2016-12-16 发布者:高遵旭 浏览数( -)
教案 法拉第电磁感应定律
【教学目标】
1、知识与技能:
(1)、知道感应电动势,及决定感应电动势大小的因素。
(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、。
(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)、会用解决问题。
【教学重点】法拉第电磁感应定律。
【教学难点】感应电流与感应电动势的产生条件的区别。
【教学方法】实验法、归纳法、类比法
【教具准备】
多媒体课件、多媒体电脑、投影仪、检流计、螺线管、磁铁。
【教学过程】
一、复习提问:
1、在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么?
2、恒定电流中学过,电路中存在持续电流的条件是什么?
3、在发生电磁感应的情况下,用什么方法可以判定感应电流的方向?
二、进行新课
(一)、探究影响感应电动势大小的因素
(1)探究目的:感应电动势大小跟什么因素有关?(学生猜测)
(2)探究要求:
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;
(3)、探究问题:
问题1、在实验中,电流表指针偏转原因是什么?
问题2:电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系?
问题3:在实验中,快速和慢速效果有什么相同和不同?
(二)、法拉第电磁感应定律
从上面的实验我们可以发现,越大,E感越大,即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。精确的实验表明: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正比,即E∝。这就是法拉第电磁感应定律。
(师生共同活动,推导法拉第电磁感应定律的表达式)(课件展示)
在国际单位制中,电动势单位是伏(V),磁通量单位是韦伯(Wb),时间单位是秒(s),可以证明式中比例系数k=1,(同学们可以课下自己证明),则上式可写成
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
2.公式:ε=
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
⑵感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比
⑶感应电动势的方向由楞次定律来判断
⑷感应电动势的不同表达式由磁通量的的因素决定:
当ΔΦ=ΔBScosθ则ε=ΔB/ΔtScosθ
当ΔΦ=BΔScosθ则ε=BΔS/Δtcosθ
当ΔΦ=BSΔ(cosθ)则ε=BSΔ(cosθ)/Δt
4、特例——导线切割磁感线时的感应电动势
用课件展示如图所示电路,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?(课件展示)
解析:设在Δt时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1,这时线框面积的变化量为
ΔS=LvΔt
穿过闭合电路磁通量的变化量为
ΔΦ=BΔS=BLvΔt
据法拉第电磁感应定律,得
E==BLv
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两两垂直
(2)导线的长度L应为有效长度
(3)导线运动方向和磁感线平行时,E=0
(4)速度V为平均值(瞬时值),E就为平均值(瞬时值)
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?
E=BLv1=BLvsinθ
课堂练习:
例题1:下列说法正确的是( D )
A、线圈中磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大
B、线圈中的磁通量越大,线圈中产生的感应电动势一定越大
C、线圈处在磁场越强的位置,线圈中产生的感应电动势一定越大
D、线圈中磁通量变化得越快,线圈中产生的感应电动势越大
例题2:一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置,在0. 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。
解:由电磁感应定律可得E=nΔΦ/Δt①
ΔΦ= ΔB×S②
由① ②联立可得E=n ΔB×S/Δt
代如数值可得E=16V
例题3、如图所示,在磁感强度为0.1T的匀强磁场中有一个与之垂直的金属框ABCD,框电阻不计,上面接一个长0.1m的可滑动的金属丝ab,已知金属丝质量为0.2g,电阻R=0.2Ω,不计阻力,求金属丝ab匀速下落时的速度。(4m/s)
问1:将上题的框架竖直倒放,使框平面放成与水平成30°角,不计阻力,B垂直于框平面,求v?