1.2 感应电动势与电磁感应定律

第二节 感应电动势与电磁感应定律
三维教学目标
（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、E=△Φ/△t；
（3）理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式；
（4）知道E=BLvsinθ如何推得；
（5）会用E=n△Φ/△t和E=BLvsinθ解决问题。
教学重点：法拉第电磁感应定律。
教学难点：平均电动势与瞬时电动势区别。
教学过程：
（一）引入新课
问题1：什么是电源？什么是电动势？
答：电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。
如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么W与q的比值W/q，叫做电源的电动势。用E表示，则：E=w/q
在电磁感应现象中，要产生电流，必须有感应电动势。这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？下面我们就来学习相关的知识。
（二）进行新课
1、感应电场与感生电动势
穿过闭会回路的磁场增强，在回路中产生感应电流。是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时在空间激发出一种电场，这种电场对自由电荷产生了力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电动势。
这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。由感生电场产生的感应电动势，叫做感生电动势。
2、洛伦兹力与动生电动势
（1）导体中自由电荷（正电荷）具有水平方向的速度，由左手定则可判断受到沿棒向上的洛伦兹力作用，其合运动是斜向上的。
（2）自由电荷不会一直运动下去。因为C、D两端聚集电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动。
（3）C端电势高。
（4）导体棒中电流是由D指向C的。
一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关。由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。
问题1：如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况？
答：导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能。
3、感应电动势
（1）电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象。
（2）产生感应电流的条件：线路闭合，闭合回路中磁通量发生变化。
（3）感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
（4）产生条件：回路中的磁通量发生变化但回路不一定闭合。
（5）与什么因素有关：穿过线圈的磁通量的变化快慢（/t）有关（由前一节的实验分析可得）。
注意：磁通量的大小;磁通量的变化;磁通量的变化快慢（/t）的区分。
4、法拉第电磁感应定律
（1）内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比。
（2）公式：单匝线圈：E=/t
（3）多匝线圈：E=n/t
（4）适用范围：普遍适用
5、导线切割磁感线时产生的感应电动势
（1）公式：E=BL vsin。—导线的运动方向与磁感线的夹角。
（2）推导方法：
（3）条件：导线的运动方向与导线本身垂直
（4）适用范围：匀强磁场，导线切割磁感线
（5）单位：1V=1T1m1m/s=1Wb/s
6、反电动势
电动机转动时，线圈中也会产生感应电动势，感应电动势总要削弱电源电动势的作用，我们就把感应电动势称为反电动势；其作用是阻碍线圈的转动
7、例题分析
例1、如图，导体平行磁感线运动，试求产生的感应电动势的大小（速度与磁场的夹角，导线长度为L）
例2、如右图,电容器的电容为C,两板的间距为d,两板间静止一个质量为m,电量为+q的微粒,电容器C与一个半径为R的圆形金属环相连, 金属环内部充满垂直纸面向里的匀强磁场。试求: B/t等于多少
例3、如右图, 无限长金属三角形导轨COD上放一根无限长金属导体棒MN,拉动MN使它以速度v向右匀速运动,如果导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体,电阻率都相同,那么MN运动过程中,闭合回路的（ ）
A.感应电动势保持不变
B.感应电动流保持不变
C.感应电动势逐渐增大
D.感应电动流逐渐增大
练习与作业
1、如右图，平行放置的金属导轨M、N之间的距离为L；一金属杆长为2L，一端以转轴o/固定在导轨N上，并与M无摩擦接触，杆从垂直于导轨的位置，在导轨平面内以角速度顺时针匀速转动至另一端o/脱离导轨M。若两导挥间是一磁感应强度为B ，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，不计一切电阻，则在上述整个转动过程中（ ）
A.金属杆两端的电压不断增大
B.o/端的电势总是高于o端的电势
C.两导轨间的最大电压是2BL2
D.两导轨间的平均电压是271/2BL2/2
2、如右图，在磁感应强度为B的匀强磁场中，一直角边长度为a，电阻为R的等腰直角三角形导线框以速度v垂直于斜边方向在纸面内运动，磁场与纸面垂直，则导线框的斜边产生的感应电动势为 ，导线框中的感应电流强度为 。
3、如左图，一边长为a，电阻为R的正方形导线框，以恒定的速度v向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直于线框平面，磁感应强度为B，MN与线框的边成45角，则在线框进入磁场过程中产生的感应电流的最大值
4、如图，长为L的金属杆在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中，沿逆时针方向绕o点在纸面内匀速转动，若角速度为，则杆两端a、b和o间的电势差U a o= 以及Ubo=