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《1.5电磁感应规律的应用
1.5 电磁感应规律的应用 适用学科 适用年级 适用区域 课时时长(分钟) 知识点 法拉第电机电磁感应中的能量转化 教学目标 1.了解法拉第电机的工作原理.
2.会解决电磁感应现象中的电路问题.
3.理解电磁感应现象中的能量转化,并会运用能量观点分析电磁感应问题.教学重点 教学难点
教学过程
一、复习预习
1.情景分析:如所示,铜棒Oa长为L,磁场的磁感应强度为B,铜棒在垂直于匀强磁场的平面上绕O点以角速度ω匀速转动,则棒切割磁感线的等效速度v=,产生的感应电动势E=BL2ω,由右手定则可判定铜棒的端电势较高.
2.如所示,导体棒ef沿着导轨面向右匀速运动,导轨电阻不计.相当于电源,是正极,是负极,电源内部电流由负极流向正极;构成外电路,外电路中电流由电源流向负极.3.电磁感应中的能量:在由导体切割磁感线产生的电磁感应现象中,导体克服做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能,即电能是通过转变来的.
4.正在转动的电风扇叶片,一旦被卡住,电风扇电动机的温度上升,时间一久,便发生一种焦糊味,十分危险,产生这种现象的原因是________________________________________________________________________.
1.O.导体棒efe;f;负极正极R和Rg.
.安培力克服安培力做功..电风扇叶片一旦卡住,这时反电动势消失,电阻很小的线圈直接连在电源的两端,电流会很大,所以电风扇电动机的温度很快上升,十分危险.
二、知识讲解
课程引入如图所示是法拉第电机原理图,铜盘转起来之后相当于电源,圆心O和圆盘边缘谁是正极?
答案铜盘可以看成是由无数根导线组成,它运动时切磁感线,由右手定则可知圆心O是正极.
考点/易错点1
法拉第电机的原理
电机模型
法拉第电机原理图如左所示,铜圆盘转动时就产生了感应电动势,电阻R就会工作.
2、电机原理 (1)导线绕其一端转动切割磁感线时的感应电动势如右上图所示,长为L的导体棒Oa以O为圆心,以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动,由右手定则可判出,O点电势较高,即转动导体Oa的O端相当于电源的正极,a端相当于电源的负极,其感应电动势大小可用两种方法分析:用E=BLv求解
用E=BLv求解感应电动势时,要求导体上各点的切割速度相同或能求其等效切割速度.
图中,导体棒上各点切割的速度不相等,离O越远,切割速度越大(v=ωr),因此必须求其切割的等效速度.由于棒上各点到圆心O的距离满足v=ωr(一次函数关系),所以切割的等效速度v等效==,故感应电动势E=BLv等效=BL2ω.
用E=求解
若经过时间Δt,则棒扫过的面积为ΔS=πL2·=L2ωΔt,磁通量的变化量ΔΦ=B·ΔS=BL2ωΔt,由E=知,棒上的感应电动势大小为E=BL2ω.
(2)电动势的大小
把铜圆盘看作由无数根过O点的长为r的细铜棒组合而成,在盘转动时,每根铜棒都绕O点转动切割磁感线,产生的感应电动势大小、方向都相同,即O为共同的正极,铜盘边缘为共同的负极,它们并联,因此,铜盘产生的感应电动势E=BL2ω.
考点/易错点
电磁感应中的电路
如下左图所示,导体棒ef沿着导轨面向右匀速运动,导轨电阻不计,相当于电源,是其正极,是负极,电源内部电流由流向,和导轨构成外电路,外电路中电流由电源的流向.
2、电路分析流程图右上图
考点/易错点
电磁感应中的反电动势与能量转化
电磁感应中的能量:在由导体切割磁感线产生的电磁感应现象中,导体克服做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能,即电能是通过转化得到的.
反电动势
(1)定义:直流电动机模型通电后,线圈因受而转动,切割磁感线产生的感应电动势.
(2)方向:与外加电压的方向.
(3)决定因素:电动机线圈转动,反电动势越大.
考点/易错点
电磁感应与电路综合问题的处理方法
确定所研究的回路,明确回路中相当于电源的部分和相当于外电路的部分,画出等效电路图.
由楞次定律或右手定则判断感应电动势的方向,由法拉第电磁感应定律或导体切割磁感线公式写出感应电动势表达式.
运用闭合电路欧姆定律,部分电路欧姆定律,串并联电路的电压、电流、电阻特点,电功率公式等进行计算求解.
特别提醒 电磁感应现象中通过闭合电路某截面的电量q=Δt,而==n,则q=n,所以q只和线圈匝数、磁通量变化量及总电阻有关,与完成该过程需要的时间无关.
考点/易错点
1、电磁感应现象中的能量守恒
能量守恒定律是自然界中的一条基本规律,电磁感应现象当然也不例外.电磁感应现象中,从磁通量变化的角度来看,感应电流总要阻碍原磁通量的变化;从导体和磁体相对运动的角度来看,感应电流总要阻碍它们的相对运
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