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第三节 法拉第电磁感应定律 白景曦 （西北师范大学第一附属中学 甘肃 兰州 730070） 目标 知道在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。理解感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成成正比，数学表达式：；理解如果是导体棒切割磁感线产生的感应电动势，其大小由决定。 重点：法拉第电磁感应定律 难点：法拉第电磁感应定律的应用 复习： 产生感应电流的条件是什么？ 什么是电磁感应现象？ 导体中产生电流的条件是什么？ 引言 通过上节课的学习我们知道：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，其中就会产生感应电流。既然有感应电流就一定有电源？例如导体棒切割磁感线产生感应电流的实验中，导体棒是电源；在向螺线管中插入条形磁铁的实验中，螺线管是电源；在利用两个螺线管A、B产生感应电流的实验中，螺线管B是电源。这些电源的电动势就叫做感应电动势。 感应电动势：电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。 提出问题：感应电动势的大小与哪些因素有关呢？本节课我们就来研究这个问题。 第1课时：法拉第电磁感应定律 新课教学： 实验探究决定感应电动势大小的因素 实验1：线圈与电流表连接组成闭合电路，在磁场中移动线圈，移动速度不同，观察电流表指针的偏角有什么不同？ 现象：线圈移动越快，电流表指针偏角越大。 实验2：螺线管与电流表连接组成闭合电路，磁铁插入或拔出螺线管的速度不同，观察电流表指针偏转角度有什么不同？ 现象：速度越快，电流表指针偏角越大。 提出问题：上面两个实验说明什么问题呢？ 分析： 实验1，导体棒运动的越快，说明穿过闭合电路的磁通量变化的越快； 实验2，条形磁铁运动的越快，说明穿过闭合电路的磁通量变化越快。 猜想：穿过闭合电路的磁通量变化越快，电路中产生的感应电动势越大呢？ 实验3：螺线管B与电流表连接组成闭合回路，螺线管A与电源、滑线变阻器、开关连接组成闭合电路，观察闭合开关与断开开关时，电流表指针的偏角；逐渐改变滑线变阻器触头位置时，观察电流表指针的偏角。比较这两种情况下，电流表指针偏角的大小。 现象：闭合或断开开关时，穿过闭合回路的磁通量的变化快，电流表指针偏角大；逐渐改变滑线变阻器触头位置时，穿过闭合回路的磁通量的变化慢，电流表指针偏角小。 结论：电磁感应现象中产生的感应电动势的大小，与穿过闭合回路的磁通量的变化快慢（磁通量的变化率）有关系。 提出问题：感应电动势的大小与磁通量的变化快慢之间有什么样的定量关系呢？ 纽曼（F.E.Neumann,1798——1895）、韦伯（W.E.Weber,1804——1891）在对理论和实验资料进行严格的分析后，与1845年和1846年先后指出： 闭合电路中产生的感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。 三、法拉第电磁感应定律 内容：闭合电路中产生的感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比。 提出问题：如何用数学表达式来描述法拉第电磁感应定律呢？ 设时刻穿过闭合电路的磁通量为，时刻穿过闭合电路的磁通量为，则在时间内磁通量的变化量，磁通量的变化率为。 （1）磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别 设感应电动势为E，则法拉第电磁感应定律的数学表达式描述为： 数学表达式： （1）单匝线圈：其中是比例常数，在国际单位制中，上式中各量的单位都已确定：E单位是伏特，单位是韦伯，的单位是秒，。为什么？ 证明： 所以， 提出问题：如果闭合回路是由匝线圈组成的，那么线圈中产生的感应电动势的大小与线圈的匝数有什么关系呢？ （2）匝线圈：组成的闭合回路，穿过每匝线圈的磁通量的变化率都相同，则法拉第电磁感应定律的数学表达式描述为： 因为匝线圈相当于个线圈串联而成，因此整个线圈中的电动势是单匝线圈的倍。在实际应用当中，为了获得较大的电动势，常常采用多匝线圈。 例题1：A、B两闭合线圈由同种导线绕成且均为10匝，半径，B内有如图所示的匀强磁场。若磁场均匀的减小，则A、B环中感应电动势之比为多少？产生的感应电流之比是多少？ 解析：， ， 注意：S面积为线圈在磁场中的有效面积。 例题2： 如图所示，在匀强磁场中有一边长为L、匝数为n的正方形线圈绕轴以角速度匀速转动。在从图示位置开始计时在转过90°角的过程中，线圈中产生的感应电动势多大？ 解析：线圈转动90°角过程中产生的感应电动势是这段时间内的平均电动势。 归纳：运用法拉第电磁感应定律求感应电动势时，要注意磁通量的变化是由哪些因素引起的， 练习： 课本17页，（1）（4）（7） 结论 本节课收获如下： 知识：（1）法拉第电磁感应定律；（2）磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率三者的区别。 方法：实验现象的分析方法 作业：（2）（3）（5）（6） 第2课时：法拉第电磁感应定律的应用 复习提问： 什么是感应电动势？