14.3 法拉第电磁感应定律.doc

14.3 法拉第电磁感应定律 一、教学目标 1．在物理知识方面的要求． （1）掌握导体切割磁感线的情况下产生的感应电动势． （2）掌握穿过闭合电路的磁通量变化时产生的感应电动势． （3）了解平均感应电动势和感应电动势的即时值． 2．通过推理论证的过程培养学生的推理能力和分析问题的能力． 3．运用能的转化和守恒定律来研究问题，渗透物理思想的教育． 二、重点、难点分析 1．重点是使学生掌握动生电动势和感生电动势与哪些因素有关． 2．在论证过程中怎样运用能的转化和守恒思想是本节的难点． 三、主要教学过程 （－）引入新课 复习提问：在发生电磁感应的情况下，用什么方法可以判定感应电流的方向？要求学生回答出：切割磁感线时用右手定则；磁通量变化时用楞次定律． （二）教学过程设计 1．设问． 既然会判定感应电流的方向，那么，怎样确定感应电流的强弱呢？既然有感应电流，那么就一定存在感应电动势．只要能确定感应电动势的大小，根据欧姆定律就可以确定感应电流了． 2．导线切割磁感线的情况． （1）如图所示，矩形闭合金属线框abcd置于有界的匀强磁场B中，现以速度V匀速技出磁场，我们来看感应电动势的大小． 在水平方向ab边受到安培力Fm=Bil的作用．因为金属线框是做匀速运动，所以拉线框的外力F的大小等于这个安培力，即F＝Bll在匀速向外拉金属线框的过程中，拉力做功的功率P＝F·v＝BIl． 拉力的功并没有增加线框的动能，而是使线框中产生了感应电流I．根据能的转化和守恒定律可知，拉力F的功率等于线框中的电功率P’． 闭合电路中的电功率等于电源电动势δ（在这里就是感应电动势）与电流I的乘积． 显然Fv=δI 即．Bilv=δI 得出感应电动势 δ＝ Blv．（l） 式中的l是垂直切割磁感线的有效长度（ab），v是垂直切割磁感线的有效速度． （2）当ab边与磁感线成θ角（如图2）做切割磁感线运动时，可以把速度v分解．其有效切割速度 v⊥= v· sin θ那么，公式（1）可改写为： δ＝ Blvsinθ（2） 这就是导体切割磁感线时感应电动势的公式．在国际单位制中，它们的单位满足： V＝ Tm2／s． 3．穿过闭合电路的磁通量变化时． （l）参看前图，若导体ab在△t时间内移动的位移是△l，那么它的速度v即可表示为，v=，（2）式δ＝Blvsinθ可以改写为 δ=．（3） 式中l△l是ab边在△t时间内扫过的面积． l△lisnθ是ab边在△t时间内垂直于磁场方向扫过的有效面积． Bl△lsinθ是ab边在△t时间内扫过的磁通量（磁感线的条数），对于金属线框abcd来说这个值也就是穿过线框磁通量在△t时间内的变化量△Φ． 这样（3）式可简化为 δ= （2）在一般情况下，线圈多是由很多匝（n匝）线框构成，每匝产生的感应电动势均为（4）式的值，串联起来n匝，则线圈产生的感应电动势可用 δ= 表示．这个公式可以用精密的实验验证．这就是法拉第电磁感应定律的表达式． （3）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．这就是法拉第电磁感应定律． 4．几个应该说明的问题． （l）在法拉第电磁感应定律中感应电动势g的大小不是跟磁通量中成正比，也不是跟磁通量的变化量否o成正比，而是跟磁通量的变化率成正比． （2）法拉第电磁感应定律反映的是在＆一段时间内平均感应电动势．只有当Δt趋近于零时，才是即时值． （3）公式δ＝Blvsin θ中，当 v取即时速度则δ是即时值，当 v取平均速度时，δ是平均感应电动势． （4）当磁通量变化时，对于闭合电路一定有感应电流．若电路不闭合，则无感应电流，但仍然有感应电动势． （5）感应电动势就是电源电动势，是非静电力使电荷移动增加电势能的结果．电路中感应电流的强弱由感应电动势的大小δ和电路总电阻决定，符合欧姆定律． （三）课堂小结 1．导体做切割磁感线运动时，感应电动势可由 δ=Blvsin θ确定． 2、穿过电路的磁通量发生变化时，感应电动势由法拉第电磁感应定律确定，即 δ= 3．感应电动势就是电源电动势．有关闭合电路相关量的计算在这里都适用． 4．同学们应该会证明单位关系：V＝Wb／S．