法拉第电磁感应定律学案（人教版选修32）.doc

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1、学案4　法拉第电磁感应定律[学习目标定位]1.理解和掌握法拉第电磁感应定律，并能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小.2.能够运用E＝Blv或E＝Blvsinθ计算导体切割磁感线时的感应电动势.3.知道反电动势的定义和在生产中的应用．1．在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化．2．磁通量发生变化的方式：磁感应强度B变化、闭合电路的有效面积S变化、磁感应强度B和闭合电路的有效面积S均变化．在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势．一、电磁感应定律法拉第电磁感应定律：闭合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

2、E＝n，其中n是线圈的匝数．二、导线切割磁感线时的感应电动势当导线切割磁感线产生感应电动势时，E＝Blv(B、l、v两两垂直时)，E＝Blvsin_θ(v⊥l，但v与B夹角为θ)．三、反电动势1．电动机转动时，线圈中会产生反电动势，它的作用是阻碍线圈的转动．要使线圈维持原来的转动，电源就要向电动机提供能量．这正是电能转化为其他形式能的过程．2．若电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动，这时就没有了反电动势，线圈中电流会很大，可能会把电动机烧毁，这时应立即切断电源，进行检查.一、电磁感应定律[问题设计]关于教材第2节“探究感应电流的产生条件”中的几个演示实验，思考下列问题：(1)

3、在实验中，电流表指针偏转原因是什么？(2)电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？图1(3)在图1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？答案　(1)穿过闭合电路的Φ变化⇒产生E感⇒产生I感．(2)由闭合电路欧姆定律知I＝，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)磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同，即电流表指针偏转程度不同．[要点提炼]1．E＝n一般用来求Δt时间内感应电动势的平均值．其中n为线圈匝数，ΔΦ总是取绝对值．2．磁通量Φ和磁通量的变化率没有直接关系．(1)Φ很大时，可能很小，也可能很大；(2)Φ＝0时

4、，可能不为0.3．磁通量的变化率是Φ－t图象上某点切线的斜率．常见感应电动势的计算式有：(1)线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：E＝n·S.(为B－t图象上某点切线的斜率)(2)磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：E＝nB·.4．产生感应电动势的那部分导体相当于电源．如果电路没有闭合，这时虽然没有感应电流，但电动势依然存在．二、导线切割磁感线时的感应电动势[问题设计]如图2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．图2答案　设在Δt时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，如图所示，这时

5、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根据法拉第电磁感应定律得E＝＝Blv.[要点提炼]1．当导体平动垂直切割磁感线时，即B、l、v两两垂直时(如图3所示)E＝Blv.图32．公式中l指有效切割长度：即导体在与v垂直的方向上的投影长度．图4图4甲中的有效切割长度为：l＝sinθ；图乙中的有效切割长度为：l＝；图丙中的有效切割长度为：沿v1的方向运动时，l＝R；沿v2的方向运动时，l＝R.[延伸思考]　如图5所示，如果长为l的直导线的运动方向与直导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角θ(θ≠90°)，则此时直导线上产生的感应电动势

6、表达式是什么？图5答案　如图所示，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＝Blvsinθ.一、法拉第电磁感应定律的理解例1　下列几种说法中正确的是(　　)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，线圈中产生的感应电动势一定越大C．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D．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解析　本题考查对法拉第电磁感应定律的理解，关键是抓住感应电动势的

7、大小和磁通量的变化率成正比．感应电动势的大小和磁通量的大小、磁通量变化量的大小以及磁场的强弱均无关系，它由磁通量的变化率决定，故选D.答案　D二、E＝n的应用例2　一个200匝、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量是______Wb；磁通量的平均变化率是______Wb/s；线圈中的感应电动势的大小是_______V.解析　磁通量的变化量为ΔΦ＝ΔB·Ssinθ＝(0.5－0