第4课时法拉第电磁感应定律.doc

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1、第4课时法拉第电磁感应定律【自主探究】情景导入法拉第发电机模型根据电磁感应原理，法拉第很快发明了世界上第一台最原始的感应发电机，其模型为：一个中心有轴的圆形铜盘垂直固定在支架上，并伸进一块马碲形磁铁的两极之间，磁铁为水平固定着，铜盘的中轴连接导体，铜盘边缘和另一根导线接着，两根导线接上电流表。1831年圣诞节他为朋友们进行了表演：只见他转动摇柄，铜盘旋转起来，电流计的指针开始偏转。当铜盘转得越快时，电流表指针的读数就越大。这是为什么呢？知识清单1．感应电动势：无论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就一定有感应电动势，

2、若电路是闭合的就有感应电流．产生感应电动势的那部分导体就相当于一个电源．2.法拉第电磁感应定律文字表述：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。表达式为E=n。式中n表示线圈的匝数，ΔΦ表示磁通量的变化，Δt表示时间，表示磁通量的变化率。3．闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，则导体中的感应电动势为E=BLvsinθ,式中θ表示磁场方向和速度方向之间夹角，当θ等于900时，公式变为E=BLv。式中的L是切割磁感线的有效长度。v若是平均速度，则E为平均电动势；若v为瞬时速度，则E为瞬时电动势 。若导体的运动不切割

3、磁感线，则导体中无感应电动势。4．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。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。【互动新课堂】疑难分析1．磁通量Φ、磁通量的变化量△Φ、磁通量的变化率的意义（1）磁通量Φ是穿过某一面积的磁感线的条数；磁通量的变化量△Φ=Φ1-Φ2表示磁通量变化的多少，并不涉及这种变化所经历的时间；磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢。（2）当磁通量很大时，磁通量的变化量△Φ可能很小。同理，当磁通量的变化量△Φ很大时，若经历的时间很

4、长，则磁通量的变化率也可能较小。（3）磁通量Φ和磁通量的变化量△Φ的单位是Wb，磁通量变化率的单位是Wb／s。（4）磁通量的变化量△Φ与电路中感应电动势大小没有必然关系，穿过电路的△Φ≠0是电路中存在感应电动势的前提；而磁通量的变化率与感应电动势的大小相联系，越大，电路中的感应电动势越大，反之亦然。（5）磁通量的变化率，是Φ-t图象上某点切线的斜率。2．关于电磁感应现象中感应电荷量的计算方法在Δt的时间内，q=IΔt=nΔΦ/R，其中ΔΦ对应某过程中磁通量的变化，R为电路的总电阻，n为回路的匝数。用q=nΔΦ/R可求一段时间内通过某一

5、导体横截面的电荷量。3．公式E=n与E=BLvsinθ的区别与联系（1）研究对象不同：E=n的研究对象是一个回路，而E=BLvsinθ研究对象是磁场中运动的一段导体。（2）物理意义不同：E=n求得的是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=BLvsinθ，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

6、sinθ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＝BLvsinθ求E比较方便；当穿过电路的磁通量发生变化，用E=求E比较方便。4．关于电动机的反电动势问题。①电动机只有在转动时才会出现反电动势（线圈转动切割磁感线产生感应电动势）；②线圈转动切割磁感线产生的感应电动势方向与电动机的电源电动势方向一定相反，所以称为反电动势；③有了反电动势，电动机才可能把电能转化为机械能,它输出的机械能功率P=E反I；④电动机工作时两端电压为U=E反+Ir（r是电动机线圈的电阻），电动机的总功率为P=UI，发热

7、功率为P热=I2r，正常情况下E反>>Ir，电动机启动时或者因负荷过大停止转动，则I=U/r，线圈中电流就会很大，可能烧毁电动机线圈。典型例题1．法拉第电磁感应定律的理解①只要穿过电路的磁通量发生变化，就会产生感应电动势；若电路是闭合的就会有感应电流产生．②△Φ不能决定E的大小，才能决定E的大小，而与△Φ之间无大小上的必然联系．③公式只表示感应电动势的大小，不涉及方向．④当△Φ仅由B引起时，则；当△Φ仅由S引起时，则．⑤公式，若△t取一段时间，则E为△t这段时间内感应电动势的平均值．若△t趋近于零，则表示瞬时值．【例1】一个200匝、

8、面积为20cm2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0.05s内由0.1T增加到0.5T。在此过程中穿过线圈的磁通量的变化是___________Wb；磁通量的平均变化率是_________