当前位置:首页 > 商业/管理/HR > 资本运营 > 第4节·法拉第电磁感应定律
诸佛庵中学有效教学导学案年级高一学科组物理课题第四章§4法拉第电磁感应定律主备教师刘启俊审核人设计时间2011-1-18§4法拉第电磁感应定律【学习目标】1.知道什么叫感应电动势。2.知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量,并能区别Φ、ΔΦ、tnE。3.理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。4.知道E=BLv如何推得。5.会用tnE和E=BLv解决问题。【学习重点】法拉第电磁感应定律。【学习活动】(一)知识链接在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么?在电磁感应现象中,磁通量发生变化的方式有哪些情况?恒定电流中学过,电路中存在持续电流的条件是什么?在电磁感应现象中,既然闭合电路中有感应电流,这个电路中就一定有电动势。在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。下面我们就来探讨感应电动势的大小决定因素。(二)新课学习1、感应电动势图b中,哪部分相当于a中的电源?图b中,哪部分相当于a中电源内阻?在电磁感应现象中,不论电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就有感应电动势.感应电动势是电磁感应现象的本质。2、电磁感应定律感应电动势跟什么因素有关?现在演示前节课实验,问题1:在实验中,电流表指针偏转原因是什么?问题2:电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系?问题3:第一个成功实验中,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?问题4:磁通量变化的快慢用磁通量的变化率来描述,即单位时间内磁通量的变化量,用公式表示为t。从上面的三个实验,同学们可归纳出什么结论呢?:精确的实验表明:___________________________________________________________________。这就是法拉第电磁感应定律。设闭合电路是一个n匝线圈,且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同,这时相当于n个单匝线圈串联而成,因此感应电动势变为甲乙E=诸佛庵中学有效教学导学案年级高一学科组物理课题第四章§4法拉第电磁感应定律主备教师刘启俊审核人设计时间2011-1-18问题5:请联系v、Δv、tv三者关系,谈谈你对Φ、ΔΦ、t三者的关系3、导线切割磁感线时的感应电动势导体切割磁感线时,感应电动势如何计算呢?用CAI课件展示如图所示电路,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,以速度v匀速切割磁感线,求产生的感应电动势?解析问题:当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ,感应电动势可用上面的公式计算吗?如图所示电路,闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中,导体棒以v斜向切割磁感线,求产生的感应电动势。解析:[强调]在国际单位制中,上式中B、L、v的单位分别是特斯拉(T)、米(m)、米每秒(m/s),θ指v与B的夹角。4、反电动势引导学生讨论教材图4.3-3中,电动机线圈的转动会产生感应电动势。这个电动势是加强了电源产生的电流,还是削弱了电源的电流?是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动?讨论:如果电动机因机械阻力过大而停止转动,会发生什么情况?这时应采取什么措施?讨论,发表见解。(四)实例探究电磁感应定律的综合应用【例1】如图所示,有一弯成θ角的光滑金属导轨POQ,水平放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,有一金属棒MN与导轨的OQ边垂直放置,当金属棒从O点开始以加速度a向右匀加速运动t秒时,棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是多少?解:.【例2】(2001年上海)如图所示,固定于水平面上的金属框cdef,处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦滑动.此时abed构成一个边长l的正方形,棒电阻r,其余电阻不计,开始时磁感应强度为B。(1)若以t=0时起,磁感应强度均匀增加,每秒增加量k,同时保持棒静止,求棒中的感应电流。(2)在上述情况中,棒始终保持静止,当t=t1时需加垂直于棒水平外力多大?(3)若从t=0时起,磁感应强度逐渐减小,当棒以恒定速度v向右匀速运动,可使棒中不产生I感,则磁感应强度应怎样随时间变化?(写出B与t的关系式)解析:诸佛庵中学有效教学导学案年级高一学科组物理课题第四章§4法拉第电磁感应定律主备教师刘启俊审核人设计时间2011-1-18★巩固练习1.法拉第电磁感应定律可以这样表述:闭合电路中感应电动势的大小()A.跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B.跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比2.将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处,不发生变化的物理量有()A.磁通量的变化率B.感应电流的大小C.消耗的机械功率D.磁通量的变化量E.流过导体横截面的电荷量3.恒定的匀强磁场中有一圆形闭合导线圈,线圈平面垂直于磁场方向,当线圈在磁场中做下列哪种运动时,线圈中能产生感应电流()A.线圈沿自身所在平面运动B.沿磁场方向运动C.线圈绕任意一直径做匀速转动D.线圈绕任意一直径做变速转动4.一个矩形线圈,在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速运动,当线圈处于如图所示位置时,此线圈()A.磁通量最大,磁通量变化率最大,感应电动势最小B.磁通量最大,磁通量变化率最大,感应电动势最大C.磁通量最小,磁通量变化率最大,感应电动势最大D.磁通量最小,磁通量变化率最小,感应电动势最小5.一个N匝的圆线圈,放在磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈平面跟磁感应强度方向成30°角,磁感应强度随时间均匀变化,线圈导线规格不变.下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是()A.将线圈匝数增加一倍B.将线圈面积增加一倍C.将线圈半径增加一倍D.适当改变线圈的取向6.如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出,设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力,则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将()A.越来越大B.越来越小C.保持不变D.无法确定7.如图所示,C是一只电容器,先用外力使金属杆ab贴着水平平行金属导轨在匀强磁场中沿垂直磁场方向运动,到有一定速度时突然撤销外力.不计摩擦,则ab以后的运动情况可能是A.减速运动到停止B.来回往复运动C.匀速运动D.加速运动8.横截面积S=0.2m2、n=100匝的圆形线圈A处在如图所示的磁场内,磁感应强度变化率为0.02T/s.开始时S未闭合,R1=4Ω,R2=6Ω,C=30μF,线圈内阻不计,求:(1)闭合S后,通过R2的电流的大小;(2)闭合S后一段时间又断开,问S断开后通过R2的电荷量是多少?解:(1)磁感应强度变化率的大小为tB=0.02T/s,B逐渐减弱,所以E=ntBS=100×0.02×0.2V=0.4VI=644.021RREA=0.04A,方向从上向下流过R2.(2)R2两端的电压为U2=646212ERRR×0.4V=0.24V所以Q=CU2=30×10-6×0.04C=7.2×10-6C.
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