高中物理 第四章 第四节 法拉第电磁感应定律学案(新人教版)选修3-2.doc

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1、§4.4法拉第电磁感应定律【学习目标】1．知道感应电动势及决定感应电动势大小的因素。2．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。3.会用法拉第电磁感应定律进行有关的计算4.通过推导导线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，会用公式进行相关计算【重点难点】1.重点：法拉第电磁感应定律的内容、数学表达式。2.难点：用和E=BLvsinθ解决问题。【课前预习】一、感应电动势1.感应电动势在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就相当于________，导体的电阻相当于。只要穿过回路的磁通量发

2、生改变，在回路中就产生感应电动势。2.感应电流与感应电动势感应电流的大小由感应电动势和闭合回路的总电阻共同决定，三者之间遵守定律，即I=.二、法拉第电磁感应定律1.法拉第电磁感应定律(1)定律内容:电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的成正比.(2)若产生感应电动势的电路是一个匝数为n的线圈，且穿过每匝线圈的磁感量变化率都相同，则整个线圈产生的感应电动势大小E=。式中感应电动势E的单位为伏（V）。2.法拉第电磁感应定律的理解（1）公式适用于回路磁通量发生闭合的情况，回路不一定要闭合。（2）感应电动势E

3、的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率，而与的大小和Δ的大小没有必然的关系，与电路的电阻R也无关。感应电流的大小才与E和回路总电阻R有关。（3）磁通量的变化率的意义:表示回路中磁通量的变化快慢。磁通量的变化率是—t图象上某点切线的斜率.（4）法拉第电磁感应定律E=n中，若Δt取一段时间，则表示在Δt时间内磁通量的平均变化率，此时E为在Δt时间内的平均感应电动势。若Δt趋近于零，则E为瞬时感应电动势。当ΔΦ均匀变化时，则平均感生电动势等于瞬时感生电动势。特别注意：平均感应电动势一般不等于初态与末态电动势的算

4、术平均值。（5）在高中阶段所涉及的磁通量发生变化有两种方式：一是磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积发生S变化，此时感应电动势E=nB；二是垂直于磁场的回路面积不变，磁感应强度发生变化，此时感应电动势E=nS，其中为磁感应强度的变化率，在B—t图象中为图线上某点的斜率。三、导线切割磁感线时的感应电动势——法拉第电磁感应定律的特例1.导体做切割磁感线运动而使磁通量变化，这时法拉第电磁感应定律可以表示为一种更简单、更便于应用的形式。(1)一般情况:运动速度v和磁感线方向夹角为θ，则E=.(2)常用情况：运

5、动速度v和磁感线方向垂直，则E=______.2．用E=BLv来确定直导体做切割磁感线运动而产生感应电动势的大小时，应注意：(1)当B、L、v三个量的方向互相垂直时，E=BLv，感应电动势的值最大；当有任意两个量的方向互相平行时，感应电动势E为零；当三个量的方向成任意夹角时，应取它们的垂直分量来计算感应电动势的大小。(2)通常v为瞬时速度，E也为瞬时感应电动势，随着v的变化，E也相应变化；若v为平均速度，则E也为平均感应电动势．(3)公式E=BLv中的L应理解为导体切割磁感线的有效长度。所谓导体的有效切

6、割长度，指的是切割导体两端点的连线在同时垂直于v和B的方向上的投影的长度。当切割磁感线的导体是弯曲的，则应取其与B和v垂直的等效直线长度．3．导体转动切割磁感线时的感应电动势对一段导体的转动切割，导体上各点的线速度不等，怎样求感应电动势呢？若导体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，一长为L的导体棒AC绕A点在纸面内以角速度ω匀速转动，转动区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场。AC转动切割时各点的速度不等，由A到C点的线速度与半径成正比均匀增加，其中vA=0，vC=ωL，故取其平均切

7、割速度即中点位置线速度v=（0+ωL）=ωL代表棒的平均速度，因此导体转动切割磁感线时的感应电动势E=BLv=BL2ω。4.公式E=BLv与公式E=n比较（1）研究对象不同：E=n的研究对象是一个回路，而E=BLv研究对象是磁场中运动的一段导体。（2）物理意义不同：E=n求得是Δt时间内的平均感应电动势，当Δt→0时，则E为瞬时感应电动势；而E=BLv，如果v是某时刻的瞬时速度，则E也是该时刻的瞬时感应电动势；若v为平均速度，则E为平均感应电动势。（3）E=n求得的电动势是整个回路的感应电动势，而不是回

8、路中某部分导体的电动势。整个回路的电动势为零，其回路中某段导体的感应电动势不一定为零。（4）E=BLv和E=n本质上是统一的。前者是后者的一种特殊情况。但是，当导体做切割磁感线运动时，用E＝BLv求E比较方便；当穿过电路的磁通量发生变化，用E=n求E比较方便。四、反电动势如图所示中，电动机线圈的转动会产生感应电动势。1.在磁场中转动时电动机产生的感应电动势_____了电源电动势的作用，这个电动势称为反电动势。反电动势一般出现在电磁线圈中。2