2019-2020年高二物理 法拉第电磁感应定律教案 粤教版选修3-2
高中物理第一章电磁感应第四节法拉第电磁感应定律学案粤教版选修3_2
第四节 法拉第电磁感应定律导及意义．一、影响感应电动势大小的因素1．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．产生感应电动势的那部分导体相当于电源．在产生感应电流的电路中，即使电路不闭合，没有感应电流，感应电动势依然存在．2．磁通量的变化率：磁通量的变化率表示磁通量的变化快慢，用ΔΦΔt表示，其中ΔΦ表示磁通量的变化量，Δt 表示变化ΔΦ所用的时间．预习交流1如图所示，半径为r 的金属环绕通过过直径的轴OO ′以角速度ω匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B ，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在转过30°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量是多少？磁通量的变化率呢？答案：12B πr 2 3B ωr 2 解析：磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS sin 30°－0＝12B πr 2 又t ＝θω＝π6ω＝π6ω所以磁通量的变化率为 ΔΦΔt ＝12B πr 2π6ω＝3B ωr 2 二、法拉第电磁感应定律1．内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律．2．表达式：E ＝n ΔΦΔt其中n 为线圈的匝数3．电动势E 的单位： 伏特、符号：V预习交流2速度的变化率叫加速度，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比．感应电动势与磁通量的关系、加速度与速度的关系能否进行类比？答案：可以进行类比．当磁通量大时，磁通量的变化量不一定大；磁通量的变化量大时，磁通量的变化率不一定大．三、感应电动势的另一种表述导体切割磁感线时的电动势：导体在匀强磁场中做切割磁感线运动时，若磁场、导体和运动速度两两垂直，产生的感应电动势的大小等于磁感应强度、切割磁感线的导体长度、导体切割磁感线的速度三者的乘积．数学表达式为E ＝BLv ．若运动速度v 与导体的长度L 之间的夹角为θ，则感应电动势的数学表达式为E ＝BLv sin θ．预习交流3匀强磁场B 中，有一长度为L 的导体棒做切割磁感线运动，速度为v （如图所示），求导体棒产生的感应电动势．答案：BLv一、法拉第电磁感应定律1．在法拉第电磁感应定律中，感应电动势E ＝k ΔΦΔt 与E ＝n ΔΦΔt相比，k 与n 的意义相同吗？请同学们交流探究，得出正确的结论．答案：意义不同．k 是正比例常量，只要式中各物理量的单位之间满足特定的关系，即各量均使用国际单位制，就可使k ＝1，等式就可以写成E ＝ΔΦΔt的形式．这一点与牛顿第二定律F ＝kma 中的k 类似．而n 是线圈的匝数，穿过每匝线圈的磁通量的变化率都相同，所以产生的感应电动势均为ΔΦΔt，由于n 匝线圈间的关系是串联，所以n 匝线圈产生的总电动势应为E ＝n ΔΦΔt． 2．电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比，它跟磁通量与磁通量的变化量有关吗？磁通量、磁通量的变化量与磁通量的变化率间的关系是什么？答案：由E ＝n ΔΦΔt 可知，感应电动势的大小正比于磁通量的变化率ΔΦΔt，而与磁通量Φ、磁通量变化量ΔΦ无关，和加速度a 与Δv Δt、v 、Δv 三者的关系相似．磁通量与时刻对应，磁通量的变化量是两个时刻穿过某个面的磁通量之差，即ΔΦ＝Φ2－Φ1．磁通量的变化量与时间（t 2－t 1）对应；磁通量的变化率是单位时间内磁通量的变化量，计算式是ΔΦ．它们三者之间的关系详见下表：答案：风吹动叶轮转动，叶轮带动磁铁转动，使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电动势，风速越大，产生的感应电动势越大，通过交流电流表就能显示出来．下列说法中正确的是（ ）．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 ．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大C ．线圈放在磁场越强的位置，产生的感应电动势一定越大D ．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势越大答案：D解析：依据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量无关、与磁通量的变化量无关、与匝数和磁通量的变化率成正比．因此，选项A 、B 都是错误的．磁场的强弱与感应电动势也无关，所以，选项C 也是不正确的．线圈中磁通量变化越快意味着线圈的磁通量的变化率越大，依据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，在此条件下线圈中产生的感应电动势越大，故选项D 是正确的．在高中阶段所涉及的磁通量发生变化有三种方式：一是磁感应强度B 不变，垂直于磁场的回路面积发生变化，ΔS ＝|S 2－S 1|，此时E ＝nB ΔS Δt；二是垂直于磁场的回路面积S 不变，磁感应强度发生变化，ΔB ＝|B 2－B 1|，此时E ＝nS ΔB Δt ，其中ΔB Δt叫磁感应强度的变化率，等于B －t 图像上某点切线的斜率；三是磁感应强度和线圈的面积均不变，而是线圈绕通过线圈平面内的某一轴转动，此时E ＝n |Φ2－Φ1|Δt ＝nBS |sin α2－sin α1|Δt．（其中α1、α2为初、末时刻线圈平面与磁场方向的夹角）二、导体棒切割磁感线产生的感应电动势1．感应电动势的表达式E ＝BLv sin α中，L 是指导体棒的长度吗？答案：式中的L 应理解为导体切割磁感线时的有效长度．如图所示，导体切割磁感线的情况应取与B 和v 垂直的等效直线长度．2．导体棒切割磁感线产生的电动势为E ＝BLv sin α，你知道公式E ＝BLv sin α中的α是哪个角吗？若将公式写成BL （v sin α），式中的“v sin α”又有何意义？若将公式写成Bv （L sin α），式中的L sin α又有何意义？答案：当B 与L 垂直，L 与v 垂直，但B 与v 不垂直时，α指B 与v 间的夹角，此时，BLv sin α的实际意义为BL （v sin α）；当B 与v 垂直，v 与L 垂直，但B 与L 不垂直时，α指B 与L 间的夹角，此时，BLv sin α的实际意义为Bv （L sin α）．中学阶段，对B 、L 、v 三者的方向均不垂直的运动情况不予研究．3．若当B 、L 、v 都互相垂直，但导线绕其一端转动时，怎样求导线中的感应电动势？ 答案：导线绕其一端转动时，导线上各点的速度不相等，可求各点速度的平均值，认为导线上各点的速度均等于这一平均速度，然后由公式E ＝BL v 求感应电动势．如图所示，一导线弯成半径为a 的半圆形闭合回路．虚线MN 右侧有磁感应强度为B 的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v 向右匀速进入磁场，直径CD 始终与MN 垂直．从D 点到达边界开始到C 点进入磁场为止，下列结论正确的是（ ）．A ．感应电流大小不变B ．CD 段直导线始终不受安培力C ．感应电动势最大值E max ＝BavD ．感应电动势平均值E ＝14πBav 答案：CD解析：在半圆形闭合回路进入磁场的过程中磁通量不断增加，始终存在感应电流，由左手定则可知CD 边始终受到安培力作用，B 错．有效切割长度如图所示，所以进入过程中L 先逐渐增大到a ，然后再逐渐减小为0，由E ＝BLv 可知最大值E max ＝Bav ，最小值为0，A 错，C 对．平均感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝12B ·πa 22a v＝14πBav ，D 对．公式E ＝n ΔΦΔt 与E ＝BLv sin α的区别一般来说，E ＝n ΔΦΔt求出的是Δt 时间内的平均感应电动势，E 与某段时间或某个过程相对应；E ＝BLv sin α求出的是瞬时感应电动势，E 与某个时刻或某个位置相对应．求某段时间内通过回路横截面的电荷量时，要用到电流的平均值，自然也要用感应电动势的平均值．1．闭合电路中产生的感应电动势大小，跟穿过这一闭合电路的下列物理量成正比的是（ ）．A ．磁通量B ．磁感应强度C ．磁通量的变化率D ．磁通量的变化量答案：C解析：由法拉第电磁感应定律知，电路中产生的感应电动势E ＝n ΔΦΔt．与磁通量的变化率成正比，与磁通量、磁感应强度及磁通量的变化量无直接关系．2．下列说法正确的是（ ）．A ．电路中如果存在感应电动势，那么就一定存在感应电流B ．电路中如果存在感应电流，那么就一定存在感应电动势C ．穿过同一个闭合电路的磁通量的变化量越大，回路中的感应电流越大D ．穿过同一个闭合电路的磁通量变化越快，回路中的感应电流越大答案：BD解析：在电磁感应现象中，只要穿过某一电路的磁通量发生变化，就一定产生感应电动势，这是电磁感应的实质．若电路闭合，则有感应电流产生，若电路不闭合，则无感应电流产生，故A 项错，B 项对．由法拉第电磁感应定律知，电路中的磁通量变化越快，产生的感应电动势就越大，产生的感应电流就越大，故D 项正确．3．一根直导线长0.1 m ，在磁感应强度为0.1 T 的匀强磁场中以10 m/s 的速度匀速运动，则导线中的感应电动势（ ）．A ．一定为0.1 VB ．一定不为零C ．可能为0.01 VD ．最大值为0.1 V答案：CD解析：由法拉第电磁感应定律E ＝BLv sin θ可知，当v 与B 垂直时，E 有最大值，故题中导线中产生的E 最大为0.1×0.1×10 V＝0.1 V ，由于题中未给出θ的具体数值，故E 在0到最大值0.1 V 之间都有可能，故选C 、D ．4．一条长L ＝0.20 m 的直导线在磁感应强度为B 的匀强磁场中，以v ＝3.0 m/s 的速度做切割磁感线运动时，导线中产生了感应电动势，其大小为0.30 V ，若L ，v ，B 三者互相垂直，则B 的大小为（ ）．A ．0.50 TB ．0.20 TC ．0.30 TD ．0.18 T答案：A解析：由E ＝BLv 得B ＝E Lv ＝0.300.20×3.0T ＝0.50 T ． 5．边长l ＝10 cm 的正方形线框abcd ，放置在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面间的夹角θ＝30°，如图甲所示，磁感应强度B 随时间t 变化规律如图乙所示，试求：（1）在0～4 s 内穿过线圈的磁通量的变化量为多少？（2）在0～4 s 内穿过线圈的磁通量的变化率为多少？（3）在t ＝4 s 后将线框abcd 绕ab 边转至线圈平面与磁场方向垂直的位置，则此转动过程穿过线圈的磁通量的变化量为多少？答案：（1）0.01 Wb （2）0.002 5 Wb/s （3）0.015 Wb解析：（1）由Φ＝BS sin θ得磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝S sin θ（B 2－B 1）＝0.12×sin 30°×（3－1）Wb ＝0.01 Wb（2）磁通量的变化率为ΔΦΔt ＝0.014Wb/s ＝0.002 5 Wb/s （3）将线框转动时，由于磁感应强度B 保持不变，则ΔΦ＝B ΔS ，ΔΦ＝B （S 2－S 1）＝3×（0.01－0.01×sin 30°）Wb ＝0.015 Wb.即转动使得穿过线框的磁通量增加了0.015 Wb ．。
物理粤教版高二年级选修3-2第一章第6节法拉第电磁感应定律的应用二教学课件1
（5）计算线框的感应电动势：E=BLv 物体受力平衡时：P电=P外 即：E2/R=F外v 得：E= (F外v R)1/2
还有什么方法？
直流发电机P22例
反电动势 ：E’
演示
反电动势
• 1、判断电源在电动机线圈中产生的电流的方向以及 ab.cd两个边受力的方向. • 2、既然线圈在磁场中转动,线圈中就会产生感应电动 势.感应电动势加强了电源产生的电流,还是削弱了它? 是有利于线圈的转动,还是阻碍了线圈的转动? 电动机转动时产生的感应电动势削弱了电源的电流， 这个电动势称为反电动势。反电动势的作用是阻碍线 圈的转动。这样，线圈要维持原来的转动就必须向电 动机提供电能，电能转化为其它形式的能。
（1）E=BLv
a
F B 安 d （3）电功率： I V
b
F c
I=E/R
F安=BIL
得：F安=B2L2v/R
（2）由受力平衡得： F=F安 得：P=Fv=B2L2v2/R P’=E2/R=B2L2v2/R (4)拉力F的功率P和通过线框电流的电功率P’相等。 电磁感应现象中产生的电能是通过克服安培力做功而 来的，又通过电流做功使电阻发热转变成内能 当物体受力平衡，外力等于安培力时，外力做的功， 就等于感应电路中释放的热量。
3、如果电动机因机械阻力过大而停止转动， 会发生什么情况？这时应采取什么措施？
电动机停止转动，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，应立即切断电源，进行检查。
法拉第电磁感应定律的应用 （二）
电磁流量计
流量（Q）：单位时间内流过的体积。
V
水 d L
设感应电动势为E,磁感应强度为B，测量管截面
内平均流速为v，流量计导管内径为d。
物理粤教版高二年级选修3-2第一章第4节法拉第电磁感应定律教学课件
P1= I1 2R1 =1/9× B2 y2v2R1
1.0
C
B
A x/ m R2 3.0
∴ P1m=1/9× B2 ym2 v2 R1 R1 b =1/9×0.04×1×25×3=1/3 W O
（2） E=Byv∝y 所以E按正弦规律变化 R1 Em =By mv =0.2×1.0×5=1V 3Ω E有=0.707V R并=3×6/9=2 Ω t=x/v=3/5=0.6s a
F.线圈中磁通量变化越快，感应电动势越大
G.线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一 定越大
2：平面闭合线框匝数为n，所围面积为 S ，总电阻为 R ，在时间△ t 内穿过每匝 线框的磁通量变化为Δφ ，则通过导线某 一截面的电量是 （ ） A、 Δφ/R B、 Δφ R /nS D、 n Δφ/R
B
vy
vt
2、如图所示，U 型线框 abcd 处于匀强磁场中，磁场 的磁感强度为B，方向垂直于纸面向内．长度为L 的直 导线MN中间串有一个电压表跨接在ab 与cd 上且与ab 垂直，它们之间的接触是完全光滑的．R为电阻，C为 电容器，现令MN以速度v0 向右匀速运动，用U表示电 压表的读数，q 表示电容器所带电量，C 表示电容器电 容．F 表示对MN 的力．设电压表体积很小，其中线圈 切割磁感线对MN间的电压的影响可以忽略不计．则
法拉第电磁感应定律
1. 法拉第电磁感应定律：
电路中感应电动势的大小，跟穿过这 一电路的磁通 量的变化率成正比。表达式： E =nΔΦ/Δt。 a. 如果磁感应强度B不变，S变化，则有： E=nBΔS/Δt b. 如果闭合电路的S不变,B发生变化，则 有： E=n S ΔB/Δt
c. 如果B和S共同 发生变化，则有： E =nΔ(BS⊥) / Δt 2. 动生电动势大小的计算 a.导体平动时, E=Bl vsinθ θ为B和v 之间的夹角, 若B、v、l 三者两两垂直，则 E=Bl v b. 导体棒以端点为轴,在垂直于磁感应线 的匀强磁场 中匀速转动, E=1/2 Bωl 2
高中物理第四章电磁感应4法拉第电磁感应定律教案选修32
第四节 法拉第电磁感应定律1.教学目标1．理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式。
2．知道公式E ＝Blv 的推导过程。
3．会用E ＝n ΔΦΔt和E ＝Blv 解决问题。
分析前面几节的内容是从感应电流的角度来认识电磁感应现象的。
本节是从感应电流进一步深入到感应电动势来理解的，即研究“决定感应电动势大小的因素”。
教科书在这个问题的处理上并没有通过实验探究，而是以陈述事实的方式，引入法拉第电磁感应定律，即教科书用“在法拉第、纽曼、韦伯等人工作的基础上，人们认识到……感应电动势……成正比”的表述给出了电磁感应定律。
教科书之所以这样处理，是力图通过这一物理规律的教学，充分体现人类认识事物的一种真实图景。
也就是说，物理学中多数定律的得出，并不一定是直接归纳的结果，而是在分析了很多间接的实验事实后被“悟”出来的，并且定律的正确往往也是由它的推论的正确性来证实的。
3.教学重点难点本节教学的重点和难点都是对法拉第电磁感应定律的理解与应用。
导入新课：教学任务1：温故知新，通过问题和图片导入新课。
师生活动：问题导入：【问题1】 每日一题见课件。
学生作答，其他学生补充。
【问题2】 对比两图，观察有何异同？引入新课：在电磁感应现象中，产生感应电流的那部分导体就相当于电源，其所在电路就是内电路，电源的电动势就是感应电动势。
在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势，有感应电动势是电磁感应现象的本质。
因此研究感应电动势比研究感应电流更有意义。
那么感应电动势的大小跟哪些因素有关？这节课要研究感应电动势的大小跟哪些因素有关的问题。
推进新课教学任务2：探究感应电动势的大小跟哪些因素有关。
问题导入：【问题1】上节课我们用实验探究的方法找到了感应电流方向的规律，这节课我们是否可以再用同样的器材来探究感应电动势的大小跟哪些因素有关？【问题2】怎样判断感应电动势的大小？如果不能直接测量，可以用测量哪些量来代替电动势？【问题3】感应电流的方向跟磁通量的变化量有关，那么感应电动势的大小是否也跟磁通量的变化有关，用实验的方法怎样来研究这个问题？学生活动：【学生分组实验探究】将条形磁铁插入线圈中。
高中物理第一章电磁感应第五节电磁感应规律的应用学案粤教版选修3-2
第五节电磁感应规律应用1．法拉第电机是应用了导体棒在磁场中切割磁感线而产生感应电动势原理．2．产生电动势导体相当于电源，此电源与其他局部导体或线框构成了闭合电路，遵从闭合电路欧姆定律．3．在电源内部，感应电流方向是从电源负极流向正极；在外电路中，电流从电源正极经用电器流向负极．预习交流1如图是一个水平放置导体框架，宽度L=0.50 m，接有电阻R=0.20 Ω，磁感应强度B=0.40 T，方向如下图．今有一导体棒ab 横放在框架上，并能无摩擦地沿框滑动，框架及导体棒ab电阻均不计，当ab以v=4.0 m/s速度向右匀速滑动时，试求：电路上感应电流大小．答案：导体棒ab切割磁感线产生感应电动势大小为E＝BLv＝0.40×0.50×4.0 V＝0.80 V，导体棒ab相当于电源，由它对外电路供电，那么由闭合电路欧姆定律得：I＝ER＋r＝,0.20)A＝4.0 A．二、电磁感应中能量1．电磁感应中能量：在由导体切割磁感线产生电磁感应现象中，导体克制安培力做多少功，就有多少其他形式能转化为电能，即电能是通过克制安培力做功转化来．2．电磁感应现象符合能量守恒定律．3．反电动势〔1〕定义：直流电动机模型通电后，线圈因受安培力而转动，切割磁感线产生感应电动势．〔2〕方向：与外加电压方向相反．〔3〕决定因素：电动机线圈转动越快，反电动势越大．预习交流2在有安培力做功电路中，欧姆定律是否依然适用？答案：有安培力做功电路为非纯电阻电路，电路中发生了电能与机械能转化，欧姆定律不再适用．预习交流3同学们，你阅读了教材中与反电动势有关内容后，你认为反电动势与欧姆定律不适用于非纯电阻电路有关吗？答案：有关．设电路中电池电动势为E ，反电动势为E ′，那么电路中总电动势为E －E ′，假设电路中总电阻为R ，由闭合电路欧姆定律可得电路中电流I ＝E －E ′R．所以，由于反电动势存在，回路中电流I ＜E R． 一、法拉第电机学生思考：法拉第电机原理是怎样？答案：法拉第电机原理图如以下图所示．放在磁场中铜盘可以看成是由无数根铜棒组成，这些铜棒就像自行车“辐条〞一样．铜棒一端连在铜盘圆心，另一端连在圆盘边缘．当转动圆盘时，铜棒在两磁极间切割磁感线，铜棒就相当于电源，其中圆心为电源一个极，铜盘边缘为电源另一个极．它可以通过导线对用电器供电．如下图，是法拉第做成世界上第一台发电机模型原理图．将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中a ，b 导线与铜盘中轴线处在同一平面内；转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流．假设图中铜盘半径为L ，匀强磁场磁感应强度为B ，回路总电阻为R ，从上往下看逆时针匀速转动铜盘角速度为ω．那么以下说法正确是〔 〕．A ．回路中有大小与方向做周期性变化电流B ．回路中电流大小恒定，且等于C ．回路中电流方向不变，且从b 导线流进灯泡，再从a 导线流向旋转铜盘D ．假设将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘按正弦规律变化磁场，不转动铜盘，灯泡中也会有电流流过答案：C解析：铜盘在转动过程中产生恒定电流为I ＝BL 2ω2R，选项A 、B 错误．由右手定那么可知铜盘在转动过程中产生电流从b 导线流进灯泡，再从a 导线流向旋转铜盘，选项C 正确．假设将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘按正弦规律变化磁场，不转动铜盘时闭合回路磁通量不发生变化，灯泡中没有电流流过，选项D 错误．1．当导体棒各点切割速度一样时，产生感应电动势用E ＝BLv 来求．2．当导体各局部切割磁感线线速度不同时，取其平均速度．如下图，导体棒绕A 点以角速度ω匀速转动时产生感应电动势大小为E ＝BL v ＝BL ×0＋ωL 2＝12BL 2ω． 二、电磁感应中电路1．如下图，导体棒ab 在切割磁感线过程中电路中会产生感应电流．请分析：〔1〕电路中有电源吗？答案：电路中有电源．〔2〕如果有，哪局部导体相当于电源？答案：导体棒ab 相当于电源．〔3〕又如何确定电源正负极呢？答案：在电源内部电流由负极流向正极，在电源外部由正极流向负极．由右手定那么可知导体棒在向右运动过程中电流由a 端流出，故a 端相当于电源正极，b 端相当于电源负极．2．产生感应电动势局部是电源，其余局部那么为外电路． 试说明图甲、乙所示电路中哪局部导体相当于电源，并画出等效电路．判断a ，b 两点电势上下．答案：图甲中线圈相当于电源，图乙中导体棒相当于电源；根据楞次定律可判断甲图中线圈外电流方向由b →a ．根据右手定那么可判定乙图中棒上电流方向由b →a ．因为在电源内部电流由电源负极流向正极，所以甲图b 点相当于电源正极，a 点相当于电源负极，b 点电势高于a 点电势．乙图a 点相当于电源正极，b 点相当于电源负极．a 点电势高于b 点．等效电路如图．固定在匀强磁场中正方形导线框abcd 边长为L ，其中ab 为一段电阻为R 均匀电阻丝，其余三边均为电阻可以忽略铜线，磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里，现有一段与ab 完全一样电阻丝PQ 架在导线框上，如下图，以恒定速度v 从ad 边滑向bc 边，当PQ 滑过L 3距离时，通过aP 段电阻丝电流是多大？方向如何？ 答案：6BvL 11R方向由P 到a 解析：PQ 在磁场中切割磁感线产生感应电动势，闭合电路中有感应电流，可将电阻丝PQ 视为有内阻电源，电阻丝aP 与bP 并联，且R aP ＝13R ，R bP ＝23R ，画出等效电路图如下图，这样就将问题转化为纯电路问题．根据题意，电源电动势E ＝BvL外电阻R 外＝R aP R bP R aP ＋R bP ＝29R 总电阻R 总＝R 外 ＋r ＝29R ＋R ＝119R 所以电路中总电流为I ＝E R 总＝9BLv 11R根据并联电路分流原理I aP ＝23I ＝6BLv 11R，方向由P 到a ．1．求解电磁感应中电路问题关键是分析清楚哪是内电路，哪是外电路，切割磁感线导体与磁通量发生变化线圈都相当于“电源〞，该局部导体电阻相当于内阻，而其余局部电路那么是外电路．2．解决此类问题根本步骤是：〔1〕由法拉第电磁感应定律与楞次定律或右手定那么确定感应电动势大小与方向．〔2〕画等效电路，感应电流方向就是电源内部电流方向．〔3〕运用闭合电路欧姆定律，结合串、并联电路规律等公式联立求解．三、动生电动势与感生电动势1．什么是动生电动势，你能举例说明吗？答案：由于导体棒做切割磁感线运动，而在导体棒两端产生感应电动势，叫做动生电动势．如下图，当导体棒CD，在磁场中做切割磁感线运动时，CD间就会产生感应电动势．2．动生电动势产生与电路闭合还是断开，有关吗？答案：无关．无论电路闭合还是断开，只要有导体做切割磁感线运动，电路中就有动生电动势产生．当电路闭合，其一局部导体做切割磁感线运动时，电路中有感应电流产生；当电路闭合，整个电路以一样速度做切割磁感线运动时，只产生感应电动势，不产生感应电流．3．什么是感生电动势，你能举例说明吗？答案：闭合电路本身静止，由于穿过闭合电路磁通量发生变化，而产生感应电动势．例如，在如图甲所示闭合电路中，存在如下图垂直纸面向里磁场．当此磁场从T＝0时刻起，按如图乙所示规律变化时，A、B两点间就会产生感生电动势．4．什么是感生电场？感生电场与感生电流关系是什么？怎样确定感生电场方向？答案：如下图，当存在于某空间磁场发生变化时，就会在此变化磁场垂直方向上产生感生电场．当在变化磁场垂直方向上存在闭合导体时，导体中自由电子会在感生电场作用下，定向移动，形成感应电流．当磁场变化时，一定能产生感应电场，但不一定能产生感应电流，因此感应电场方向为此处存在感应电流时，感应电流方向．如下图，固定于水平桌面上金属框架cdef，处在竖直向下匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动．此时abed构成一个边长为L正方形，棒电阻为r，其余局部电阻不计，开场时磁感应强度为B0．〔1〕假设从t＝0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k，同时保持棒静止，求棒中感应电流，并在图上标出感应电流方向；〔2〕在上述〔1〕情况中，始终保持棒静止，当t＝t1时需加垂直于棒水平拉力为多大？〔3〕假设从t ＝0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v 向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，那么磁感应强度应怎样随时间变化〔写出B 与t 关系式〕答案：〔1〕RL 2r电流方向如下图 〔2〕〔B 0＋kt 1〕kL 3r 〔3〕B ＝B 0L L ＋vt解析：〔1〕感应电动势E ＝ΔB Δt S ＝kL 2，感应电流I ＝E r ＝kL 2r，由楞次定律可判定感应电流方向为逆时针．〔2〕t ＝t 1时，B ＝B 0＋kt 1，此时棒所受安培力F ＝BIL ，棒静止时所加水平拉力与棒所受安培力大小相等、方向相反，所以所加外力大小F ′＝F ＝BIL ＝〔B 0＋kt 1〕kL 3r． 〔3〕要使棒中不产生感应电流，应使回路中总磁通量始终保持不变，所以应有BL 〔L ＋vt 〕＝B 0L 2，解得磁感应强度随时间变化规律为B ＝B 0L L ＋vt．动生电动势与感生电动势区别1．产生原因不同2．移动电荷非静电力不同．感生电动势中移动电荷非静电力是感生电场对自由电荷电场力；动生电动势中移动电荷非静电力是导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体方向分力．3．回路中相当于电源局部不同4．判断电流方向方法不同．感生电流由楞次定律判断；动生电流由右手定那么判断，也可由楞次定律判断．5．计算电动势方法不同．感生电动势由E ＝n ΔΦΔt计算；动生电动势通常由E ＝BLv sin θ计算，也可由E ＝n ΔΦΔt计算． 四、电磁感应过程中能量转化1．试分析导体棒切割磁感线产生电能过程中洛伦兹力、安培力、外力做功情况．答案：外力推动导体棒运动，做正功；安培力阻碍导体棒运动，做负功；导体棒中电子所受洛伦兹力整体上不做功，不能通过洛伦兹力将磁场能转化为电能，导体棒克制安培力做功将其他形式能转化为电能．2．安培力做功与电能转化是相对应，你知道安培力做功与电能关系吗？答案：安培力做负功，将其他形式能转化为电能．安培力做正功，会将电能转化为其他形式能，如机械能等．3．学生思考：电磁感应现象中，能量是怎样转化呢？答案：导体棒中电流受到安培力作用，安培力方向与相对运动方向相反，阻碍导体相对运动，导体棒要克制安培力做功，将机械能转化为电能．当产生电流通过用电器后，同时将转化来电能进一步转化成其他形式能．在竖直向下磁感应强度为B 匀强磁场中，有两根水平放置相距L 且足够长平行金属导轨AB 、CD ，在导轨AC 端连接一阻值为R 电阻．一根垂直于导轨放置金属棒ab ，其质量为m ．现用水平细绳跨过定滑轮连接一质量为M 重物拉动金属杆ab ，如下图．假设重物从静止开场下落，且导轨与金属棒电阻、定滑轮质量及一切摩擦均不计，求：〔1〕金属棒最大速度；〔2〕假设重物从静止开场至匀速运动某一时刻，下落高度为h ，求这一过程中电阻R 上产生热量．点拨：物体具有最大速度时，加速度为零，所受合力为零．物体下落时，重力势能减少了，那么，减少重力势能转化为了哪些能？答案：〔1〕MgR B 2L 2 〔2〕Mg [h －(M ＋m )MgR 22B 4L 4] 解析：〔1〕重物M 拉动金属杆运动，切割磁感线产生感应电流，ab 杆将受到水平向左安培力作用，杆速度将逐渐增大，在物体重力与安培力相等时，金属棒到达最大速度．设最大速度为v max ，最大速度时有BIL ＝Mg ，I ＝E R ＝BLv max R ，解得 v max ＝MgR B 2L 2． 〔2〕从静止至匀速之后某时刻，下降高度为h ，由能量转化与守恒可得Mgh ＝12〔M ＋m 〕v 2max ＋Q ， 解得 Q ＝Mg [h －(M ＋m )MgR 22B 4L 4]．求解电磁感应现象中能量守恒问题一般思路1．分析回路，分清电源与外电路．在电磁感应现象中，切割磁感线导体或磁通量发生变化回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，其余局部相当于外电路．2．分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式能量发生了转化．如：31．一闭合线圈，放在随时间均匀变化磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，假设想使线圈中感应电流增强一倍，下述方法可行是〔 〕．A ．使线圈匝数增加一倍B ．使线圈面积增加一倍C ．使线圈匝数减少一半D ．使磁感应强度变化率增大一倍答案：D解析：根据公式E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB Δt S 与I ＝E R可以判断，当线圈匝数增加一倍时，n 变为原来2倍，E 变为原来2倍，但R 也变为原来2倍，即感应电流不变，A 项错误；同理C 项错误；线圈面积增加一倍，半径变为原来2倍，电阻R 也变为原来2倍，但E 变为原来2倍，所以感应电流变为原来2倍，B 项错误；使ΔB Δt增大1倍，E 变为原来2倍，但R 不变，所以感应电流变为原来2倍，D 项正确．2．如下图，水平导轨电阻忽略不计，金属棒ab 与cd 电阻分别为R ab 与R cd ，且R ab ＞R cd ，处于匀强磁场中．金属棒cd 在力F 作用下向右匀速运动．ab 在外力作用下处于静止状态，下面说法正确是〔 〕．A ．U ab ＞U cdB ．U ab ＝U cdC ．U ab ＜U cdD ．无法判断答案：B解析：电源是将非电能转换成电能装置．此题中是通过电磁感应将机械能转化成为电能．cd 作用是电源．ab 那么是外电路中电阻．画出等效电路图，如下图．然后再运用恒定电流知识进展计算．电磁感应问题中经常用到化简为直流电路等效方法．金属棒在力F 作用下向右做切割磁感线运动应视为电源，而c 、d 分别等效为这个电源正、负极，U cd 是电源两极路端电压，不是内电压．又因为导轨电阻忽略不计，因此金属棒ab 两端电压U ab 也等于路端电压，即U cd ＝U ab ，所以应选B 项．3．如以下图所示，闭合开关S ，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用0.2 s ，第二次用0.4 s ，并且两次起始与终止位置一样，那么〔 〕．A ．第一次磁通量变化较大B ．第一次G 最大偏角较大C ．第一次经过G 总电量较多D ．假设断开S ，G 均不偏转，故均无感应电动势产生答案：B解析：将磁铁插到闭合线圈同一位置，磁通量变化量一样，而用时间不同，所以磁通量变化率不同；感应电流I ＝E R ＝ΔΦΔt ·R，感应电流大小不同；流过线圈横截面电荷量q ＝I Δt ＝ΔΦΔtR ·Δt ＝ΔΦR，两次磁通量变化量一样，电阻不变，所以q 与磁铁插入线圈快慢无关．4．如下图，金属杆ab 以恒定速率v 在光滑平行导轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为R 〔恒定不变〕，整个装置放在垂直纸面向里匀强磁场中，以下表达正确是〔 〕．A ．ab 杆中电流与速率v 成正比B ．磁场作用于ab 杆安培力与速率v 平方成正比C ．电阻R 上产生电热功率与速率v 平方成正比D ．外力对ab 杆做功功率与速率v 成正比答案：AC解析：由E ＝BLv 与I ＝E R 得：I ＝BLv R．所以安培力F ＝BIL ＝B 2L 2v R ，电阻上消耗热功率P ＝I 2R ＝B 2L 2v 2R；外力对ab 杆做功功率就等于消耗热功率．A 、C 项正确，B 、D 项错误．5．如以下图所示，在磁感应强度为B ＝0.4 T 匀强磁场中放一个半径r 0＝50 cm 圆形导轨，上面搁有互相垂直两根导体棒，一起以角速度ω＝103 rad/s 逆时针匀速转动，圆导轨边缘与两棒中央通过电刷与外接路连接．假设每半根导体棒有效电阻R 0＝0.4 Ω，外接电阻R ＝3.9 Ω，求：〔1〕每半根导体棒产生感应电动势．〔2〕当电键S 接通与断开时两电表示数〔假定R V →∞，R A →0〕分别为多少？答案：〔1〕50 V 〔2〕S 断开，电压表示数为50 V ，电流表示数为0；S 接通，电压表示数为48.75 V ，电流表示数为12.5 A ．解析：〔1〕每半根导体棒产生感应电动势为E 1＝Br 0v ＝12Br 20ω＝12×0.4×103×〔0.5〕2 V ＝50 V ． 〔2〕两根棒一起转动时，每半根棒中产生感应电动势大小相等，方向一样〔从边缘指向中心〕，总电动势与内电阻分别为E ＝E 1＝50第 11 页 V ，r ＝14R 0＝0.1 Ω． 当电键S 断开时，外电路开路，电流表示数为零，电压表示数等于电源电动势，为50 V ．当电键S 接通时，全电路总电阻为R ′＝r ＋R ＝〔0.1＋3.9〕Ω＝4 Ω由全电路欧姆定律得电流〔即电流表示数〕为I ＝E R ′＝504A ＝12.5 A 此时电压表示数即路端电压为U ＝E －Ir ＝〔50－12.5×0.1〕V ＝48.75 V或U ＝IR ＝12.5×3.9 V＝48.75 V ．。
粤教版高中物理选修3-2第一章第四节法拉第电磁感应定律名师公开课省级获奖课件(55张)
知识点二
导体棒切割磁感线时
的感应电动势 提炼知识 1．导体棒垂直于磁场运动，B、L、v 三者之间两两 垂直时，如图所示，E＝BLv．
2．导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方 向夹角为 θ 时，如图所示，E＝BLvsin θ．
判断正误 (1)公式 E＝BLvsin θ 只适用于部分导体在匀强磁场 中做切割磁感线运动时产生感应电动势的计算．(√) (2)一根直导线长 0.5 m，在磁感应强度为 1 T 的匀强 磁场中以 10 m/s 的速度匀速运动，则导线中产生的感应 电动势一定为 0.5 V．(×)
ΔΦ Δ S Δ Φ 很大 ＝B· Δ t Δt 一面积的磁 ΔΦ 的变化 Wb/s 时， 不 Δ t 通量变化的 Δ Φ SΔ B ΔΦ ＝ 率 Δ t Δt Δt 一定大 快慢 磁通量
表示穿过某
ΔΦ 2.理解法拉第电磁感应定律 E＝n Δt (1)感应电动势 E 的大小决定于穿过电路的磁通量的 ΔΦ 变化率 ，而与 Φ 的大小、Δ Φ 的大小没有必然的联 Δt 系．
如图所示， 两块水平放置的金属板距离为 d， 用导线、 电键 K 与一个 n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上 的均匀变化的磁场 B 中．两板间放一台小压力传感器， 压力传感器上表面绝缘，在其上表面静止放置 一个质量为 m、电量为＋q 的小球．K 断开时 传感器上有示数，K 闭合时传感器上的示数变 为原来的一半．则线圈中磁场 B 的变化情况 和磁通量变化率分别是( )
(3)感应电动势的产生与电路是否闭合、电路如何组 成无关，感应电动势比感应电流更能反映电磁感应现象 的本质．
2．磁通量的变化率． (1)定义：磁通量的变化量跟产生这个变化所用时间
ΔΦ Δ t 表示． 的比值，用________
新课标粤教版3-2选修三1.4《法拉弟电磁感应定律》WORD教案1
法拉第电磁感应定律习题课教案一、 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.e =BLv的区别和联系.4•由「二舟-推导$由图1所示，讲清图中各示意，引导学生共同推导.*L设在△ t 时间内，导体MN 以速度v 切割磁感线，移动距离为d=v △ t ,设MN 长为L ,这 一过程中，回路磁通量变化为△①=①2-①1=B(s+d)L-BsL =BLd.根据法拉第电磁感应定律,说明：上述推导需条件：磁感应强度B 、导线切割速度v 与长度L 三者互相垂直，若上述三垂 直中只有二垂直，而 v 与B 不垂直，设夹角为0，再请全体学生推导e 的计算式.教师指点 方法：将v 分解，其中与磁感线平行的速度分量没有作用，有效切割速度为vsin 0 (图2),△① _BLd_BL 讪At At At= BLv.因此得：£ =BLvsin 0 .團2指出上式中当0 =90° 时，e =BLvsin90 ° =BLv.5.关于e =BLvsin 0的意义.(1)sin 0的意义是把公式中的B L、v转化为两两垂直：①vsin 0 =v」，是将切割磁感线的速度v分解为垂直于B和L的有效分量；②Bsin 0 =B L，是将磁感应强度B分解为垂直于v和L的有效分量；③Lsin 0 =L」，是将导体长L等价成垂直于B和v的有效长度.在上述分解和转化的方法是等价的，所得结果完全相同.(2)在上式中，若速度v是即时速度，则电动势e即为即时电动势；若速度v是平均速度，则电动势e即为平均电动势.(二)主要教学过程设计例1投影片.如图3所示，宽L=0.5m的平行长金属导轨与水平面夹角0 =37° .与导轨平面垂直的匀强磁场磁感应强度B=1.0T .质量m=100g的金属棒ab垂直两导轨放置，其电阻r=1 Q ,与导轨间滑动摩擦因数卩=0.25 .两导轨由R=9Q的电阻在下端相连. 导轨及导轨与ab 棒接触电阻不计(取sin37 ° =0.6 , cos37 ° =0.8 , g=10m/s ).求：(1)当ab沿轨道向下运动，速度v=10m/s时，ab棒运动的加速度.(2)ab棒沿轨道下滑的最大速度.(3)ab棒以最大速度运动时，重力对ab棒做功的功率，ab棒产生的电功率以及输出电功率.首先留出点时间，让学生认真审题、分析和思考，并能写出初步的解答方案.对较困难的学生，教师可适当引导，然后找两个典型解答，请同学在黑板上板演.图4①ab棒在导轨上下滑时受力情况如图4所示，其中磁场力F=BIL=,摩擦力£=HN= 吨口科扌崩牛顿第二定律，在沿轨道方向上B3I?V当v=10m/s时，ab棒运动的加速度大小是a = - cos 9——；—(R+r)ml 3 x 0.53 X 10 『= [10X 0 6-0.25X 10X O.g- ------------- = 1.5 (m/s(9 +1) x 0.1② 当ab 棒在导轨上运动加速度变为零时，开始做匀速运动，这时 值.由上述方程可知：2 2mgsin 0 -mcos0 -B L v/(R + r)=0 ,a m^anfl^corf)(R+r) 0.1 X 10(0.6 - 0.25X 08)(9 +1) 加以，％=16(m/s).③ 重力做功的功率.P i =mgvsin 0 =0.1 x 10X 16X 0.6=9.6(W).金属棒ab 产生的电功率输出电功率二-——适当归纳解答本题的思路，然后提出作为导体转动的情况其感生电动势应如何求.例2如图5所示，长L=10cm 的金属棒ab 在磁感应强度 B=2T 的匀强磁场中以a 端为轴, 在垂直磁场方向的平面内以角速度3 =10rad/s 做顺时针方向的匀速转动. ab 两端的电势差是 ____ V , a 、b 两端 __________ 端电势高， ______ 端电势低.若ab 以中点为轴转动，其它条件 不变，ab 两端电势差为 ________ V .组织同学审题后，学生会发现，本题中金属棒 ab 转动时，棒上各点速率不同•因此欲求其感生电动势£,需要找出一个等效点，采用求平均的方法.这时采州表达式$ =BLv.另外有的同学也可能提出运用表达式£ =△①/ △ t 的方法.这时，教师应按同学的思路，找在△ t 时间内，棒ab 转过的角度△ 0 =3 △ t ，扫过的面积△ S .相应的磁通量变化 △①=B △ S .然后利用△E BASS = ----- = -----△t Atab 运动速度有最大p 2=IE ^(BL V J 5 (1X0.5X16)= 6.4(W).1X0.5X16~~X 9 二 5,8眄X图5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v b=3 L, 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“苇—斗叫沁的感生电动势厶££1 a1£=BL V=-BL2G)x 2X0,12X10= 0 1(V).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 & .(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4Q ,半径为0.05m,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2Q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？XXX Xx~、BX / X X、°、)/b XaX X x X團6[来源:Z&XX&]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&，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&不变£ = Blv.其中v = ^^ = B* 11(0 /2 = 4XQ,05a X4/2 = 0 02(V).2方法二：由法拉第电磁感应定律来看，导线AS _尼磁感应强度B是定值，由法拉第电磁感应定律£ ~ = ^ AS 所以感应电动势E =B一= BR J(0 / 2 = 002(V).*讥Ob在单位时间内扫过的面积是:團7Ob 导线b 端在圆环上的位置变化， 只改变了图7中R 与R 2的阻值.由闭合电路欧姆定 律，Oa 中的电流：Ri + R-a当Ob 从Oa 转180。
高中物理第一章电磁感应第4节法拉第电磁感应定律教案粤教版选修3_2
第4节法拉第电磁感应定律本节教材分析三维目标（一）、知识与技能1、知道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，并能对“磁通量的变化量”、“磁通量的变化率”进行区别；3、理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式；4、会用法拉第电磁感应定律解答有关问题；5、会计算导线切割磁感线时感应电动势的大小；（二）过程与方法通过学生实验，培养学生的动手能力和探究能力．（三）情感态度与价值观培养学生对实际问题的分析与推理能力。
培养学生的辨证唯物注意世界观，尤其在分析问题时，注意把握主要矛盾．教学重点学生动手探究磁是否能生电及怎样才能生电。
教学难点引导学生按照探究步骤独立完成一个较为完整的探究过程。
教学建议理解和应用法拉第电磁感应定律，教学中应该使学生注意以下几个问题：⑴要严格区分磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率这三个概念．⑵求磁通量的变化量一般有三种情况：当回路面积不变的时候，；当磁感应强度不变的时候，；⑶ E是时间内的平均电动势，一般不等于初态和末态感应电动势瞬时值的平均值，即：⑷注意课本中给出的法拉第电磁感应定律公式中的磁通量变化率取绝对值，感应电动势也取绝对值，它表示的是感应电动势的大小，不涉及方向．⑸公式表示导体运动切割磁感线产生的感应电动势的大小，是一个重要的公式．要使学生知道它是法拉第电磁感应定律的一个特殊形式，当导体做切割磁感线的运动时，使用比较方便．使用它计算时要注意B、L、v这三个量的方向必须是互相垂直的，遇到不垂直的情况，应取垂直分量．建议在具体教学中，教师帮助学生形成知识系统，以便加深对已经学过的概念和原理的理解，有助于理解和掌握新学的概念和原理．在法拉第电磁感应定律的教学中，有以下几个内容与前面的知识有联系，希望教师在教学中加以注意：⑴由“恒定电流”知识知道，闭合电路中要维持持续电流，其中必有电动势的存在；在电磁感应现象中，闭合电路中有感应电流也必然要存在对应的感应电动势，由此引出确定感应电动势的大小问题．⑵电磁感应现象中产生的感应电动势，为人们研制新的电源提供了可能，当它作为电源向外供电的时候，我们应当把它与外电路做为一个闭合回路来研究，这和直流电路没有分别；⑶用能量守恒和转化来研究问题是中学物理的一个重要的方法．化学电源中的电动势表征的是把化学能转化为电能的本领，感应电动势表征的是把机械能转化为电能的本领．新课导入设计导入一1：要使闭合电路中有电流必须具备什么条件？（引导学生回答：这个电路中必须有电源，因为电流是由电源的电动势引起的）2：如果电路不是闭合的，电路中没有电流，电源的电动势是否还存在呢？（引导学生回答：电动势是反映了电源提供电能本领的物理量，电路不闭合电源电动势依然存在）引入新课：在电磁感应现象里，既然闭合电路里有感应电流，那么这个电路中也必定有电动势，在电磁感应现象里产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体就相当于电源．导入二创设情景，导入课题设问1：在电磁感应现象中，闭合电路中产生了感应电流，所以一定存在电源，那么维持这一感应电流的电源是谁呢？答：感应线圈，它相当于电源。
1.4法拉第电磁感应定律 学案(2020年粤教版高中物理选修3-2)
1.4法拉第电磁感应定律学案（2020年粤教版高中物理选修3-2）第四节法拉第电磁感应定律学科素养与目标要求物理观念1.知道感应电动势的概念.2.理解和掌握法拉第电磁感应定律科学思维1.通过比较区分.和.2.运用法拉第电磁感应定律推导出导线切割磁感线的电动势公式.3.在进行感应电动势的计算时培养综合分析能力科学探究利用控制变量法.验证实验猜想与假设，得出影响电动势大小的因素科学态度与责任经历实验探究，体会探究实验的一般顺序和思路一.电磁感应定律1感应电动势1感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势2电源产生感应电动势的那部分导体相当于电源3在电磁感应现象中，只要闭合电路中有感应电流，这个回路就一定有感应电动势；电路断开时，虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在2探究影响感应电动势大小的因素1猜想依据感应电流的产生条件穿过闭合电路的磁通量发生变化2猜想与假设可能与磁通量的变化量有关可能与完成一定的磁通量变化所用的时间有关3制定计划与设计实验方法控制变量法程序先控制时间不变，探究磁通量的变化量变化时，感应电动势的大小如何变化；再控制探究器材灵敏电流计.螺线管.条形磁铁2根.导线若干4信息收集与归纳实验条件控制a通过改变所用条形磁铁的数目，改变螺线管中磁通量的变化量.b通过改变条形磁铁插入或拔出螺线管的时间，改变螺线管中磁通量变化所用的时间t.结论在相同时间内，磁通量变化量越大，感应电动势越大；在磁通量变化量相同时，时间越短，感应电动势越大即感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关3法拉第电磁感应定律1内容电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比2公式E.若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则En.3在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯Wb，感应电动势的单位是伏特V.1V1Wb/s.二.感应电动势的另一种表述1导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为时，如图1所示，EBlvsin.图1图22导线垂直于磁场运动，B.l.v两两垂直时，如图2所示，EBlv.1判断下列说法的正误1在电磁感应现象中，有感应电流，就一定有感应电动势；反之，有感应电动势，就一定有感应电流2线圈中磁通量的变化量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大3线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大4线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大2图3甲.乙中，金属导体中产生的感应电动势分别为E甲，E乙.图3答案BlvBlvsin一.对电磁感应定律的理解如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中1快速插入和缓慢插入磁通量的变化量相同吗指针偏转角度相同吗2分别用一根磁铁和两根磁铁以同样速度快速插入，磁通量的变化量相同吗指针偏转角度相同吗3指针偏转角度取决于什么答案1磁通量变化量相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大2用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大3指针偏转角度大小取决于的大小1感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率和线圈的匝数n共同决定，而与磁通量.磁通量的变化量的大小没有必然联系，和电路的电阻R无关2当仅由B的变化引起时，则En；当仅由S的变化引起时，则En；当由B.S的变化同时引起时，则Enn.3在t图象中，图象上某点切线的斜率表示磁通量的变化率；在Bt图象中，某点切线的斜率表示磁感应强度的变化率.例1关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是A穿过线圈的磁通量最大时，所产生的感应电动势就一定最大B穿过线圈的磁通量的变化量增大时，所产生的感应电动势也增大C穿过线圈的磁通量等于0，所产生的感应电动势就一定为0D穿过线圈的磁通量的变化率越大，所产生的感应电动势就越大答案D解析根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，与磁通量及磁通量的变化量没有必然联系当磁通量很大时，感应电动势可能很小，甚至为0.当磁通量等于0时，其变化率可能很大，产生的感应电动势也可能很大，而增大时，可能减小如图所示，t1时刻，最大，但E0；0t1时间内增大，但减小，E减小；t2时刻，0，但最大，E最大故D正确例2如图4甲所示，一个圆形线圈的匝数n1000匝，线圈面积S200cm2，线圈的电阻r1，线圈外接一个阻值R4的电阻，把线圈放入一方向垂直于线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，求图41前4s内的感应电动势的大小及电阻R上消耗的功率；2前5s内的平均感应电动势答案11V0.16W20解析1前4s内磁通量的变化量21SB2B12001040.40.2Wb4103Wb由法拉第电磁感应定律得En1000V1V.IAPRI2R24W0.16W.2由题图乙知，46s内0.2T/s，则第5s末的磁感应强度B20.2T，前5s内磁通量的变化量21SB2B12001040.20.2Wb0由法拉第电磁感应定律得n0.二.导线切割磁感线时的感应电动势1导线切割磁感线时感应电动势表达式的推导如图5所示，闭合电路一部分导线ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为l，ab以速度v匀速垂直切割磁感线图5则在t时间内穿过闭合电路磁通量的变化量为BSBlvt根据法拉第电磁感应定律得EBlv.2对公式的理解1当B.l.v三个量方向互相垂直时，EBlv；当有任意两个量的方向互相平行时，E0.2当l垂直于B.l垂直于v，而v与B成角时，导线切割磁感线产生的感应电动势大小为EBlvsin.3若导线是曲折的，或l与v不垂直时，EBlv中的l应为导线在与v垂直的方向上的投影长度，即有效切割长度例3如图6所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是图6A丙和丁B甲.乙.丁C甲.乙.丙.丁D只有乙答案B 解析公式EBlv中的l应指导体的有效切割长度，甲.乙.丁中的有效切割长度均为l，电动势EBlv；而丙的有效切割长度为0，电动势为0，故选项B正确学科素养例3旨在理解公式EBlv，注意导体在垂直于磁场的平面内运动，l为有效切割长度，即在垂直于速度方向的投影长度本题通过有效长度的理解锻炼了“科学思维”能力，也注重了“物理观念”的形成针对训练如图7所示，PQRS 为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场中，磁场方向垂直线框平面，MN与水平直线成45角，E.F分别为PS和PQ的中点关于线框中的感应电流图7A当E点经过边界MN 时，感应电流最大B当P点经过边界MN时，感应电流最大C当F 点经过边界MN时，感应电流最大D当Q点经过边界MN时，感应电流最大答案B解析当P点经过边界MN时，有效切割长度最长，感应电动势最大，所以感应电流最大1对法拉第电磁感应定律的理解如图8所示，半径为R的n匝线圈套在边长为a的正方形abcd之外，匀强磁场垂直穿过该正方形，当磁场以的变化率变化时，线圈产生的感应电动势的大小为图8AR2Ba2CnR2Dna2答案D 解析由题意可知，线圈中磁场的面积为a2，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应电动势大小为Enna2，故只有选项D 正确2公式En的应用多选如图9甲所示，线圈的匝数n100匝，横截面积S50cm2，线圈总电阻r10，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正方向，磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化，则在开始的0.1s内图9A磁通量的变化量为0.25WbB磁通量的变化率为2.5102Wb/sCa.b间电压为0D在a.b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25A答案BD解析通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，由于0时刻和0.1s时刻的磁场方向相反，磁通量穿入的方向不同，则0.10.450104Wb2.5103Wb，A项错误；磁通量的变化率Wb/s2.5102Wb/s，B项正确；根据法拉第电磁感应定律可知，当a.b间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为En2.5V且恒定，C项错误；在a.b间接一个理想电流表时相当于a.b间接通而形成回路，回路总电阻即为线圈的总电阻，故感应电流大小IA0.25A，D项正确3公式EBlv的应用如图10所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相互垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为E.则等于图10A.B.C1D.答案B解析设折弯前金属棒切割磁感线的长度为L，EBLv；折弯后，金属棒切割磁感线的有效长度为lL，故产生的感应电动势为EBlvBLvE，所以，B正确4公式En的应用xx南通中学高二上学期期中如图11甲所示，在一个正方形金属线圈区域内存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直金属线圈所围的面积S200cm2，匝数n1000，线圈电阻r2.0.线圈与电阻R构成闭合回路，电阻的阻值R8.0.匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求图111t12.0s时线圈产生感应电动势的大小；2在t12.0s时通过电阻R的感应电流的大小和方向；3在t25.0s时刻，线圈端点a.b间的电压答案11V20.1A方向bRa33.2V解析1根据法拉第电磁感应定律，04.0s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流，t12.0s时的感应电动势E1nn1V.2根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流I1解得I10.1A，由楞次定律可判断流过电阻R的感应电流方向为bRa.3由题图乙可知，在4.06.0s时间内，线圈中产生的感应电动势E2nnS4V根据闭合电路欧姆定律，t25.0s时闭合回路中的感应电流I20.4A，方向aRbUabI2R3.2V.。
粤教版高二物理选修3-2第一章 电磁感应 第05节 电磁感应定律的应用(一)教学设计
《电磁感应定律的应用》教学设计一、设计思想(一）教学内容分析法拉第电磁感应定律是电磁学的核心内容。
从知识发展来看，它既与电场、磁场和稳恒电流有紧密联系，又是后面学习交流电的基础。
它既是本章的教学重点，也是教学难点。
（二）学情分析在学习本节内容之前，学生已经掌握了恒定电流、电磁感应现象和磁通量的相关知识，并且也知道了变化量和变化率的概念。
学生已经具备了分析电磁感应现象的能力以及动手操作能力。
因此，本节课的重点是直接利用法拉第电磁感应定律解决两类实际应用问题，即电路分析问题和动力学问题，设计中采用了让学生分析现象，解决问题，思考讨论，教师引导总结找出规律的方法，使学生能够深刻利用法拉第电磁感应定律。
本节课的难点是如何利用以前的动力学分析方法解决导棒的运动问题，得出分析规律。
这类导体切割问题综合了电磁感应、电路及力学中的知识，学生在理解了产生感应电动势的前提下，会因为没有及时将等效电路图画出而无法进入下一环节，又会因为对导体的受力分析不对位，致使对导体的动力学分析受限，再加上对加速度的讨论本来就是学生的困难点。
因此导体切割问题对学生的能力要求比较高，学生处理起来会觉得很困难。
基于以上分析，在本节课中设计了一些例题及联系实际的课堂练习，帮助学生建立由电磁感应到电路，再到力学综合，最后理论联系实际的一个逻辑思维链。
以期达到帮助学生建立对处理此类问题的信心、学会处理此类问题的基本思维方法的目的。
二、教学目标（一）知识和能力目标①、知道法拉弟电磁感应定律求解感应电动势的计算方法；②、会寻找电源部分，并判定感应电流的方向；③、会分析导体切割时的导体的受力、运动状态；（二）过程与方法①、通过电磁感应现象画出等效电路图的过程，体会物理中的等效的思想方法②、通过由电磁感应现象的分析到导棒运动的分析，让学生体会理论联系实际的过程。
（三）情感、态度、价值观目标通过对神奇手电筒的分析，让学生动手解决问题，理论联系实际并运用于解决实际问题，激发学生积极将所学知识运用于实践的热情。
法拉弟电磁感应定律-粤教版选修3-2教案
法拉弟电磁感应定律-粤教版选修3-2教案一、教学目标1.理解电磁感应现象的基本概念；2.掌握法拉弟电磁感应定律；3.理解感应电动势、感应电流的概念和实际应用；4.能够分析电磁感应现象产生的原因和机理。
二、教学重难点1.理解法拉弟电磁感应定律的含义和应用；2.能够分析电磁感应现象产生的原因和机理。
三、教学内容和方法1. 教学内容第一节：电磁感应现象的基本概念1.电磁感应现象的基本概念；2.费曼电磁感应实验；3.感应电流和感应电动势的概念。
第二节：法拉弟电磁感应定律1.法拉弟电磁感应定律的基本概念；2.费曼电磁感应实验与法拉弟电磁感应定律的结合；3.定律的数学表达式及其应用。
第三节：感应电动势和感应电流的实际应用1.感应电动势和感应电流的定义和概念；2.感应电动势和感应电流在变压器、电力计及感应炉中的应用。
2. 教学方法1.讲授法：通过教师讲解基本概念、定律表达式及其应用等知识点；2.示范法：通过实验演示法拉弟电磁感应定律的基本原理及其应用；3.互动式教学法：使用问答、讨论等方式激发学生的兴趣和能动性，促进学生理解和掌握知识。
四、教学步骤和要点1. 教学步骤第一节：电磁感应现象的基本概念1.介绍电磁感应现象的概念；2.通过费曼电磁感应实验演示电磁感应现象的基本原理；3.讲解感应电流和感应电动势的概念。
第二节：法拉弟电磁感应定律1.介绍法拉弟电磁感应定律的概念和应用；2.演示费曼电磁感应实验与法拉弟电磁感应定律的结合；3.讲解定律的数学表达式及其应用。
第三节：感应电动势和感应电流的实际应用1.介绍感应电动势和感应电流的定义和概念；2.讲解感应电动势和感应电流在变压器、电力计及感应炉中的应用。
2. 教学要点1.理解电磁感应现象的基本概念；2.掌握法拉弟电磁感应定律的表达式及其应用；3.理解感应电动势、感应电流在实际应用中的作用和原理。
五、教学参考1.《物理》（高中必修3），人民教育出版社；2.《物理普及丛书·电磁学卷》（第3版），科学出版社；3.《便携式高中物理实验教材》，上海科技教育出版社。
物理粤教版高二年级选修3-2第一章第5节法拉第电磁感应定律的应用1教学课件
法拉第电机
阅P18图1-5-1 法拉第电机原理图
讨论与交流
如下图所示，铜杆Oa长为L, 在垂直于匀强磁场
的平面上绕O点以角速度ω匀速转动，磁场的磁
感应强度为B，求杆Oa两端的电势差,并分析O、a
两点电势的高低。
A' O
ω A
1 2 E BL 2
解析：
ab两端电势差等于金属棒切割磁感线产 生的电动势（因为没有外电路），所以只 要求出电动势即可． 棒上各处速率不等，不能直接用E=BLv来求， 但棒上各点的速度v= r与半径成正比，因此 可用棒的中点速度作为平均切割速度代入公 式计算：
E BL1L2
O a
b
ω
B
d
(3) 设线圈的总电阻为R，线圈 O' c 转过1/4周的过程中通过某一截面的电量。
1)
1 E 2 BL1V 2 BL1 L2 BL1 L2 2
BL1 L2 2 E n n BL1 L2 2） 1 2 t 4
E t 3） q I t t n t R R
（1）直导线产生的感应电动势，
并指明该段直导线中电流的方向。 （2）此时圆环上发热损耗的电功率。 V
P
oP V
60°
o
R1
E r R2
R1=R2=9 Ω o
r=1 Ω
D=0.80m v=3.0m/s
Q
9、在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个匝数 为n的矩形线圈,边长ab=L1,bc=L2线圈绕中心轴 OO'以角速度ω由图示位置逆时针方向转动。试 求:(1)线圈中产生感应电动势的最大值; (2) 线圈转过1/4周的过程中的 平均感应电动势。
物理粤教版高二年级选修3-2第一章第6节法拉第电磁感应定律的应用二教学设计2
物理粤教版教材高二年级选修3-2第一章第6节《法拉第电磁感应定律的应用二》教学设计2法拉第电磁感应定律与电学和运动学相结合的综合问题1、有一导轨竖直放在水平方向的匀强磁场中，磁场方向垂直穿过导轨平面，其中导体杆ab 可在光滑的导轨上滑动而不分离，导轨足够长，磁场区域足够大，设导体杆和导轨的电阻不计，在ab 由静止释放后（ CD ) A.ab 杆匀加速下降，但a<gB.ab 杆加速度减小，速度也减小C.ab 杆加速度减小，最后以某一速度做匀速运动D.ab 杆加速度最终减为零2、把导轨竖直放在匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面向外，导体AC 可以贴着光滑竖直长导轨下滑，导轨接上电阻R ，导轨和导体的电阻忽略不计，当导体AC 从静止开始下落后，下列说法正确的是（ CD ）A.在导体下落的过程中，机械能守恒B.在导体加速下落的过程中，导体减少的重力势能全部转化为在电阻上产生的热量C.在导体加速下落的过程中,导体减少的重力势能转化为导体增加的动能和回路中增加的内能D.导体达到稳定速度后的下落过程中，导体的重力势能减少 3、课本P 243解:电流反向后,在线圈中磁通量的改变量为:ΔΦ=2BS=2B(πd 2/4)= πd 2/2由法拉第电磁感应定律锝在线圈中产生的感应电动势:E=n ΔΦ/ Δt由闭合电路的欧姆定律:I=E/R I=q/ Δt在线圈中产生的电量为:q=n ΔΦ/ R综和得磁感应强度为:B=2 qR/n πd 24、课本P 244粒子受力平衡得;mg=qU/d由法拉第电磁感应定律锝感应电动势为:E=n ΔΦ/ Δt= n s ΔB/ Δt磁感应强度的变化率为:ΔB/ Δt=mgd/(nqs)5、课本P 245感应电动势为E=BLv由闭合电路的欧姆定律: I=E/R安培力:F=BIL综合得：F=B 2L 2v/R(1)若L<d,安培力做功等于线圈中产生的焦耳热:Q=Fs=2FL=2B 2L 3v/R(2)若L>d,线圈匀速穿过磁场,外力等于安培力,外力做功为:W=F2d=2B 2L 2dv/R课堂训练1、如图所示，一边长为L 、粗细均匀的n 匝正方形线圈在拉力F 作用下，以速度V 向右匀速进入有理想边界的磁场区。
高中物理 粤教版选修3-2 电磁感应 电磁感应规律的应用学案
学案6 电磁感应规律的应用[学习目标定位] 1.知道法拉第电机的原理.2.掌握转动切割产生感应电动势的计算.3.掌握电磁感应现象中电路问题的分析方法和解题基本思路.4.理解电磁感应中的能量转化，并会应用能量观点分析电磁感应问题．1．感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判断，其中后者仅适用于导体切割磁感线的情况．2．感应电动势的大小可以用公式E ＝n ΔΦΔt 或E ＝BLv 进行计算，其中前者一般用来计算平均电动势，后者一般计算瞬时电动势．3．闭合电路中电源电动势E 、内电压U 内、外电压(路端电压)U 外三者之间的关系为E ＝U 内＋U 外，其中电源电动势E 的大小等于电源未接入电路时两极间的电势差．4．做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功，就有多少能量被转化，功是能量转化的量度．几种常见的功能关系(1)合外力所做的功等于物体动能的变化． (2)重力做的功等于重力势能的变化． (3)弹簧弹力做的功等于弹性势能的变化．(4)除了重力和系统内弹力之外的其他力做的功等于机械能的变化． (5)电场力做的功等于电势能的变化． (6)安培力做的功等于电能的变化． 5．电流通过导体时产生的热量 焦耳定律：Q ＝I2Rt.一、法拉第电机法拉第圆盘可看作是由无数根长度等于半径的紫铜辐条组成，当圆盘转动时，辐条切割磁感线产生电动势．当电路闭合时产生电流，在电源内部电流方向从电源负极流向正极． 二、电磁感应中的能量转化电磁感应现象中产生的电能是通过克服安培力做功转化而来的，而这些电能又通过电流做功而转化为其他形式的能．因此，电磁感应现象符合能量守恒定律.一、法拉第电机 [问题设计]1．参考课本法拉第圆盘发电机的构造图，简单说明法拉第圆盘发电机产生电流的原因．答案 法拉第电机的圆盘是由无数根辐条组成的，每根辐条做切割磁感线运动，产生感应电动势，电路闭合时产生感应电流．2．法拉第圆盘发电机的工作原理可以等效为一根导体棒在磁场中转动，如图1所示：当将导体棒和电阻组成闭合电路时，电路的哪部分相当于电源？电源的正极和负极在电路的哪个位置？电源内部电流方向如何？图1答案 ab 导体棒相当于电源，a 是电源正极，b 是电源负极，电源内部电流由负极流向正极． [要点提炼]1．导体棒绕一端为轴转动切割磁感线：由v ＝ωr 可知各点线速度随半径按线性规律变化，切割速度用中点的线速度替代，即v ＝l 2ω或v ＝vA ＋vB 2.感应电动势E ＝12Bl2ω.2．电磁感应中的电路问题处理思路：(1)明确哪部分导体或电路产生感应电动势，该导体或电路就是电源，其他部分是外电路． (2)用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小，用楞次定律确定感应电动势的方向． (3)画等效电路图．分清内外电路，画出等效电路图是解决此类问题的关键． (4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解． 二、电磁感应中的能量转化 [问题设计]如图2所示，ab 在拉力F 的作用下以速度v 匀速向右运动，已知导体棒ab 的长度为L ，磁感应强度为B ，电路中的总电阻为R.ab 中的电流是多少？ab 所受的安培力为多大？当导体棒匀速向右运动s 距离时，拉力F 做功和棒克服安培力做功分别是多少？图2答案 电路的感应电动势E ＝BLv 电流I ＝E R ＝BLvR所以ab 棒所受安培力F 安＝BIL ＝B2L2vR由于导体棒做匀速运动，所以F ＝F 安＝B2L2vR拉力做功WF ＝Fs ＝B2L2vsR导体棒克服安培力做功W 安＝F 安s ＝B2L2vsR[要点提炼]1．电磁感应现象中产生的电能是克服安培力做功转化而来的，克服安培力做多少功，就产生多少电能，电磁感应过程遵循能量守恒定律．2．求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路(1)分析回路，分清电源和外电路．(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化．如：①有摩擦力做功，必有内能产生；②有重力做功，重力势能必然发生变化；③克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能；(3)列有关能量的关系式．3．焦耳热的计算技巧(1)感应电路中电流恒定时，焦耳热Q＝I2Rt.(2)感应电路中电流变化时，可用以下方法分析：①利用动能定理先求克服安培力做的功，而产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即Q＝W 安．②利用能量守恒，即感应电流产生的焦耳热等于其他形式能量的减少量，即Q＝ΔE其他．一、转动切割产生感应电动势的计算例1 长为L 的金属棒ab 以a 点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω做匀速转动，如图3所示，磁感应强度为B.求：图3(1)ab 棒各点速率的平均值． (2)ab 两端的电势差．(3)经时间Δt 金属棒ab 所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？ 解析 (1)ab 棒各点速率的平均值v ＝va ＋vb 2＝0＋ωL 2＝12ωL(2)ab 两端的电势差：E ＝BL v ＝12BL2ω(3)经时间Δt 金属棒ab 所扫过的扇形面积为ΔS ，则： ΔS ＝12L2θ＝12L2ωΔt ，ΔΦ＝BΔS ＝12BL2ωΔt.由法拉第电磁感应定律得： E ＝ΔΦΔt ＝12BL2ωΔt Δt ＝12BL2ω.答案 (1)12ωL (2)12BL2ω (3)12BL2ωΔt 12BL2ω二、电磁感应中的电路问题例2 (单选)用相同导线绕制的边长为L 或2L 的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图4所示．在每个线框进入磁场的过程中，M 、N 两点间的电压分别为Ua 、Ub 、Uc 和Ud.下列判断正确的是()图4A ．Ua<Ub<Uc<UdB ．Ua<Ub<Ud<UcC ．Ua ＝Ub<Uc ＝UdD ．Ub<Ua<Ud<Uc解析 Ua ＝34BLv ，Ub ＝56BLv ，Uc ＝34·B·2Lv ＝32BLv ，Ud ＝46B·2L·v ＝43BLv ，故选B.答案 B例3 如图5所示，有一范围足够大的匀强磁场，磁感应强度B ＝0.2 T ，磁场方向垂直纸面向里．在磁场中有一半径r ＝0.4 m 的金属圆环，磁场与圆环面垂直，圆环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R0＝2 Ω.一金属棒MN 与圆环接触良好，棒与圆环的电阻均忽略不计．图5(1)若棒以v0＝5 m/s 的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径的瞬时MN 中的电动势和流过灯L1的电流；(2)撤去金属棒MN ，若此时磁场随时间均匀变化，磁感应强度的变化率为ΔB Δt ＝4π T/s ，求回路中的电动势和灯L1的电功率．解析 (1)等效电路如图所示． MN 中的电动势E1＝B·2r·v0＝0.8 V MN 中的电流I ＝E1R0/2＝0.8 A流过灯L1的电流I1＝I2＝0.4 A(2)等效电路如图所示回路中的电动势E2＝ΔBΔt ·πr2＝0.64 V 回路中的电流I′＝E22R0＝0.16 A 灯L1的电功率P1＝I′2R0＝5.12×10－2 W 答案 (1)0.8 V 0.4 A (2)0.64 V 5.12×10－2W三、电磁感应中的能量问题例4 如图6所示，足够长的光滑金属框竖直放置，框宽L ＝0.5 m ，框的电阻不计，匀强磁场的磁感应强度B ＝1 T ．方向与框面垂直，金属棒MN 的质量为100 g ，有效电阻为1 Ω，现将MN 无初速的释放并与框保持接触良好地竖直下落，从释放到达到最大速度的过程中通过棒某一截面的电荷量为2 C ，求此过程回路中产生的电能为多少？(空气阻力不计，g ＝10 m/s2)图6解析 金属棒下落过程做加速度逐渐减小的加速运动，加速度减小到零时速度达到最大，根据平衡条件得 mg ＝B2L2vmR① 在下落过程中，金属棒减小的重力势能转化为它的动能和电能E ，由能量守恒定律得mgh ＝12mv2m ＋E ② 通过金属棒某一横截面的电荷量为q ＝BhLR由①②③解得：E ＝mgh －12mv2m ＝mgRq BL －m3g2R22B4L4＝0.1×10×1×21×0.5－0.13×102×122×1×0.54 J ＝3.2 J答案 3.2 J1．(转动切割产生感应电动势的计算)(单选)如图7所示，导体棒AB 的长为2R ，绕O 点以角速度ω匀速转动，OB 长为R ，且O 、B 、A 三点在一条直线上，有一磁感应强度为B 的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，那么AB 两端的电势差为 ( )图7A.12BωR2 B ．2BωR2 C ．4BωR2D ．6BωR2答案 C解析 A 点线速度vA ＝ω·3R ，B 点线速度vB ＝ωR ，AB 棒切割磁感线的平均速度v ＝vA ＋vB2＝2ωR ，由E ＝Blv 得，AB 两端的电势差为E ＝B·2R·v ＝4BωR2，C 正确． 2．(电磁感应中的电路问题)(单选)粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行．现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a 、b 两点间的电势差绝对值最大的是( )答案 B解析 本题在磁场中的线框与速度垂直的边等效为切割磁感线产生感应电动势的电源．四个选项中的感应电动势大小均相等，回路电阻也相等，因此电路中的电流相等，B 中a 、b 两点间电势差为路端电压，为电动势的34，而其他选项则为电动势的14.故B 正确．3.(电磁感应中的能量问题)(双选)如图8所示，两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R ，导轨自身的电阻可忽略不计．斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上．质量为m 、电阻可以忽略不计的金属棒ab ，在沿着斜面且与棒垂直的恒力F 作用下沿导轨匀速上滑，且上升的高度为h ，在这一过程中 ( )图8A．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦耳热之和C．恒力F与安培力的合力所做的功等于零D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热答案AD解析金属棒匀速上滑的过程中，对金属棒受力分析可知，有三个力对金属棒做功，恒力F 做正功，重力做负功，安培力阻碍相对运动，沿斜面向下，做负功．匀速运动时，所受合力为零，故合力做功为零，A正确；克服安培力做多少功就有多少其他形式的能转化为电路中的电能，电能又等于R上产生的焦耳热，故外力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热，D正确．题组一转动切割产生感应电动势的计算1．(单选)一直升机停在南半球的地磁极上空．该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动，螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图1所示，如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则()图1A．E＝πfl2B，且a点电势低于b点电势B．E＝2πfl2B，且a点电势低于b点电势C．E＝πfl2B，且a点电势高于b点电势D．E＝2πfl2B，且a点电势高于b点电势答案 A解析解这道题要考虑两个问题：一是感应电动势大小，E＝Blv＝Blω×l2＝Bl×2πf×l2＝πfl2B；二是感应电动势的方向，由右手定则可以判断出感应电动势的方向是由a→b，因此a点电势低．2．(单选)如图2所示，导体棒ab长为4L，匀强磁场的磁感应强度为B，导体绕过O点垂直纸面的轴以角速度ω匀速转动，aO＝L.则a端和b端的电势差Uab的大小等于()图2A．2BL2ωB ．4BL2ωC ．6BL2ωD ．8BL2ω 答案 B解析 UOa ＝12BL2ω，Uob ＝12B(3L)2ω，所以UAb ＝UOb －UOa ＝4BL2ω，B 正确．3．(单选)如图3所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O 、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率ΔBΔt的大小应为( )图3 A.4ωB0πB.2ωB0πC.ωB0πD.ωB02π答案 C解析 当线框绕过圆心O 的转动轴以角速度ω匀速转动时，由于面积的变化产生感应电动势，从而产生感应电流．设半圆的半径为r ，导线框的电阻为R ，即I1＝E1R ＝ΔΦ1Rt ＝B0ΔSRt ＝12πr2B0R πω＝B0r2ω2R .当线框不动，磁感应强度变化时，I2＝E2R ＝ΔΦ2RΔt ＝ΔBS RΔt ＝ΔBπr22RΔt ，因I1＝I2，可得ΔB Δt ＝ωB0π，C 选项正确．题组二 电磁感应中的能量问题4．(双选)如图4所示，位于一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在的平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab 放在导轨上并与导轨垂直．现用一平行于导轨的恒力F 拉杆ab ，使它由静止开始向右运动．杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计．用E 表示回路中的感应电动势，i 表示回路中的感应电流，在i 随时间增大的过程中，电阻消耗的功率等于 ( )图4A ．F 的功率B ．安培力的功率的绝对值C ．F 与安培力的合力的功率D ．iE 答案 BD5．(单选)如图5所示，边长为L 的正方形导线框质量为m ，由距磁场H 高处自由下落，其下边ab 进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边dc 刚刚穿出磁场时，速度减为ab 边刚进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L ，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为( )图5A ．2mgLB ．2mgL ＋mgHC ．2mgL ＋34mgHD ．2mgL ＋14mgH答案 C解析 设线框刚进入磁场时的速度为v1，刚穿出磁场时的速度v2＝v12①线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L.由题意得12mv21＝mgH ②12mv21＋mg·2L ＝12mv22＋Q ③ 由①②③得Q ＝2mgL ＋34mgH.C 选项正确．6．(单选)如图6所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd ，ab 边长大于bc 边长，置于垂直纸面向里、边界为MN 的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab 边平行于MN 进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面积的电荷量为q1；第二次bc 边平行于MN 进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则 ( )图6A ．Q1＞Q2，q1＝q2B ．Q1＞Q2，q1＞q2C ．Q1＝Q2，q1＝q2D ．Q1＝Q2，q1＞q2答案 A解析 根据功能关系知，线框上产生的热量等于克服安培力做的功，即Q1＝W1＝F1lbc ＝B2l2a bv R lbc ＝B2SvRlab 同理Q2＝B2Sv R lbc ，又lab ＞lbc ，故Q1＞Q2；因q ＝I t ＝E R t ＝ΔΦR， 故q1＝q2.因此A 正确．7．(单选)水平放置的光滑导轨上放置一根长为L 、质量为m 的导体棒ab ，ab 处在磁感应强度大小为B 、方向如图7所示的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R 的电阻，导轨及导体棒电阻不计．现使ab 在水平恒力F 作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动，当通过位移为x 时，ab 达到最大速度vm.此时撤去外力，最后ab 静止在导轨上．在ab 运动的整个过程中，下列说法正确的是( )图7A ．撤去外力后，ab 做匀减速运动B ．合力对ab 做的功为FxC ．R 上释放的热量为Fx ＋12mv2mD ．R 上释放的热量为Fx 答案 D解析 撤去外力后，导体棒水平方向只受安培力作用，而F 安＝B2L2vR ，F 安随v 的变化而变化，故棒做加速度变化的变速运动，A 错；对整个过程由动能定理得W 合＝ΔEk ＝0，B 错；由能量守恒定律知，外力做的功等于整个回路产生的电能，电能又转化为R 上释放的热量，即Q ＝Fx ，C 错，D 正确．8．(单选)如图8所示，矩形线圈长为L ，宽为h ，电阻为R ，质量为m ，线圈在空气中竖直下落一段距离后(空气阻力不计)，进入一宽度也为h 、磁感应强度为B 的匀强磁场中．线圈进入磁场时的动能为Ek1，线圈刚穿出磁场时的动能为Ek2，从线圈刚进入磁场到线圈刚穿出磁场的过程中产生的热量为Q ，线圈克服安培力做的功为W1，重力做的功为W2，则以下关系中正确的是 ( )图8A ．Q ＝Ek1－Ek2B ．Q ＝W2－W1C ．Q ＝W1D ．W2＝Ek2－Ek1 答案 C解析 线圈进入磁场和离开磁场的过程中，产生的感应电流受到安培力的作用，线圈克服安培力所做的功等于产生的热量，故选项C 正确．根据功能的转化关系得，线圈减少的机械能等于产生的热量，即Q ＝W2＋Ek1－Ek2，故选项A 、B 错误．根据动能定理得W2－W1＝Ek2－Ek1，故选项D 错误． 题组三 电磁感应中的电路问题9．(单选)如图9所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L 和2L 的两只闭合正方形线框a 和b ，以相同的速度从磁感应强度为B 的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的重力，若闭合线框的电流分别为Ia 、Ib ，则Ia ∶Ib 为 ( )图9A ．1∶4B ．1∶2C ．1∶1D ．不能确定 答案 C解析 产生的电动势为E ＝Blv ，由闭合电路欧姆定律得I ＝BlvR ，又Lb ＝2La ，由电阻定律知Rb ＝2Ra ，故Ia ∶Ib ＝1∶1.10．(单选)如图10所示，两个相同导线制成的开口圆环，大环半径为小环半径的2倍，现用电阻不计的导线将两环连接在一起，若将大环放入一均匀变化的磁场中，小环处在磁场外，a 、b 两点间电压为U1，若将小环放入这个磁场中，大环在磁场外，a 、b 两点间电压为U2，则 ( )图10 A.U1U2＝1 B.U1U2＝2 C.U1U2＝4D.U1U2＝14答案 B解析 根据题意设小环的电阻为R ，则大环的电阻为2R ，小环的面积为S ，则大环的面积为4S ，且ΔBΔt ＝k ，当大环放入一均匀变化的磁场中时，大环相当于电源，小环相当于外电路，所以E1＝4kS ，U1＝E1R ＋2R R ＝43kS ；当小环放入磁场中时，同理可得U2＝E2R ＋2R 2R ＝23kS ，故U1U2＝2.选项B 正确． 11．(单选)如图11所示，竖直平面内有一金属圆环，半径为a ，总电阻为R ，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过环平面，环的最高点A 用铰链连接长度为2a 、电阻为R 2的导体棒AB ，AB 由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B 点的线速度为v ，则这时AB 两端的电压大小为( )图11A.Bav 3B.Bav 6C.2Bav 3 D ．Bav答案 A解析 摆到竖直位置时，AB 切割磁感线的瞬时感应电动势E′＝B·2a·(12v)＝Bav.由闭合电路欧姆定律有UAB ＝E′R 2＋R 4·R 4＝13Bav ，故选A. 12．如图12所示，半径为R 且左端开口的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中，磁感应强度为B ，方向垂直于纸面向里．一根长度略大于导轨直径的导体棒MN 以恒定速率v 在圆导轨上从左端滑到右端，电路中的定值电阻为r ，其余电阻不计．导体棒与圆形导轨接触良好．求：图12(1)在滑动过程中通过电阻r 的电流的平均值；(2)MN 从左端到右端的整个过程中，通过r 的电荷量； (3)当MN 通过圆形导轨中心时，通过r 的电流是多少？ 答案 (1)πBRv 2r (2)πBR2r (3)2BRvr解析 (1)计算平均电流，应该用法拉第电磁感应定律先求出平均感应电动势．整个过程磁通量的变化为ΔΦ＝BS ＝BπR2，所用的时间Δt ＝2R v ，代入公式E ＝ΔΦΔt ＝πBRv2，平均电流为I ＝E r ＝πBRv2r. (2)电荷量的计算应该用平均电流，q ＝I Δt ＝BπR2r.(3)当MN 通过圆形导轨中心时，切割磁感线的有效长度最大，l ＝2R ，根据导体切割磁感线产生的电动势公式E ＝Blv ，得E ＝B·2Rv ，此时通过r 的电流为I ＝E r ＝2BRvr.13.把总电阻为2R 的均匀电阻丝焊接成一半径为a 的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B 的匀强磁场中，如图13所示，一长度为2a 、电阻等于R 、粗细均匀的金属棒MN 放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒以恒定速度v 向右移动经过环心O 时，求：图13(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN ；(2)圆环消耗的热功率和在圆环及金属棒上消耗的总热功率． 答案 (1)4Bav 3R N→M 23Bav(2)9R3R解析 (1)金属棒MN 切割磁感线产生的感应电动势为E ＝Blv ＝2Bav. 外电路的总电阻为R 外＝R·R R ＋R ＝12R金属棒上电流的大小为 I ＝E R 外＋R ＝2Bav 12R ＋R ＝4Bav3R ，电流方向从N 到M金属棒两端的电压为电源的路端电压UMN ＝IR 外＝23Bav.(2)圆环消耗的热功率为外电路的总功率P 外＝I2R 外＝9R圆环和金属棒上消耗的总热功率为电路的总功率 P 总＝IE ＝3R.。
高中物理电磁感应第五节学案粤教版选修3-2
课题：第五节法拉第电磁感应定律的应用（一）年级：高二科目：物理编写：审核：教学目标：1.理解法拉第电机的原理2.掌握法拉第电动机电动势的计算3.理解电磁感应现象电路中的电源及外电路学习活动设计：预习设计：1.在法拉第电机中，产生感应电动势部分相当于_____________，如果它与用电器连接就成了闭合电路。
2.法拉第电机的电源部分与其他导体或线框构成了闭合回路，遵从闭合电路_________________3.在电磁感应中切割磁感线部分或在磁场中的部分导体相当于______,在电源内部，感应电流方向是从电源的______流向______;在外电路中，电流从电源的_______极流向电源的________极。
一．法拉第电机（课本第18页讨论与交流）二．电磁感应中的电路问题在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源．当它与电容器、电阻等用电器连接时，可对用电器供电．电磁感应定律与闭合电路欧姆定律结合运用，关键是画出等效电路图．注意分清内、外结构，产生感应电动势的那部分导体是电源，即内电路。
在解决这类问题时，一方面要考虑电磁学中的有关规律，还要求能够画出用电源替代产生感应电动势的回路的工作电路，再结合电路中的有关规律，如欧姆定律、串并联电路的性质，有关电功率计算等，综合求解有关问题．解决这类问题基本方法是：（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。
（2）画等效电路图（3）应用全电路欧姆定律、串、并联电路性质、电功率等公式联立求解。
达标练习：1.在垂直于匀强磁场的平面内，固定着同种导线制成的同心金属圆环A、B，环半径为R B=2R A。
当磁场随时间均匀变化时，两环中感应电流I A：I B为（）A、1：2B、2：1C、1：4D、4：1。
2、如图所示匀强磁场方向水平向外，磁感应强度B＝0.20T，金属棒Oa长L＝0.60m，绕O点在竖直平面内以角速度Oω＝100rad/s顺时针匀速转动，则金属棒中感应电动势的大小是__________。
高中物理粤教版选修3-2第一单元第5课法拉弟电磁感应定律应用(一)教学设计
高中物理粤教版选修3-2第一单元第5课法拉弟电磁感应定
律应用(一)教学设计
【名师授课教案】
1教学目标
(一)知识与技能
1、理解法拉第电机的原理
2、掌握法拉第电机感应电动势的计算
(二)过程与方法
1、通过经历法拉第电机的探究,理解建立物理模型的方法
2、通过查阅资料,了解电动机的原理,培养学生自主学习的能力
(三)情感态度与价值观
1、通过电磁感应的闭合电路的探究,激发学生的好奇心和求知欲,了解很多事物之间有本质上的联系。
2、了解电磁感应的应用,感受科学技术对社会发展的作用。
2学情分析
学生学习了《楞次定律》、《法拉第电磁感应定律》内容之后,本节重点是使学生理解电磁感应规律的应用,因此要想方设法引导学生通过课前预习和课堂上的探究性学习来达到这个目的。
3重点难点
重点:法拉第电机的产生原理
难点:结合闭合电路欧姆定律来处理法拉第电机感应电动势的计算
4教学过程
教学活动
1【导入】引入课题。
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2019-2020年高二物理法拉第电磁感应定律教案粤教版选修3-2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、ΔΦ、。
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．会用和E=BLvsinθ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。
教具准备：多媒体电脑、投影仪、投影片。
教学过程：复习提问（课堂导入）：（一）引入新课在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？在电磁感应现象中，磁通量发生变化的方式有哪些情况？恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？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。
出示本堂课教学目标：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、。
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．会用和E=BLvsinθ解决问题。
重点、难点化解（探求新知、质疑导学、课堂反馈）：学生活动内容老师活动内容实验甲中，将条形磁铁快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）时，大，I感大，E感大。
实验乙中，导体棒运动越快，越大，I感越大，E感越大。
实验丙中，开关断开或闭合，比开关闭合时移动滑动变阻器的滑片时大，I感大，E感大。
从上面的三个实验我们可以发现，越大，E感越大，即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。
精确的实验表明：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）设t1时刻穿过回路的磁通量为Φ1，t2时刻穿过回路的磁通量为Φ2，在时间、感应电动势在图a与图b中，若电路是断开的，有无电流？有无电动势？电路断开，肯定无电流，但有电动势。
电动势大，电流一定大吗？电流的大小由电动势和电阻共同决定。
图b中，哪部分相当于a中的电源？螺线管相当于电源。
图b中，哪部分相当于a中电源内阻？线圈自身的电阻。
在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势.有感应电动势是电磁感应现象的本质。
2、电磁感应定律感应电动势跟什么因素有关？现在演示前节课中三个成功实验，用CAI课件展示出这三个电路图，同时提出三个问题供学生思考：Δt=t2－t1内磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2－Φ1，磁通量的变化率为，感应电动势为E，则E=n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相同，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=n问题1：在实验中，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：第一个成功实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同?穿过电路的Φ变化产生E感产生I感.由全电路欧姆定律知I=，当电路中的总电阻一定时，E感越大，I越大，指针偏转越大。
磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同。
教师：磁通量变化的快慢用磁通量的变化率来描述，即单位时间内磁通量的变化量用公式表示为。
从上面的三个实验，同学们可归纳出什么结论呢？丙甲乙问题：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？如图所示电路，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。
解析：可以把速度v 分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1=vsinθ和平行于磁感线的分量v2=vcosθ。
后者不切割磁感线，不产生感应电动势。
前者切割磁感线，产生的感应电动势为E=BLv1=BLvsinθ3、导线切割磁感线时的感应电动势导体切割磁感线时，感应电动势如何计算呢？用CAI课件展示如图所示电路，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，以速度匀速切割磁感线，求产生的感应电动势？解析：设在Δt时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，这时线框面积的变化量为ΔS=LvΔt穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ=BΔS=BLvΔt据法拉第电磁感应定律，得E==BLv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？［强调］在国际单位制中，上式中B、L、v的单位分别是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v与B的夹角。
讨论：如果电动机因机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？这时应采取什么措施？学生讨论，发表见解。
电动机停止转4、反电动势引导学生讨论教材图4.3-3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，还是削弱了电源的电流？是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动？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，应立即切断电源，进行检查。
学生讨论后发表见解。
教师总结点评。
电动机转动时产生的感应电动势削弱了电源的电流，这个电动势称为反电动势。
反电动势的作用是阻碍线圈的转动。
这样，线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为其它形式的能。
系统归纳：感应电动势为EE=n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），E=BLv1=BLvsinθ［强调］在国际单位制中，上式中B、L、v的单位分别是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v与B的夹角。
练习巩固（课堂作业）：【例1】如图所示，有一弯成θ角的光滑金属导轨POQ，水平放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，有一金属棒MN与导轨的OQ边垂直放置，当金属棒从O点开始以加速度a向右匀加速运动t秒时，棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是多少?解：由于导轨的夹角为θ，开始运动t秒时，金属棒切割磁感线的有效长度为：L=stanθ=at2tanθ据运动学公式，这时金属棒切割磁感线的速度为v=at由题意知B、L、v三者互相垂直，有E=BLv=Bat2tanθ·at=Ba2t3tanθ即金属棒运动t秒时，棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是E=Ba2t3tanθ.【例2】（xx年上海）如图所示，固定于水平面上的金属框cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动.此时abed构成一个边长l的正方形，棒电阻r，其余电阻不计，开始时磁感应强度为B。
（1）若以t=0时起，磁感应强度均匀增加，每秒增加量k，同时保持棒静止，求棒中的感应电流。
（2）在上述情况中，棒始终保持静止，当t=t1时需加垂直于棒水平外力多大?（3）若从t=0时起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右匀速运动，可使棒中不产生I感，则磁感应强度应怎样随时间变化?（写出B与t的关系式）解析：（1）据法拉第电磁感应定律，回路中产生的感应电动势为E==kl2回路中的感应电流为I=（2）当t=t1时，B=B0+kt1金属杆所受的安培力为F安=BIl=（B0+kt1）据平衡条件，作用于杆上的水平拉力为F=F安=（B0+kt1）（3）要使棒中不产生感应电流，则通过闭合回路的磁通量不变，即B0l2=Bl（l+v t）解得B=★巩固练习1.法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小（）A.跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B.跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比答案：C点评：熟记法拉第电磁感应定律的内容2.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.消耗的机械功率D.磁通量的变化量E.流过导体横截面的电荷量答案：DE点评：插到同样位置，磁通量变化量相同，但用时不同3.恒定的匀强磁场中有一圆形闭合导线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流（）A.线圈沿自身所在平面运动B.沿磁场方向运动C.线圈绕任意一直径做匀速转动D.线圈绕任意一直径做变速转动答案：CD点评：判断磁通量是否变化4.一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速运动，当线圈处于如图所示作业布置：课后作业学习小组课下做一做教材13页上“说一说”栏目中的小实验，思考并回答该栏目中的问题。
将“问题与练习”中的第2、3、6、7题做在作业本上，思考并完成其他题目。
：家庭作业：课课练其它资料（除板书设计）：。