高二物理 选修3-2 电磁感应定律

1、教教 学目标学目标 （一）知识与技能（一）知识与技能 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、。 3理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 4知道E=BLvsin如何推得。 5会用法拉第电磁感应定律解决问题。 （二）过程与方法（二）过程与方法 通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探究问题的方法。 （三）情感、态度与价值观（三）情感、态度与价值观 1从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。 2了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。 教学重点教

2、学重点 法拉第电磁感应定律。 教学难点教学难点 平均电动势与瞬时电动势区别。 教学用具教学用具 演示法、归纳法、类比法 多媒体电脑、投影仪、投影片。（1 1）闭合电路）闭合电路利用磁场产生电流的现象利用磁场产生电流的现象问题问题1 1：什么叫电磁感应现象？：什么叫电磁感应现象？问题问题2 2：产生感应电流的条件是什么？：产生感应电流的条件是什么？（2 2）磁通量变化）磁通量变化思考思考: :问题问题3 3：试从本质上比较甲、乙两电路的：试从本质上比较甲、乙两电路的异同异同 既然闭合电路中既然闭合电路中有感应电流有感应电流，这，这个电路中就个电路中就一定有电动势一定有电动势。甲甲N NS SG

3、G乙乙产生电动势的那部分导体相当于电源产生电动势的那部分导体相当于电源1 1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势叫感应电动势( (E E). ). 闭合电路中有感应电流，这个电路中闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有感应电动势就一定有感应电动势. .一、感应电动势一、感应电动势产生感应电动势的那部分导体相当于产生感应电动势的那部分导体相当于电源电源. .2 2、产生条件：只要穿过闭合电路的磁通量、产生条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势。发生变化，电路中就产生感应电动势。变化变化产生产生E E产生产生I I 问题问题

4、1 1：在实验中，电流表指针偏转原：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？因是什么？知：由rREI总电阻一定时总电阻一定时,E越越大大,I越大越大,指针偏转指针偏转越大越大.问题问题2 2：电流表指针偏转程度跟感应电：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？动势的大小有什么关系？变化的快慢不同变化的快慢不同 都发生了变化都发生了变化都产生了都产生了E(I)E(I)从条件上看从条件上看从结果上看从结果上看相同相同不同不同问题问题3:3:在实验中，将条形磁铁从同一高在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，运动速度快慢度插入线圈中同一位置，运动速度快慢会有什么区别会有什么区别? ?

5、观察实验观察实验, ,分析思考分析思考: :问题问题1:1:在实验中在实验中, ,电流电流表指针偏转原因是什么表指针偏转原因是什么? ?问题问题2:2:电流表指针偏转电流表指针偏转程度跟感应电动势的大程度跟感应电动势的大小有什么关系小有什么关系? ?变变 E IE E越大越大, ,I I越大越大, ,指针偏转越大指针偏转越大. .变化的快慢不同变化的快慢不同 都发生了变化都发生了变化都产生了都产生了E(I)E(I)产生的产生的E(I)E(I)大小不等大小不等磁通量变化磁通量变化越快越快，感应电动势越大。，感应电动势越大。 磁通量的变化快慢磁通量的变化快慢t越大越大? ?从条件上看从条件上看从结

6、果上看从结果上看相同相同不同不同问题问题3:3:在实验中，将条形磁铁从同一高在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，运动速度快慢度插入线圈中同一位置，运动速度快慢会有什么区别会有什么区别? ? 磁通量的变化率磁通量的变化率二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的这一电路的磁通量磁通量的的变化率变化率成成正正比。比。 1.1.内容内容: :tEtnE注意：注意：公式中公式中取绝对值取绝对值，不涉及，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。正负，感应电流的方向另行判断。2.2.公式公式: :n n为线圈的匝数为线圈的匝

7、数有一个有一个5050匝的线圈，如果穿过它的磁匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为通量的变化率为0.5Wb/s0.5Wb/s，求感应电，求感应电动势。动势。 25V25V例例1 1一个一个100100匝的线圈，在匝的线圈，在0.5s0.5s内穿过它内穿过它的磁通量从的磁通量从0.01Wb0.01Wb增加到增加到0.09Wb0.09Wb。求线圈中的感应电动势。求线圈中的感应电动势。16V16V例例2 2如图，半径为如图，半径为r r的金属环绕通过某直径的的金属环绕通过某直径的轴轴0000以角速度以角速度作匀速转动作匀速转动, ,匀强磁场匀强磁场的磁感应强度为的磁感应强度为B B，从金属环面与磁

8、场方，从金属环面与磁场方向重合时开始计时向重合时开始计时, ,则在金属环转过则在金属环转过90900 0角角的过程中，环中产生的电动势的平均值是的过程中，环中产生的电动势的平均值是多大多大? ?00B22rBE例例3/10- -2Wbt/sA B D0120.1单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是规律如图所示，下列说法正确的是( ( ) )A A、线圈中、线圈中0 0时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 B B、线圈中、线圈中D D时

9、刻感应电动势为零时刻感应电动势为零 C C、线圈中、线圈中D D时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 D D、线圈中、线圈中0 0到到D D时间内时间内 平均感应电动势为平均感应电动势为0.4V0.4VABD例例4斜率表示斜率表示的变化率的变化率物理意义物理意义与电磁感应关系与电磁感应关系磁通量磁通量穿过回路的磁感穿过回路的磁感线的条数线的条数多少多少无直接关系无直接关系磁通量变化磁通量变化穿过回路的磁通穿过回路的磁通量量变化变化了多少了多少产生产生感应电动感应电动势的势的条件条件磁通量变化率磁通量变化率/t/t穿过回路的穿过回路的磁通磁通量量变化的快慢变化的快慢决定决定感应电动感应电动势的势

10、的大小大小3 3、理解、理解: :、/t/t的意义的意义 1.1.磁感应强度磁感应强度B B不变不变, ,垂直于磁场的回垂直于磁场的回路面积路面积S S发生变化发生变化,S SS S2 2- -S S1 1, ,此时：此时： 2.2.垂直于磁场的回路面积垂直于磁场的回路面积S S不变不变, ,磁磁感应强度感应强度B B发生变化发生变化,B BB B2 2- -B B1 1, ,此时：此时：4 4、应用、应用: :用公式用公式 求求E E的两的两种常见情况：种常见情况：tnE（感生电动势）（感生电动势）（动生电动势）（动生电动势）tnEtSBtnEtBS aabbG Ga ab b回路在时间回路

11、在时间t t内增大的面积内增大的面积为：为：S=LvtS=Lvt产生的感应电动势为：产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化穿过回路的磁通量的变化为：为：=BS=BStE =BLvt=BLvtttBLv BLv （V V是相对于磁场的速度）是相对于磁场的速度）三、导体切割磁感线时的感应电动势三、导体切割磁感线时的感应电动势如图所示闭合线框一部分导体如图所示闭合线框一部分导体abab长长L L, ,处处于匀强磁场中，磁感应强度是于匀强磁场中，磁感应强度是B B，abab以速度以速度v v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势匀速切割磁感线，求产生的感应电动势v vv vB BV V1 1V V2

12、2若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角( (导体斜切磁感线导体斜切磁感线) )注意：注意：2 2、导线的长度、导线的长度L L应为应为有效长度有效长度1 1、导线运动方向和磁感线、导线运动方向和磁感线平行平行时时, , E E=0=03 3、速度、速度v v为平均值为平均值( (瞬时值瞬时值),),E E就为平均值就为平均值( (瞬时值瞬时值) )L Lv v为为v v与与B B夹角夹角1BLvE 三、导体切割磁感线时的感应电动势三、导体切割磁感线时的感应电动势sinBLvBLvE 匀强磁场匀强磁场v 、B B、L L两两垂直两两垂直sinBLvE vBLL

13、、夹角为与Bv三、导体切割磁感线时的感应电动势三、导体切割磁感线时的感应电动势在磁感应强度为在磁感应强度为B B的匀强磁场中的匀强磁场中, ,有一个矩形线有一个矩形线圈圈, ,边长边长ab=ab=L L1 1,bc=,bc=L L2 2线圈绕中心轴线圈绕中心轴OOOO以角速度以角速度由图示位置逆时针方向转动。求由图示位置逆时针方向转动。求: :(1)(1)转过转过1/41/4周周时时abab边产生的瞬时感应电动势边产生的瞬时感应电动势(2)(2)转过转过1/21/2周周时时abab边产生的瞬时感应电动势边产生的瞬时感应电动势2sinsin21LBLBLvE转动转动1 1周的过程中周的过程中ab

14、ab边产生边产生的感应电动势哪个时刻最大的感应电动势哪个时刻最大? ?哪个时刻最小哪个时刻最小? ?思考思考: :例例5 5B B0 00 0 a ad dc cb b问题：问题：公式公式 tnEsin BLvE与公式与公式 的的区别和联系区别和联系？ ( (1) 1) 求出的是平均感应电动势求出的是平均感应电动势, E, E和某和某段时间或某个过程对应；段时间或某个过程对应；求出的是瞬时感应电动求出的是瞬时感应电动势，势，E E和某个时刻或某个位置对应和某个时刻或某个位置对应. . ( (2)2)求出的是整个回路的感应电动势；求出的是整个回路的感应电动势；求出求出的是某部分导体的电动势。回路

15、中感应电动势为零的是某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零时，回路中某段导体的感应电动势不一定为零。时，回路中某段导体的感应电动势不一定为零。1 1、区别：、区别：V(1)(1)公式中的时间趋近于公式中的时间趋近于0 0时，则时，则E E为瞬时感应电动势为瞬时感应电动势(2)(2)公式中公式中v v若代表平均速度，则若代表平均速度，则E E为平均感应电动势。为平均感应电动势。2 2、联系：、联系：问题：问题：公式公式 tnEsin BLvE与公式与公式 的的区别和联系区别和联系？公式公式和公式和公式是统一的是统一的. .问题问题1 1：在在P16P16图图4.4-34.4-3中中, ,电源在

16、电动机线圈中产生电流的方向怎样电源在电动机线圈中产生电流的方向怎样? ?ABAB边、边、CDCD边受力方向怎样边受力方向怎样? ?线圈的运动方向怎样线圈的运动方向怎样? ?直流电动机的原理直流电动机的原理: :通电导线在磁场中通电导线在磁场中受安培力而运动受安培力而运动. .问题问题2 2：电动机线圈在磁场中转动会产生感电动机线圈在磁场中转动会产生感应电动势吗应电动势吗? ?方向怎样方向怎样? ?问题问题3 3：感应电动势是加强了电源产生的感应电动势是加强了电源产生的电流电流, ,还是削弱了电源的电流还是削弱了电源的电流? ?是有利于线是有利于线圈转动还是阻碍了线圈的转动圈转动还是阻碍了线圈的

17、转动? ?四、反电动势四、反电动势 1 1、定义：、定义：电动机转动时产生的感应电动机转动时产生的感应电动势电动势总要总要削弱削弱电源产生的电流电源产生的电流, ,这个这个电动势叫电动势叫反电动势反电动势. . 2 2、作用：、作用：阻碍线圈的转动阻碍线圈的转动. . 线圈要维持转动线圈要维持转动, ,电源就要向电动机提供电能电源就要向电动机提供电能. .电能转化为其它形式的能电能转化为其它形式的能. .问题问题4 4：如果电动机因机械阻力过大而如果电动机因机械阻力过大而停止转动停止转动, ,会发生什么情况会发生什么情况? ?这时应采这时应采取什么措施取什么措施? ?四、反电动势四、反电动势 3 3、应用：、应用：电动机停止转动电动机停止转动, , 就没有反电动势就没有反电动势, ,线圈中电流线圈中电流会很大会很大, ,电动机会烧毁电动机会烧毁, ,要立要立即切断电源即切断电源, ,进行检查进行检查. .如图如图, ,有一匀强磁场有一匀强磁场B B=1.0=1.01010- -3 3T T，在垂直，在垂直磁场的平面内磁场的平面内, ,有一金属棒有一金