法拉第电池感应定律
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文档简介
4.4 法拉第电磁感应定律
学习目标：1、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、
和
2、理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式
3、知道公式的推导过程，会用和
解决相关问题
学习重点：法拉第电磁感应定律探究过程
学习难点：感应电流与感应电动势的产生条件的区别
学法指导：实验分析、归纳法、类比法、练习巩固
知识链接：复习产生感应电流的条件及判断感应电流的方向
预习案
预习
（一）感应电动势
1、在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于 。
（二）法拉第电磁感应定律
1、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成 ；
2、表达式： ，其中K= ，单位是 。
导线切割磁感线时的感应电动势
若磁场方向、导体棒与导体棒运动方向三者两两垂直时，感应电动势的大小
E= 。
如果导线的运动方向与导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一夹角θ，如
图1，感应电动势为E= 。
反电动势
定义：电动机转动时，由于切割磁感线，线圈中产生的 作用的
感应电动势；
作用： 线圈的转动，如果要使线圈维持原来的转动，电源就要向
电动机提供能量，此时，电能转化为 。
预习反馈：﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍
探究案
（一）、影响感应电动势大小的因素：
猜 测：感应电动势大小跟什么因素有关？
实 验：1、将条形磁铁迅速和缓慢的插入拔出螺线管，记录表针的最大摆幅。
2、迅速和缓慢移动导体棒，记录表针的最大摆幅。
3、迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片，迅速和缓慢的插入拔出螺线管，
分别记录表针的最大摆幅；
探究问题：1、在实验中，电流表指针偏转原因是什么？
2、电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？
3、在实验中，快速和慢速效果有什么相同和不同？
探究过程：
上面的实验，我们可用磁通量的变化率来解释：
实验中，将条形磁铁快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）时，大，I感 ，E感 。
实验结论:电动势的大小与磁通量的变化 有关，磁通量的变化越 电
动势越大,磁通量的变化越 电动势越小。
（二）、法拉第电磁感应定律：
1.内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成
2.公式：
设闭合电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于n个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为
3.定律的理解:
?⑴磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量率的区别Φ、ΔΦ、ΔΦ／Δt
物理量 物理意义 计算公式 与电磁感应关系
磁通量Φ
磁通量变化量ΔΦ
磁通量的变化率
? ⑵感应电动势的大小与磁通量的变化率成
??⑶感应电动势的方向由 来判断
??⑷感应电动势的不同表达式由磁通量的变化因素决定：
??当ΔΦ＝ΔＢＳ则E＝ ,?当ΔΦ＝ＢΔＳ则E＝
(三)、导线切割磁感线时的感应电动势
闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势？
推导：
这是导线切割磁感线时的感应电动势计算更简捷公式，需要理解
（1）B,L,V两两
（2）导线的长度L应为 长度
（3）导线运动方向和磁感线平行时，E=
（4）速度V为平均值（瞬时值），E就为 （ ）
问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ，感应电动势可用上面的公
式计算吗？
如图所示电路，闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中，导体棒以v斜向切割磁感线，求产生的感应电动势。
产生的感应电动势为E=
强调：在国际单位制中，上式中B、L、v的单位分别是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v与B的夹角。
例题1：如图所示，在一个光滑金属框架上垂直放置一根长L=0.4m的金属棒ab，其电阻r=0.1Ω．框架左端的电阻R=0.4Ω．垂直框面的匀强磁场的磁感强度B=0.1T．当用外力使棒ab以速度v=5m／s右移时，ab棒中产生的感应电动势E为多大 通过ab棒的电流I为多大？
二、反思总结 （学法：自主总结 ）
训练案
1.法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小 （ ）
A.跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比
B.跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比
C.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比
D.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比
2.将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处，不发生变化的物理量有 （ ）
A.磁通量的变化率 B.感应电流的大小 C.消耗的机械功率
D.磁通量的变化量 E.流过导体横截面的电荷量
3．一个N匝的圆线圈，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁感应强度方向成30°角，磁感应强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变.下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是 （ ）
A.将线圈匝数增加一倍 B.将线圈面积增加一倍
C.将线圈半径增加一倍 D.适当改变线圈的取向
4．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将 （ ）
A.越来越大 B.越来越小 C.保持不变 D.无法确定
5．如图所示，C是一只电容器，先用外力使金属杆ab贴着水平平行金属导轨在匀强磁场中沿垂直磁场方向运动，到有一定速度时突然撤销外力.不计摩擦，则ab以后的运动情况可能是
A.减速运动到停止 B.来回往复运动
C.匀速运动 D.加速运动
6．横截面积S=0.2 m2、n=100匝的圆形线圈A处在如图所示的磁场内，磁感应强度变化率为0.02 T/s.开始时S未闭合，R1=4 Ω，R2=6Ω，C=30 μF，线圈内阻不计，求：
（1）闭合S后，通过R2的电流的大小；
（2）闭合S后一段时间又断开，问S断开后通过R2的电荷量是多少
学习目标：1、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、
和
2、理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式
3、知道公式的推导过程，会用和
解决相关问题
学习重点：法拉第电磁感应定律探究过程
学习难点：感应电流与感应电动势的产生条件的区别
学法指导：实验分析、归纳法、类比法、练习巩固
知识链接：复习产生感应电流的条件及判断感应电流的方向
预习案
预习
（一）感应电动势
1、在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于 。
（二）法拉第电磁感应定律
1、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成 ；
2、表达式： ，其中K= ，单位是 。
导线切割磁感线时的感应电动势
若磁场方向、导体棒与导体棒运动方向三者两两垂直时，感应电动势的大小
E= 。
如果导线的运动方向与导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一夹角θ，如
图1，感应电动势为E= 。
反电动势
定义：电动机转动时，由于切割磁感线，线圈中产生的 作用的
感应电动势；
作用： 线圈的转动，如果要使线圈维持原来的转动，电源就要向
电动机提供能量，此时，电能转化为 。
预习反馈：﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍
探究案
（一）、影响感应电动势大小的因素：
猜 测：感应电动势大小跟什么因素有关？
实 验：1、将条形磁铁迅速和缓慢的插入拔出螺线管，记录表针的最大摆幅。
2、迅速和缓慢移动导体棒，记录表针的最大摆幅。
3、迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片，迅速和缓慢的插入拔出螺线管，
分别记录表针的最大摆幅；
探究问题：1、在实验中，电流表指针偏转原因是什么？
2、电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？
3、在实验中，快速和慢速效果有什么相同和不同？
探究过程：
上面的实验，我们可用磁通量的变化率来解释：
实验中，将条形磁铁快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）时，大，I感 ，E感 。
实验结论:电动势的大小与磁通量的变化 有关，磁通量的变化越 电
动势越大,磁通量的变化越 电动势越小。
（二）、法拉第电磁感应定律：
1.内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成
2.公式：
设闭合电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于n个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为
3.定律的理解:
?⑴磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量率的区别Φ、ΔΦ、ΔΦ／Δt
物理量 物理意义 计算公式 与电磁感应关系
磁通量Φ
磁通量变化量ΔΦ
磁通量的变化率
? ⑵感应电动势的大小与磁通量的变化率成
??⑶感应电动势的方向由 来判断
??⑷感应电动势的不同表达式由磁通量的变化因素决定：
??当ΔΦ＝ΔＢＳ则E＝ ,?当ΔΦ＝ＢΔＳ则E＝
(三)、导线切割磁感线时的感应电动势
闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势？
推导：
这是导线切割磁感线时的感应电动势计算更简捷公式，需要理解
（1）B,L,V两两
（2）导线的长度L应为 长度
（3）导线运动方向和磁感线平行时，E=
（4）速度V为平均值（瞬时值），E就为 （ ）
问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ，感应电动势可用上面的公
式计算吗？
如图所示电路，闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中，导体棒以v斜向切割磁感线，求产生的感应电动势。
产生的感应电动势为E=
强调：在国际单位制中，上式中B、L、v的单位分别是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v与B的夹角。
例题1：如图所示，在一个光滑金属框架上垂直放置一根长L=0.4m的金属棒ab，其电阻r=0.1Ω．框架左端的电阻R=0.4Ω．垂直框面的匀强磁场的磁感强度B=0.1T．当用外力使棒ab以速度v=5m／s右移时，ab棒中产生的感应电动势E为多大 通过ab棒的电流I为多大？
二、反思总结 （学法：自主总结 ）
训练案
1.法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小 （ ）
A.跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比
B.跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比
C.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比
D.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比
2.将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处，不发生变化的物理量有 （ ）
A.磁通量的变化率 B.感应电流的大小 C.消耗的机械功率
D.磁通量的变化量 E.流过导体横截面的电荷量
3．一个N匝的圆线圈，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁感应强度方向成30°角，磁感应强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变.下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是 （ ）
A.将线圈匝数增加一倍 B.将线圈面积增加一倍
C.将线圈半径增加一倍 D.适当改变线圈的取向
4．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将 （ ）
A.越来越大 B.越来越小 C.保持不变 D.无法确定
5．如图所示，C是一只电容器，先用外力使金属杆ab贴着水平平行金属导轨在匀强磁场中沿垂直磁场方向运动，到有一定速度时突然撤销外力.不计摩擦，则ab以后的运动情况可能是
A.减速运动到停止 B.来回往复运动
C.匀速运动 D.加速运动
6．横截面积S=0.2 m2、n=100匝的圆形线圈A处在如图所示的磁场内，磁感应强度变化率为0.02 T/s.开始时S未闭合，R1=4 Ω，R2=6Ω，C=30 μF，线圈内阻不计，求：
（1）闭合S后，通过R2的电流的大小；
（2）闭合S后一段时间又断开，问S断开后通过R2的电荷量是多少