2017沪科版高中物理选修（3-2）第1章《电磁感应与现代生活》word教案4

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1、www.ks5u.com学案4　探究感应电动势的大小[学习目标定位]1.能区分磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ和磁通量的变化率.2.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.3.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．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

2、动势．一、法拉第电磁感应定律1．内容：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．2．表达式：E＝n，其中n是线圈的匝数．二、导体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)．一、法拉第电磁感应定律[要点提炼]1．对公式E＝n的理解．(1)公式中的n为线圈的匝数；ΔΦ是磁通量的变化，是磁通量的变化率．(2)E的大小取决于，而与Φ、ΔΦ无关①Φ很大时，可能很小，也可能很大；②Φ＝0时，可能

3、不为0.(3)E＝n适用于各种情况下电动势的计算，但一般用于求Δt时间内的平均值．2．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图像上某点切线的斜率)(2)磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：E＝nB·.3．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、导体切割磁感线时的感应电动势[问题设计]如图1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，

4、求回路中产生的感应电动势．图1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2所示)E＝BLv.2．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2图3图3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v

5、2的方向运动时，L＝R.[延伸思考]　如图4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表达式是什么？图4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

6、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、公式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

7、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＝(0.5－0.1)×20×10－4×0.5Wb＝4×10－4Wb磁通量的平均变化率为＝Wb/s＝8×10－3Wb/s根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小为：E＝n＝200×8×10－3V＝1.6V.答案　4×10－4　8×10－3　1.6例3　如图5甲所示，平行导轨MN、PQ水平放置

8、，电阻不计，两导轨间距d＝10cm，导体棒ab、cd放在导轨上，并与导轨垂直．每根棒在导轨间的部分，电阻均为R＝1.0Ω.用长为L＝20cm的绝缘丝线将两棒系住．整个装置处在匀强磁场中，t＝0的时刻，磁场方向竖直向下，丝线刚好处于未被拉伸的自然状态．此后，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示．不计感应电流磁场的影响，整个过程丝线未被拉断．求：(1)0～2.0s的时间内，电路中感应电流的大小与方向；(2)t＝1.0s时，丝线的拉