法拉第电磁感应定律 说课稿 教案 教学设计

法拉第电磁感应定律

【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、t

∆∆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t

n

E ∆∆Φ

=和E =BLv sin θ解决问题。 【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。 【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。 【教学重难点】

1．法拉第电磁感应定律。 2．平均电动势与瞬时电动势区别。 【教学过程】

★重难点一、对法拉第电磁感应定律的理解★

结合“探究感应电流产生条件”的几个演示实验，回答下列问题： (1)在实验中，电流表指针偏转原因是什么？ 提示：穿过闭合电路的Φ变化⇒产生E 感⇒产生I 感． (2)电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？ 提示：由闭合电路欧姆定律知I ＝

E

R ＋r

，当电路的总电阻一定时，E 感越大，I 感越大，指针偏转程度越大．

(3)在下图中，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？

提示：磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同． 【总结提高】

1．由E ＝n ΔΦΔt 可知，感应电动势E 大小正比于磁通量的变化率ΔΦ

Δt ，而与磁通量Φ、磁通量变化量ΔΦ

及电路的电阻大小无关．

2．在Φ－t 图象中，ΔΦΔt 表示某时刻的斜率时，由E ＝n ΔΦΔt 可求得瞬时感应电动势，ΔΦ

Δt 表示某段时间Φ

－t 图象的斜率时，由E ＝n ΔΦ

Δt

可求得平均感应电动势．

3．要严格区分磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率ΔΦ

Δt

.

1．由E ＝n ΔΦΔt 可知，感应电动势E 的大小正比于磁通量的变化率ΔΦ

Δt ，而与磁通量Φ、磁通量变化量ΔΦ及电路的电阻大小无关。

2．由E ＝n ΔΦΔt 可求得平均感应电动势，通过闭合电路欧姆定律可求得电路中的平均电流I ＝E R ＝n ΔΦ

Δt ·R 。通过电路中导体橫截面的电量Q ＝I Δt ＝n ΔΦR 。 3．ΔΦ

Δt 的三种表达形式

(1)B 不变，S 变化，则ΔΦΔt ＝B ·ΔS

Δt ； (2)B 改变，S 不变，则ΔΦΔt ＝ΔB Δt ·S ； (3)B 、S 变化，则ΔΦΔt ＝|Φ1－Φ2|Δt 。

4．Φ、ΔΦ、ΔΦΔt 均与线圈匝数无关，它们的大小没有直接关系，Φ很大时，ΔΦ

Δt 可能很小，也可能很大；

Φ＝0时，ΔΦ

Δt

可能不为零．

【典型例题】一个200匝、面积为20 cm 2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30°角，若磁感应强度在0.05 s 内由0.1 T 增加到0.5 T ，在此过程中磁通量变化了多少？磁通量的平均变化率是多少？线圈中感应电动势的大小是多少伏？

【答案】 4×10－

4 Wb 8×10－

3 Wb/s 1.6 V

【解析】 磁通量的变化量是由磁场的变化引起的，应该用公式ΔΦ＝ΔBS sin θ来计算，所以 ΔΦ＝ΔBS sin θ＝(0.5－0.1)×20×10－

4×0.5 Wb ＝4×10－

4 Wb

磁通量的变化率ΔΦΔt ＝4×10－

40.05 Wb/s ＝8×10－3 Wb/s 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小为

E ＝n ΔΦ

Δt ＝200×8×10－3 V ＝1.6 V

★重难点二、对公式E ＝Blvsin θ的理解★ 如图所示，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 ，ab 以速度v 匀速切割磁感线， 求回路中产生的感应电动势．

提示：设在Δt 时间内导体棒由原来的位置运动到a 1b 1，如图所示，这时线框面积的变化量为：ΔS ＝lv Δt ， 穿过闭合电路磁通量的变化量为：ΔΦ＝B ΔS ＝Blv Δt ，据法拉第电磁感应定律，得E ＝ΔΦΔt

＝Blv .

【总结提高】

1．该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导线运动速度为v 时的瞬时电动势，随着v 的变化，E 也相应变化；若v 为平均速度，则E 为平均感应电动势．

2．当B 、l 、v 三个量方向互相垂直时，θ＝90°，感应电动势最大，当有任意两个量的方向互相平行时，θ＝0°，感应电动势为零．

3．式中的l 应理解为导线切割磁感线时的有效长度，如果导线不和磁场垂直，l 应是导线在磁场垂直方向投影的长度，如果切割磁感线的导线是弯曲的，如图所示，则应取与B 和v 垂直的等效直线长度，即ab 的弦

长．

4．公式中的v 应理解为导线和磁场间的相对速度，当导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生． 5.公式E ＝Blv 一般用于导线各部分切割磁感线速度相同的情况，若导线各部分切割磁感线的 速度不同，可取其平均速度求电动势．如图 所示，导体棒在磁场中绕A 点在纸面内以角 速度ω匀速转动，磁感应强度为B ，要求AC

在切割磁感线时产生的感应电动势，应取平均切割速度，即v ＝v 0

2＝ωl 2，故E ＝1

2B ωl 2.

公式E ＝n ΔΦ

Δt 与E ＝Blv sin θ的区别与联系

E ＝n ΔΦ

Δt

E ＝Blv sin θ

区 别

求的是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

求的是瞬时感应电动势，E 与某个时刻或某个位置相对应

求的是整个电路的感应电动势。整个电路的感应电动势为零时，其电路中某段导体的感应电动势不一定为零

求的是电路中一部分导体切割磁感线时产生的感应电动势

由于是整个电路的感应电动势，因此电源部分不容易确定

是由一部分导体切割磁感线的运动产生的，该部分导体就相当于电源

联

系 公式E ＝n ΔΦ

Δt 和E ＝Blv sin θ是统一的，当Δt →0时，E 为瞬时感应电动势，只是由于高中数学知识

所限，现在还不能这样求瞬时感应电动势，而公式E ＝Blv sin θ中的v 若代入v ，则求出的E 为平

均感应电动势 【典型例题】如图所示，导体棒ab 长L ，沿倾角为α的斜导轨以速度v 下滑，匀强磁场的磁感应强度为B 。求：