1.2 感应电动势与电磁感应定律 教案 (2)

1.2
感应电动势与电磁感应定律
教案
［课时安排］2课时
［教学目标］：
（一）知识与技能
1．理解感应电动势的概念，明确感应电动势的作用。
2．知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能与磁通量的变化相区别。
3．理解感应电动势的大小与磁通变化率的关系，掌握法拉第电磁感应定律及应用。
4．知道公式E=BLvsinθ是如何推导出的，知道它只适用于导体切割磁感线运动的情况。会用它解答有关的问题。
（二）过程与方法
通过法拉第电磁感应定律的建立，进一步揭示电与磁的关系。
（三）情感、态度与价值观
培养学生空间思维能力和通过观察、实验寻找物理规律的能力。
［教学重点］
理解感应电动势的大小与磁通变化率的关系，掌握法拉第电磁感应定律及应用
［教学难点］：培养学生空间思维能力和通过观察、实验寻找物理规律的能力。
［教学器材］：
投影仪、投影片、演示电流计、线圈、磁铁、导线等。
［教学方法］：实验+启发式
［教学过程］
（一）引入新课（复习）：
1、产生感应电流的条件是什么？
（学生思考并回答）
2、闭合电路中产生持续电流的条件是什么？
（学生思考并回答）
在电磁感应中，有感应电流说明有感应电动势存在，让我们一起来研究感应电动势的产生。
（二）进行新课
1．感应电动势
产生感应电动势的那部分
导体相当于电源。
实验一：
将磁铁迅速插入和慢慢插入时，学生观察。
①电流计偏转的角度有何不同？反映电流大小有何不同？感应电动势大小如何？
（学生思考并回答）
②将磁铁迅速插入和慢慢插入时，磁通量的变化是否相同？
（学生思考并回答）
③换用强磁铁，迅速插入，电流表的指针偏转如何？说明什么
以上现象说明什么问题？
小结：
（1）磁通量变化越快，感应电动势越大，在同一电路中，感应电流越大，反之，越小。
（2）磁通量变化快慢的意义：
①在磁通量变化△Φ相同时，所用的时间△t越少，即变化越快；反之，则变化越慢。
②在变化时间△t一样时，变化量△Φ越大，表示磁通量变化越快；反之，则变化越慢。
③磁通量变化的快慢，可用单位时间内的磁通量的变化，即磁通量的变化率来表示。
实验二：
磁通量的变化率也可以用导体切割磁感线的快慢（速度）来表示。（即速度大，单位时间内扫过的面积大）
导体ab迅速切割时，指针偏转角度大，反映感应电流大，感应电动势大；导体慢慢切割时，指针偏转角小，反映电流小，感应电动势小。
由两实验得：感应电动势的大小
，完全由磁通量的变化率决定。
2．法拉第电磁感应定律：
（1）磁通量的变化率即磁通量的变化快慢，用△Φ/△t表示，其中
△Φ=Φ2－Φ1，△t=t2－t1，
（2）法拉第电磁感应定律的内容：
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。
（3）公式（感应电动势的大小）
E=k△Φ/△t，其中k为比例常数
当式中各量都取国际单位制时，k为1
若闭合线圈是一个n匝线圈，相当于n个电动势为△Φ/△t的电源串联，此时E=n△Φ/△t
注意：A、电动势的单位是V，讨论1V=1Wb/s。
B、磁通量的变化率△Φ/△t与Φ、△Φ无直接的决定关系。
C、引起△Φ的变化的原因有两：△Φ=△B·S，△Φ=B·△S
所以E=△Φ/△t也有两种：
即E=△B·S/△t、E=
B·△S/△t
3．推导导体做切割磁感线运动时产生感应电动势大小表达式（学生自已推导）
如图，矩形线圈abcd处于匀强磁场中，磁感应强度为B，线框平面跟磁感线垂直，线框可动部分ab的长度是，运动速度的大小是v，速度方向跟ab垂直，同时也跟磁场方向垂直。
这个问题中，穿过闭合回路中的磁通量发生变化是由矩形的面积变化引起的，因此我们先计算Δt时间内的面积变化量ΔS。在Δt时间内，可动部分由位置ab运动到a1b1，闭合电路所包围的面积增量为图中阴影部分，而aa1的长度正好是Δt时间内
导体ab运动
的距
离vΔt，因此
ΔS＝vΔt
Δφ＝BΔS＝BvΔt
所以：　　③
这个公式表示，在匀强磁场中，当磁感应强度、导线、导线的运动方向三者垂直时，感应电动势等于磁感应强度B、导线长度、导线运动速度v的乘积。
式中的速度v如果瞬时速度，则求得电动势就是瞬时电动势，如果是平均速度，则求得的E就是平均电动势。
注意：此式适用于B、L、v两两垂直时，若不是呢，此式应怎样修正？
E=BLvsinθ
【例题】如图所示，L是用绝缘导线绕制的线圈，匝数为100，由于截面积不大，可以认为穿过各匝线圈的磁通量是相等的，设在0.5秒内把磁铁的一极插入螺线管，这段时间里穿过每匝线圈的磁通量由0增至1.5×10
－5Wb。这时螺线管产生的感应电动势有多大？如果线圈和电流表总电阻是3欧，感应电流有多大？
注意：向线圈插入磁铁的过程中，磁通量的增加不会是完全均匀的，可能有时快些，有时慢些，因此我们这里算出的磁通量变化率实际上是平均变化率，感应电动势和感应电流也都是平均值。
（三）巩固练习
有一个1000匝的线圈，在0.4s内穿过它的磁通量从0.02Wb增加到0.08Wb,求线圈中的感应电动势。如果线圈的电阻为10Ω，把它跟一个电阻为990Ω的电热器串联成闭合回路，通过电热器的电流多大
答案：150V；0.15A
（四）小结
1．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E=n△Φ/△t
2．导体做切割磁感线运动时产生感应电动势大小表达式E＝Blvsinθ．
六、作业：
1．（2）、（3）、（4）做在作业本上。
2．完成其它题目
第二课时
（一）复习基础知识：
1．提问：法拉第电磁感应定律的内容是什么？写出计算公式。
公式（感应电动势的大小）
2．磁通量的“变化率”与磁通量的“变化量”有何区别和联系？
3．由公式推导导体做切割磁感线运动时产生感应电动势大小的表达式。
ΔS＝vΔt
Δφ＝BΔS＝BvΔt
所以：　　③
这个公式表示，在匀强磁场中，当磁感应强度、导线、导线的运动方向三者垂直时，感应电动势等于磁感应强度B、导线长度、导线运动速度v的乘积。
（二）例题精讲
【例1】如图所示，设匀强磁场的磁感应强度B为0.10T，切割磁感线的导线的长度为40cm，线框向左匀速运动的速度v为5.0m/s，整个线框的电阻R为0.5Ω，试求
①感应电动势的大小
②感应电流的大小
解析①线框中的感应电动势
E＝Blv＝0.10×0.40×5.0V＝0.20V
②线框中的感应电流
I＝E/R＝0.20/0.50A＝0.40A
【例2】如图所示，用均匀导线做成一个正方形线框，每边长为0.2
cm，正方形的一半放在和线框垂直的向里的匀强磁场中，当磁场的变化为每0.1
s增加1
T时，线框中感应电动势是多大？
分析与解答：
由法拉第电磁感应定律
（三）课堂练习
1．讲评作业题
2．讲练练习二（1）至（7）题。
点评（注重引导学生，尽量让学生自己分析解决问题）：
重点点评第（4）、（6）题。
提示学生注意：感应电动势的大小，决定于磁通量的变化率。
（四）布置作业：
练习册
a1
b2
c
d
v
a
b
a1
b2
c
d
v
a
b