旋转的方向可能不同。

设磁场B是由绕在样品上的螺旋线圈产生的。

习惯上规定：振动面的旋转方向和螺旋线圈中电流方向一致，称为正旋(V＞0)；反之，叫做负旋(V＜0)。

表1 几种材料的费尔德常数V（弧分/特斯拉·厘米）2.法拉第效应的旋光性与旋光物质的旋光性的区别对于每一种给定的物质，法拉第旋转方向仅由磁场方向决定，而与光的传播方向无关(不管传播方向与B同向或反向)。

法拉第电磁感应定律教案

法拉第电磁感应定律教案法拉第电磁感应定律⼀、教学⽬标 1．在物理知识⽅⾯要求． (1)通过复习，进⼀步理解感⽣电动势的概念，明确感⽣电动势的作⽤； (2)在复习巩固的基础上，熟练掌握法拉第电磁感应定律． 2．通过本节复习，培养学⽣运⽤物理知识，分析和解决⼀些实际问题的能⼒．⼆、重点、难点分析 1．重点是对法拉第电磁感应定律的进⼀步理解和运⽤； 2．难点是法拉第电磁感应定律的综合运⽤．三、教具投影⽚(或⼩⿊板)．四、主要教学过程 (⼀)复习引⼊新课 1．叙述法拉第电磁感应定律的内容． 2．写出其表达式． ε=BLv 的区别和联系．由图1所⽰，讲清图中各⽰意，引导学⽣共同推导．设在Δt时间内，导体MN以速度v切割磁感线，移动距离为d=vΔt，设MN长为L，这⼀过程中，回路磁通量变化为 ΔФ=Ф2-Ф1 =B(s+d)L-BsL =BLd．根据法拉第电磁感应定律，[:Zxx] 说明：[:ZXX] 上述推导需条件：磁感应强度B、导线切割速度v与长度L三者互相垂直，若上述三垂直中只有⼆垂直，⽽v与B不垂直，设夹⾓为θ，再请全体学⽣推导ε的计算式．教师指点⽅法：将v分解，其中与磁感线平⾏的速度分量没有作⽤，有效切割速度为vsinθ(图2)，因此得： ε=BLvsinθ．指出上式中当θ=90°时，ε=BLvsin90°=BLv． 5．关于ε=BLvsinθ的意义． (1)sinθ的意义是把公式中的B、L、v转化为两两垂直： ①vsinθ=v⊥，是将切割磁感线的速度v分解为垂直于B和L的有效分量； ②Bsinθ=B⊥，是将磁感应强度B分解为垂直于v和L的有效分量； ③Lsinθ=L⊥，是将导体长L等价成垂直于B和v的有效长度．在上述分解和转化的⽅法是等价的，所得结果完全相同． (2)在上式中，若速度v是即时速度，则电动势ε即为即时电动势；若速度v是平均速度，则电动势ε即为平均电动势． (⼆)主要教学过程设计例1 投影⽚．如图3所⽰，宽L=0.5的平⾏长⾦属导轨与⽔平⾯夹⾓θ=37°．与导轨平⾯垂直的匀强磁场磁感应强度B=1.0T．质量=100g的⾦属棒ab垂直两导轨放置，其电阻r=1Ω，与导轨间滑动摩擦因数µ=0.25．两导轨由R=9Ω的电阻在下端相连．导轨及导轨与ab棒接触电阻不计(取sin37° =0.6，cs37°=0.8，g=10/s2)．求： (1)当ab沿轨道向下运动，速度v=10/s时，ab棒运动的加速度． (2)ab棒沿轨道下滑的最⼤速度． (3)ab棒以最⼤速度运动时，重⼒对ab棒做功的功率，ab棒产⽣的电功率以及输出电功率．⾸先留出点时间，让学⽣认真审题、分析和思考，并能写出初步的解答⽅案．对较困难的学⽣，教师可适当引导，然后找两个典型解答，请同学在⿊板上板演． ①ab棒在导轨上下滑时受⼒情况如图4所⽰，其中磁场⼒F=BIL= 当v=10/s时，ab棒运动的加速度⼤⼩是[:学.科.⽹Z.X.X.] ②当ab棒在导轨上运动加速度变为零时，开始做匀速运动，这时ab运动速度有最⼤值．由上述⽅程可知： gsinθ-µcsθ-B2L2v/(R＋r)=0， =16(/s)． ③重⼒做功的功率． P1=gvsinθ=0.1×10×16×0.6=9.6(W)．⾦属棒ab产⽣的电功率输出电功率适当归纳解答本题的思路，然后提出作为导体转动的情况其感⽣电动势应如何求．例2 如图5所⽰，长L=10c的⾦属棒ab在磁感应强度B=2T的匀强磁场中以a端为轴，在垂直磁场⽅向的平⾯内以⾓速度ω=10rad/s做顺时针⽅向的匀速转动．ab两端的电势差是____V，a、b两端________端电势⾼，____端电势低．若ab以中点为轴转动，其它条件不变，ab两端电势差为____V．组织同学审题后，学⽣会发现，本题中⾦属棒ab转动时，棒上各点速率不同．因此欲求其感⽣电动势ε，需要找出⼀个等效点，采⽤求平另外有的同学也可能提出运⽤表达式ε=ΔФ/Δt的⽅法．这时，教师应按同学的思路，找在Δt时间内，棒ab转过的⾓度Δθ=ωΔt，扫过的⾯积ΔS．相应的磁通量变化ΔФ=BΔS．然后利⽤⽅法⼀： (1)ab导体以a端为轴做切割磁感线运动时，导体上各点速度⼤⼩不同．b端速度vb=ωL，a端速度为零．其它各点的速度与该点到a点的距离成正⽐．计算ab切割磁感线产⽣感⽣电动势时的速度可采⽤a、b两点速度的平均值，即 [:ZXX] 若在a、b两端接上外电路，由右⼿定则可知感⽣电流由b端流出，ab作为电源，b端电势⾼．若没有构成闭合电路时，ab两端电势差就是电动势ε． (2)以ab中点为轴转动时，a端、b端电势都⽐中点电势⾼．⽽且a、b 与中点的电动势相等，a、b两点电势相等，电势差为零．四个空依次填：0.1，b，a，0．⽅法⼆：(略) 归纳本题解答思路，提出将本题改造如下．例3 投影⽚．⼀导体圆环的电阻为4Ω，半径为0.05，圆环平⾯垂直匀强磁场，如图6所⽰放置．磁感应强度为4T，两根电阻均为2Ω的导线Oa 和Ob，Oa固定，a端b端均与环接触，Ob以4rad/s 的⾓速度逆时针沿圆环转动．求：当Ob的b端从a端滑过180°时，通过导线Oa中的电流是多少？组织学⽣审题后，学⽣会发现，本题是⾦属导线Oa、Ob绕O轴转动．欲求感⽣电动势ε，应该选⽤哪个表达式会感到困惑．这时可引导学⽣，由于棒上各点速率不同．到底选哪个点合适，可提出等效取平均的⽅法．可仿效例2解法⼀．当然还可以⽤其它⽅法．但因有两根⼜如何？⽅法⼀：导线Ob在磁场中绕着O点旋转，切割磁感线产⽣感应电动势ε不变⽅法⼆：由法拉第电磁感应定律来看，导线Ob在单位时间内扫过的⾯积是： Ob导线b端在圆环上的位置变化，只改变了图7中R1与R2的阻值．由闭合电路欧姆定律，Oa中的电流：当Ob从Oa转180°，有R1=R2=2Ω，代⼊上式路结构变化时的⽅法和步骤，使学⽣在学习这部分内容时，也对电路问题作了⼀定的复习与巩固⼯作．最后提出线圈在磁场中转动时，如何求其感⽣电动势．例4 如图8所⽰，边长为a，总电阻为R的闭合正⽅形单匝线框，放在磁应强度为B的匀强磁场中，磁感线与线框平⾯垂直．当线框由图⽰位置转过180°⾓过程中，流过线框导线横截⾯的电量是多少？学⽣审题后会发现，本题与前三例均不同，这情况感⽣电动势的求法⼀时难以想象出，不过这时可做些提⽰，具体如下：线框在磁场中转动过程中，转到不同位置时，线框中产⽣的感应电动势的即时值不同，因⽽线框中的感应电流也不同．解答本题的关键是如何理解和计算转180°⾓过程中穿过线框的磁通量的变化量．[:学|科|⽹] 可以这样理解：⼀个平⾯有正、反两⾯，从正⾯穿⼊的磁通量设为正值，则从另⼀⾯穿⼊的磁通量就是负值、线框处于如图8所⽰位置时，磁感线从线框⼀⾯穿⼊，磁通量是Ф1=BS=Ba2，转过180°后磁感线从线框的另⼀⾯穿⼊，这时的磁通量就是Ф2=-BS=-Ba2，先后两次穿过线框磁通量的值相等，但正负不同，那么线框转180°过程中磁通量的变化量为 ΔФ=Ф2-Ф1=-Ba2-Ba2=-2Ba2．取绝对值就是2Ba2．由此，可应⽤法拉第电磁感应定律求转180°过程中的平均感应电动势，最后应⽤欧姆定律和电流强度的定义式就可以求通过线框截⾯的电量．设线框转180°所⽤时间为Δt，在这段时间内穿过线框的磁通量的变化量为ΔФ=2Ba2，根据法拉第电磁感应定律可得这⼀过程中平均感应电动势的⼤⼩为根据欧姆定律，Δt时间内线框中平均电流强度为在Δt内流过线框某横截⾯积的电量组织学⽣归纳本类问题的解答思路与⽅法．同时提出前述四例均是磁场恒定，即磁感应强度B为恒⽮量．在有的例题中求感⽣电动势应⽤化时⼜该如何解答呢？请看投影⽚．例5 如图9 所⽰，在⼀个匀强磁场中，有两个⽤粗细相同的同种⾦属导线制成的闭合圆环a和b，它们半径之⽐为2∶1，线圈平⾯与磁场⽅向垂直．如果匀强磁场的磁感应强度随时间均匀增⼤，则a、b环中感应电流之⽐为____，感应电流电功率之⽐为________．给出⼀定时间，让学⽣思考．磁感应强度B随时间均匀变化，在⾯积S不变的情况下，则穿过该⾯积S的磁通量Ф也同样均匀变化．将学⽣引导到这⼀步，问题也就真相⼤⽩了．具体分析解答如下： (1)设⾦属导线单位长电阻为R0，b环的'半径为rb，a环半径为ra，其中ra=2rb．则a、b环导线电阻Ra=4πraR0，Rb=2πrbR0．磁感应强度随时间均匀变化，即磁感应强度变化率不变．磁感应强度随时间均感应电流分别为 (2)感应电流电功率Pa、Pb分别为 a、b的电功率之⽐两个空依次填 2∶1，8∶1．组织同学归纳总结本题的解答思路．提出解答这类问题时应注意的问题．然后提出，在本题中改造⼀下．例如，把线圈(或圆环)的⽅位调整⼀下，可使线圈平⾯与磁场⽅向成θ⾓．在这种情况下，有哪些量发⽣变化？请看投影⽚．例6 如图10所⽰，⼀闭合圆形线圈放在匀强磁场中，线圈的平⾯与磁场⽅向成θ⾓，磁感应强度随时间均匀变化，变化率为⼀定值．在下述办法中⽤哪⼀种可以使线圈中感应电流的强度增加⼀倍 [ ] A．线圈的匝数增加⼀倍 B．把线圈的半径增加⼀倍 C．把线圈的⾯积增加⼀倍 D．改变线圈轴线对磁场的⽅向 E．把线圈的匝数减少到原来的⼀半分析本题有⼀定困难．教师可先给学⽣⼀定时间，思考和讨论⼀下．这样学⽣之间互相启发，可使他们的思路宽⼴些．这时教师及时做出评价，归纳解答的基本思路．⾸先要考虑影响线圈中电流强度的因素，由欧姆定律可得：I=ε/R．由法拉第电磁感应定律可知其中线圈垂直于磁感线的有效⾯积S⊥为 S⊥=πr2csθ．再由电阻定律上式中的S0是线圈导线的横截⾯积，是导线的电阻率．联⽴上述公式可得：上式表明：当磁感应强度均匀变化(即变化率⼀定)时，在闭合线圈导线的截⾯积S0和电阻率不变的条件下，线圈中的电流强度I仅与线圈的半径r和线圈轴线与磁感线⽅向夹⾓的余弦有关．要使I增加⼀倍，只有使r增加⼀倍．因为csθ的最⼤值不能超过1，改变θ的值不能使csθ增加⼀倍．所以本题的正确选项只能是B． (三)课堂⼩结组织学⽣归纳总结法拉第电磁感应定律应⽤的基本思路与⽅法．五、教学说明由于是复习课，故设计安排了较多的内容．⽽且，前后知识的联系有⼀段距离，学⽣可能会感到有些吃⼒，特别是基础较差的学⽣会困难更多．也正因为是这样，教师可在课前作些知识准备．这样可降低难度，学⽣会接受好些．从时间上讲，由于内容量和难度关系，可安排两课时完成．教师在讲述问题时，切不可就题论题，应把重点放在充分发挥学⽣学习的主动性和能动性上．每个问题都应留给学⽣⼀定思考、分析、讨论的时间，教师应允许课上争论，并及时做出评价．这样师⽣共同总结归纳运⽤法拉第电磁感应定律解答问题的基本思路与⽅法．顺便指出，复习课上的例题由于综合性⽐较强，教师可在其中穿插些过渡性知识，以此来进⾏有效的衔接．对于较差的学校，教师可灵活掌握．议本节课后安排⼀节习题课来加以巩固．【法拉第电磁感应定律教案】。

2-3 法拉第效应

三、实验装置
四、实验内容
1. 接通灯源，调整各个部件，使之在同一轴线上（接通电源，预热5分钟，使单色仪输出单色光）（1）调节氦氖激光器使光完全通过纵向放置的电磁铁中心的小孔；（2）调节刻度盘高度，使光斑正好打在光电转换盒的通光孔上，此时旋转刻度盘上的旋钮，可发现光度计读数发生变化； (3) 调数显表灵敏度旋钮在合适位置(顺时针增加，逆时针降低)。灵敏度不同数显表数值跳动的快慢不同（注意：同一波长下选用同一灵敏度）。 (4) 将检偏镜测角手轮顺时针旋到头后，再逆时针旋转两周，按一下角度数显表的清零按钮，使角度显示值为零。 (5) 微动光电流数显表的调零旋钮，使其示值为零。 (6）调节样品测试台，并旋动测试台上的调节旋钮，使样品缓慢转动升起，此时光应完全通过样品； (7) 旋动刻度盘上的按钮，改变刻度盘内偏振片的检偏方向。转动刻度盘，找到光度计示值最小时的角度（此时激光器发出的线偏振光的偏振方向与检偏方向垂直），通过游标盘读取此时的角度Φ 1。
七、实验参考书和网站
• 吴思诚.王祖栓.近代物理实验讲义.北京大学出版社（1995） • 华东师范大学近代物理实验讲义 • 网上资料（/link?url=mTZM1pu6EHF4 HZEEODw0RFwclUvW5qVLL1kh_06LcZ6GTYPOyoTduq FoG7m187NForoYtNIsCNdy791ts35uFD8DPJ2YjjmsXzj MXQ59ivu）（/link?url=nLOrk4XG7Ri4W CalVAdyx3Unqq7Xl35P5jtlp_E0zkWWemGRJqsek7E_77HAVmann QslNL0xJ0shpuAVlPtL7EwXE_0S3PEr233whDguym）
（1）法拉第效应

法拉第效应

从光波在介质中传播的图像看，法拉第效应可以这样理解：一束平行于磁场方向传播的
平面偏振光，可以看作是两束等幅的左旋和右旋偏振光的叠加，左旋和右旋是相对于磁场方
向而言的。介质中受原子核束缚的电子在入射光的两旋转矢量作用下，作稳态的圆周运动。
在与电子轨道平面相垂直的方向上加一个磁场 B，则在电子上将引起径向力��（即洛伦兹力），力的方向决定于光的旋转方向和磁场方向。因此，电子所受的总径向力（��加上束缚力）可以有两个不同的值。轨道半径也可以有两个不同的值。结果，对于一个给定的磁场就
V = K(��2 − ��2�� )−1 K 是透射光波长��、有效的电偶极矩矩阵元、温度和浓度等物理量的函数，但是与入射波长λ无光。这种 V 值随波长而变的现象称为旋光色散。
图一、室温下铈��+3玻璃的旋光色散曲线 1、法拉第效应的经典理论
样品二的波长费尔德常数图如下所示
六、思考题
1、材料的法拉第效应与哪些因素有关？答：磁场强度、光波在介质中走过的路程，材料的费尔德常数。 2、简述本实验测定法拉第转角所采用的实验方法？
答：光通过起偏器后，不同偏振方向的光强不同，与入射光方向平行的偏振光最强，光电流计电流示数最大，通过旋转转检偏测角仪的检偏器来寻早光电流计示数最大的角度记为检偏角，再减去磁场强度为 0 时的检偏角，就可以得到法拉第转角。 3、本实验的法拉第效应和透明磁性材料的法拉第效应有何异同？
40.1
200
32.8
400
24.0
550
16.8
法拉第转角/度 0 7.3 16.1 23.3
表二、样品二在不同波长下法拉第转角—磁场关系关系图

法拉第效应演示实验

实验七法拉第效应演示实验一、实验目的1、了解磁光调制的基本原理及法拉第效应演示仪的基本结构。

2、演示对于给定的样品介质光振动面的旋转角与样品介质的长度及磁感应强度成正比的规律；3、演示磁致旋光与自然旋光的区别，即磁致旋光的方向与磁场的方向有关，而与光的传播方向无关。

二、实验原理当一束平面偏振光穿过一些原来不具有旋光性的介质，且给介质沿光的传播方向加一磁场，就会观察到光经过该介质后偏振面旋转了一个角度，也就是说磁场使介质具有了旋光性。

这种现象就是磁光效应，亦称法拉第效应。

实验表明：在法拉第效应中，光矢量旋转的角度θ与光在介质中通过的距离L及磁感应强度B成正比，即θ＝VBL式中V是表征物质磁光特性的系数（取决于样品介质的材料特性和工作波长），称为费尔德（Veraet）常数。

法拉第效应既是研究物质结构的一种手段，又在很多技术领域（如光通讯技术、电工测量技术、激光光谱技术等）中被利用。

所以法拉第效应实验在高等院校物理实验教学中是一个很有实际意义的实验题目。

本实验装置可以方便直观地演示以上所述的规律。

另外，法拉第效应与自然旋光不同。

在法拉第效应中对于给定的物质，光矢量的旋转方向只由磁场的方向决定，而与光的传播方向无关，即当光线经样品物质往返一周时，旋光角将倍增。

本实验装置还可方便地演示这一现象。

三、实验装置和技术指标1、实验装置结构如图一所示。

图一法拉第效应演示实验装置图装置图说明：l、He－Ne激光器；2、起偏器；3、反射镜；4、反射镜调节钮；5、螺线管线圈；6、螺线管线圈接线柱；7、螺线管水平调节钮；8、反射镜；9、反射镜调节钮；10、检偏器（带角度测量盘）；11、检偏器角度调节钮；12、接收光屏；13、螺线管垂直调节钮；14、激光器径向调节钮；15、螺线管径向调节钮2、技术指标主导轨长：1520 mm光源：氦氖激光，波长632.8 n螺线管：长200mm，匝数2100匝激磁直流电源：输入～220V；输出电压0～30 V，电流0～3 A样品：重火石玻璃棒（两根），尺寸Φ10 100 mm 四、仪器安装按图一所示安装实验仪。

法拉第电磁感应定律-课教案

法拉第电磁感应定律-优质课教案第一章：引言1.1 教案目标：让学生了解电磁感应现象的背景和意义。

激发学生对法拉第电磁感应定律的兴趣。

1.2 教学内容：回顾电流和磁场的基本概念。

介绍电磁感应现象的发现过程。

引出法拉第电磁感应定律的内容。

1.3 教学方法：通过讲述电流和磁场的基本概念，引导学生回顾相关知识。

通过展示电磁感应实验，引起学生对电磁感应现象的兴趣。

通过提问和讨论，激发学生对法拉第电磁感应定律的好奇心。

1.4 教学资源：电流和磁场的基本概念的PPT或黑板。

电磁感应实验器材：磁铁、线圈、电流表等。

1.5 教学步骤：1.5.1 导入：引导学生回顾电流和磁场的基本概念，如电流的定义、磁场的表示等。

通过提问，了解学生对电磁感应现象的初步了解。

1.5.2 讲述：介绍电磁感应现象的发现过程，如法拉第的实验和观察。

解释法拉第电磁感应定律的内容，包括感应电动势的产生条件和大小关系。

1.5.3 展示实验：进行电磁感应实验，展示磁铁靠近线圈时电流的产生。

引导学生观察实验现象，并解释实验结果与法拉第电磁感应定律的关系。

1.5.4 讨论：提问学生对实验现象的观察和理解。

引导学生探讨法拉第电磁感应定律的应用和意义。

第二章：法拉第电磁感应定律的内容2.1 教案目标：让学生理解法拉第电磁感应定律的内容和表达式。

学会运用法拉第电磁感应定律进行简单的问题计算。

2.2 教学内容：回顾法拉第电磁感应定律的表达式。

解释感应电动势的大小和方向的确定方法。

2.3 教学方法：通过讲解和示例，帮助学生理解法拉第电磁感应定律的表达式。

通过练习题和问题解答，培养学生的计算能力和问题解决能力。

2.4 教学资源：法拉第电磁感应定律的PPT或黑板。

练习题和问题解答的教材或习题集。

2.5 教学步骤：2.5.1 讲述：复习法拉第电磁感应定律的表达式，包括感应电动势的大小和方向的确定方法。

通过示例，解释法拉第电磁感应定律在不同情况下的应用。

2.5.2 练习题：给学生发放练习题，让学生独立解答。

牛逼老师的牛逼教案法拉第电磁感应定律

牛逼老师的牛逼教案——法拉第电磁感应定律教学目标：1. 让学生了解法拉第电磁感应定律的发现过程；2. 使学生掌握法拉第电磁感应定律的表述及应用；3. 培养学生的实验操作能力和科学思维。

教学内容：第一章：引言1.1 科学背景：电磁感应现象的发现1.2 科学家的贡献：法拉第、楞次、纽曼等第二章：法拉第电磁感应定律的表述2.1 定律的内容2.2 定律的数学表达式2.3 影响感应电流的因素第三章：实验演示3.1 实验一：电磁感应现象的观察3.2 实验二：感应电流的方向3.3 实验三：感应电动势的测量第四章：应用案例分析4.1 发电机的原理及构造4.2 变压器的原理及构造4.3 电磁感应定律在其他领域的应用第五章：课堂讨论与思考5.1 学生讨论：法拉第电磁感应定律在生活中的实例5.2 思考题：如何提高感应电流的强度？教学方法：1. 采用讲授法，讲解法拉第电磁感应定律的发现过程、表述及应用；2. 利用实验演示，让学生直观地了解电磁感应现象；3. 运用案例分析法，分析法拉第电磁感应定律在实际生活中的应用；4. 组织课堂讨论，培养学生的科学思维和合作能力。

教学评价：1. 课后作业：要求学生完成相关的练习题，巩固所学知识；2. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况；3. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作能力和观察分析能力。

教学资源：1. 教材：法拉第电磁感应定律相关章节；2. 实验器材：发电机、变压器等；3. 多媒体课件：用于讲解和展示法拉第电磁感应定律的相关内容。

教学时间：1. 第一章：45分钟；2. 第二章：45分钟；3. 第三章：90分钟；4. 第四章：60分钟；5. 第五章：30分钟。

教学步骤：第一章：引言1.1 讲解电磁感应现象的发现背景，介绍法拉第等科学家的贡献；1.2 引导学生思考电磁感应现象的意义和价值。

第二章：法拉第电磁感应定律的表述2.1 讲解定律的内容和数学表达式；2.2 分析影响感应电流的因素；2.3 举例说明定律在实际中的应用。

[理化生]牛逼老师的牛逼教案法拉第电磁感应定律

法拉第电磁感应定律第一章：电磁感应现象的发现1.1 科学背景：介绍电磁学的发展历程，奥斯特的电流磁效应实验，法拉第的电磁感应实验。

1.2 教学目标：使学生了解电磁感应现象的发现过程，理解法拉第电磁感应定律的基本原理。

1.3 教学内容：1.3.1 奥斯特的电流磁效应实验：介绍奥斯特实验的现象、原理及其意义。

1.3.2 法拉第的电磁感应实验：介绍法拉第实验的现象、原理及其意义。

1.4 教学方法：通过讲述、实验演示、学生讨论等方式，引导学生理解电磁感应现象的发现过程。

1.5 教学评价：通过课堂提问、学生实验报告等方式评价学生对电磁感应现象的理解程度。

第二章：法拉第电磁感应定律的内容2.1 科学背景：介绍法拉第电磁感应定律的内容及其数学表达式。

2.2 教学目标：使学生掌握法拉第电磁感应定律的内容及其数学表达式。

2.3 教学内容：2.3.1 法拉第电磁感应定律的定义：介绍法拉第电磁感应定律的定义及其意义。

2.3.2 法拉第电磁感应定律的数学表达式：介绍法拉第电磁感应定律的数学表达式及其含义。

2.4 教学方法：通过讲述、公式推导、学生讨论等方式，引导学生掌握法拉第电磁感应定律的内容及其数学表达式。

2.5 教学评价：通过课堂提问、学生作业等方式评价学生对法拉第电磁感应定律的理解程度。

第三章：法拉第电磁感应定律的应用3.1 科学背景：介绍法拉第电磁感应定律在实际应用中的重要性。

3.2 教学目标：使学生了解法拉第电磁感应定律在实际应用中的重要性。

3.3 教学内容：3.3.1 发电机：介绍发电机的原理及其应用。

3.3.2 变压器：介绍变压器的原理及其应用。

3.3.3 电磁感应传感器：介绍电磁感应传感器的工作原理及其应用。

3.4 教学方法：通过讲述、实验演示、学生讨论等方式，引导学生了解法拉第电磁感应定律在实际应用中的重要性。

3.5 教学评价：通过课堂提问、学生实验报告等方式评价学生对法拉第电磁感应定律应用的理解程度。

法拉第效应实验报告计划

法拉第效应一．实验目的1．初步认识法拉第效应的经典理论。

2．初步掌握进行磁光丈量的方法。

二．实验原理1．法拉第效应实验表示，偏振面的磁致偏转能够这样定量描绘：当磁场不是很强时，振动面旋转的角度 F 与光波在介质中走过的行程l 及介质中的磁感觉强度在光的流传方向上的重量B H成正比，这个规律又叫法拉第一费尔得定律，即F VB H l L L1比率系数 V 由物质和工作波长决定，表征着物质的磁光特征，这个系数称为费尔得常数，它与光频和温度相关。

几乎全部的物质都有法拉第效应，但一般都很不明显。

不一样物质的振动面旋转的方向可能不一样。

一般规定：旋转方向与产生磁场的螺线管中电流方向一致的，叫正旋（ V 0 ）反之叫负旋（V0 ）。

法拉第效应与自然旋光不一样，在法拉第效应中，关于给定的物质，偏振面相关于实验室坐标的旋转方向，只由 B 的方向决定和光的流传方向没关，这个光学过程是不行逆的。

光芒来回一周，旋光角将倍增。

而自然旋光则是可逆的，光芒来回一周，积累旋光角为零。

与自然旋光近似，法拉第效应也有色散。

含有三价稀土离子的玻璃，费尔德常数可近似表示为：221V K L L 2t这里 K 是透射光波长t ，有效的电偶极矩阵元，温度和浓度等物理量的函数，可是与入射波长没关。

这类 V 值随波长而变的现象称为旋光色散。

2．法拉第效应的经典理论从光波在介质中流传的图像看，法拉第效应能够这样理解: 一束平行于磁场方向流传的平面偏振光，能够看作是两柬等幅的左旋和右旋偏振光的叠加，左旋和右旋是相关于磁场方向而言的。

介质中受原子核约束的电子在人射光的两旋转电矢量作用下，作稳态的圆周运动。

在与电子轨道平面相垂直的方向上加一个磁场 B ，则在电子大将惹起径向力F M，力的方向决定于光的旋转方向和磁场方向。

所以，电子所受的总径向力能够有两个不一样的值。

轨道半径也能够有两个不一样的值。

结果，关于一个给定的磁场就会有两个电偶极矩，两个电极化率。

法拉第电磁感应定律的教案示例之一

法拉第电磁感应定律的教案示例之一一、教学目标1．在物理知识方面的要求。

(1)掌握导体切割磁感线的情况下产生的感应电动势。

(2)掌握穿过闭合电路的磁通量变化时产生的感应电动势。

(3)了解平均感应电动势和感应电动势的即时值。

2．通过推理论证的过程培养学生的推理能力和分析问题的能力。

3．运用能的转化和守恒定律来研究问题，渗透物理思想的教育。

二、重点、难点分析1．重点是使学生掌握感应电动势和感应电动势与哪些因素有关。

2．在论证过程中怎样运用能的转化和守恒思想是本节的难点。

三、主要教学过程。

（一）引入新课复习提问：在什么情况下，电路中会有感应电流产生？要求学生回答：①电路要闭合②电路的磁通量要发生变化（二）教学过程设计1．设问。

既然会判定感应电流的有无，那么，怎样确定感应电流的强弱呢？既然有感应电流，那么就一定存在感应电动势。

只要能确定感应电动势的大小，根据欧姆定律就可以确定感应电流了。

2．导线切割磁感线的情况。

(1)如图所示，矩形闭合金属线框abcd置于有界的匀强磁场B中，现以速度v匀速拉出磁场，我们来看感应电动势的大小。

在水平方向ab边受到安培力F m=BIl的作用。

因为金属线框是做匀速运动，所以拉线框的外力F的大小等于这个安培力，即F=BIl。

在匀速向外拉金属线框的过程中，拉力做功的功率P=F·v=BIlv。

拉力的功并没有增加线框的动能，而是使线框中产生了感应电流I。

根据能的转化和守恒定律可知，拉力F的功率等于线框中的电功率P＇。

闭合电路中的电功率等于电源电动势ε(在这里就是感应电动势)与电流I的乘积。

显然 Fv=εI，即 BIlv=εI。

得出感应电动势ε=Blv。

(1)式中的l是垂直切割磁感线的有效长度(ab)，v是垂直切割磁感线的有效速度。

(2)当ab边与磁感线成θ角(如图2)做切割磁感线运动时，可以把速度v分解，其有效切割速度v⊥=v·sinθ，那么，公式(1)可改写为：ε=Blvsinθ， (2)这就是导体切割磁感线时感应电动势的公式。

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法拉第效应法拉第效应【摘要】本实验研究了磁致旋光现象，测量了ZK2、ZF7、MR3玻璃的旋光⾓度与磁场⼤⼩的关系并判断出了三个样品的法拉第旋转⽅向；计算了波长为632.8nm 时的费尔德常数；设计了实验进⾏了对于⾃然旋光与法拉第旋光的区分。

【关键词】磁致旋光法拉第效应费尔德常数⾃然旋光1. 引⾔1845年英国物理学家法拉第（1791-1867）发现原本没有旋光性的铅玻璃在磁场中出现旋光性，之中旋光现象后来被称为法拉第效应。

磁光效应是描述在磁场作⽤下，在具有固有磁矩的介质中传播的光其物理性质发⽣变化的现象。

法拉第效应应⽤领域极其⼴泛，可以作为物质结构研究的重要⼿段。

本实验的⽬的是通过实验理解法拉第效应的本质，掌握旋光⾓的基本⽅法，并测量⼏种不同类型材料的旋光⾓，学会计算费尔德常数。

⽐较法拉第旋光以及⾃然旋光的区别。

2. 实验原理介质中原⼦的轨道电⼦具有磁偶极矩µ，有s L m e 2-=µ；磁场作⽤下，⼀个电⼦的磁矩具有势能ψ，有：s L meB B 2=-=ψµ （1） s L 为电⼦轨道⾓动量沿磁场⽅向的分量。

此时若偏振光通过介质时，光⼦与轨道电⼦相互作⽤，电⼦由基态激发。

发⽣能级跃迁时电⼦吸收了光量⼦⾓动量π2h ±；跃迁后电⼦动能不变，势能增加?ψ；对于左旋光⼦： meBh π4+=?ψ (2) 对于右旋光⼦： meBh π4-=?ψ（3）同时光量⼦失去?ψ的能量，⼜由于介质对光的折射率n 为光⼦能量（πω2h ）的函数。

ωωπωd dn m eB n h n n L L 2)()2(-≈?ψ-= （4）ωωπωd dn m eB n h n n R R 2)()2(-≈?ψ-= （5）经过⼀系列的近似得：λλλd dn mc e V 2)(-= （6）实验测量⽤到了倍频法或消光法进⾏了测量，分别介绍如下：（1）倍频法：起偏器做⼩⾓度振动，与不振时相⽐，偏离量θ'；β为F θ为检偏夹⾓；则在检偏后：)(cos 20θβ'±=I I （7） )2c o s 1(s i n 21s i n s i n c o s 2c o s )(c o s 220022t t ωβθωββθβθβ-+='± （8）可由（8）式可知，第⼀项为直流信号；第⼆项为基频信号；第三项为倍频信号。

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