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

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1、第五节　电磁感应规律的应用学习目标重点难点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；3．理解电磁感应现象电路中的电源及外电路；4．掌握电磁感应过程中的能量转化．重点：（1）熟悉各种情况下感应电动势的表达．（2）能画出等效电路图，并能联系闭合电路解题．难点：电磁感应现象中的能量问题．一、法拉第电机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的原理．2．产生电动势的导体相当于电源，此电源与其他部分的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的负极流向正极；在外电路中，电流从电源的正极

2、经用电器流向负极．预习交流1如图是一个水平放置的导体框架，宽度L=0.50m，接有电阻R=0.20Ω，磁感应强度B=0.40T，方向如图所示．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的电阻均不计，当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：电路上的感应电流的大小．答案：导体棒ab切割磁感线产生的感应电动势的大小为E＝BLv＝0.40×0.50×4.0V＝0.80V，导体棒ab相当于电源，由它对外电路供电，则由闭合电路欧姆定律得：I＝＝A＝4.0A．二、电磁感应中的能量1．电磁感应中的能量：在由导体切割磁感线产生的电磁感应现

3、象中，导体克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能，即电能是通过克服安培力做功转化来的．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，切割磁感线产生的感应电动势．（2）方向：与外加电压的方向相反．（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在有安培力做功的电路中，欧姆定律是否依然适用？答案：有安培力做功的电路为非纯电阻电路，电路中发生了电能与机械能的转化，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的内容后，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

4、？答案：有关．设电路中的电池电动势为E，反电动势为E′，则电路中的总电动势为E－E′，若电路中的总电阻为R，由闭合电路欧姆定律可得电路中的电流I＝．所以，由于反电动势的存在，回路中的电流I＜．一、法拉第电机学生思考：法拉第电机的原理是怎样的？答案：法拉第电机原理图如下图所示．放在磁场中的铜盘可以看成是由无数根铜棒组成的，这些铜棒就像自行车的“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，其中圆心为电源的一个极，铜盘的边缘为电源的另一个极．它可以通过导线对用电器供电．如图所示，是法拉第做成的世界

5、上第一台发电机模型的原理图．将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中a，b导线与铜盘的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．若图中铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路总电阻为R，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为ω．则下列说法正确的是（　　）．A．回路中有大小和方向做周期性变化的电流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导线流向旋转的铜盘D．若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正弦规律变化的磁场，不转动铜盘，灯泡中也会有电流流过答案：C解析：铜盘在转动的过程中产生的恒定电流为I＝，

6、选项A、B错误．由右手定则可知铜盘在转动的过程中产生的电流从b导线流进灯泡，再从a导线流向旋转的铜盘，选项C正确．若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正弦规律变化的磁场，不转动铜盘时闭合回路的磁通量不发生变化，灯泡中没有电流流过，选项D错误．1．当导体棒各点的切割速度相同时，产生的感应电动势用E＝BLv来求．2．当导体各部分切割磁感线线速度不同时，取其平均速度．如图所示，导体棒绕A点以角速度ω匀速转动时产生感应电动势的大小为E＝BL＝BL×＝BL2ω．二、电磁感应中的电路1．如图所示，导体棒ab在切割磁感线的过程中电路中会产生感应电流．请分析：（1）电路中有

7、电源吗？答案：电路中有电源．（2）如果有，哪部分导体相当于电源？答案：导体棒ab相当于电源．（3）又如何确定电源的正负极呢？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．由右手定则可知导体棒在向右运动过程中电流由a端流出，故a端相当于电源的正极，b端相当于电源负极．2．产生感应电动势的部分是电源，其余部分则为外电路．试说明图甲、乙所示电路中哪部分导体相当于电源，并画出等效电路．判断a，b两点电势的高低．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．根据右手定则可判定乙图中棒上电流方向由b→

8、a．因为在电源内部电流由电源负极流向正极，所以甲图b