2016中职物理（高教版）授课教案：电磁感应.docVIP

中职物理（高教版）授课教案 第五节 电磁感应 一、电磁感应现象 我们在初中学过，闭合导体回路的一部分在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中会产生电流。这种现象叫做电磁感应现象，其中产生的电流叫做感应电流。在下面的演示实验中，当导体 ab 在磁铁中左右运动切割磁感线时，电流表的指针会发生偏转，即在电路中产生感应电流。 把线圈和电流表连接起来，组成闭合回路。当条形磁铁插入线圈或从线圈内拔出时，会发现电流表的指针发生偏转，表明回路中产生了感应电流。如果将磁铁静止地放置在线圈中间，则电流表的指针不发生偏转，即回路中没有产生感应电流。 把线圈A跟电源和开关连接起来，把线圈B跟电流表连接起来，把线圈A放置在线圈B中。当闭合或打开开关时，会发现电流表的指针发生了偏转，表明线圈B中有感应电流产生。 如果把开关换成滑动变阻器，当改变变阻器的滑动触头位置时，会发现线圈B中也有感应电流产生。当线圈A中的电流保持不变时，线圈B中没有感应电流。 通过实验可以看出，利用磁场产生电流的方法有很多，它们都有一个共同点，那就是穿过闭合导体回路的磁通量发生了变化。 于是，人们得出结论：不论用什么方法，只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生。 二、右手定则 闭合导体回路的一部分在磁场中做切割磁感线的运动时，产生的感应电流的方向是怎样的呢？ 通过实验人们发现，可以用右手定则来判断感应电流的方向：伸开右手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把右手放入磁场中，让磁感应线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动的方向。那么，其余四指的指向就是感应电流的方向，如下图所示。 三、法拉第电磁感应定律 在电磁感应现象中，闭合回路中产生了感应电流，说明回路中一定有电动势。当回路不闭合时，回路磁通量发生变化，虽然没有感应电流，但是电动势一定存在。我们把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或线圈就相当于电源。 感应电动势的大小与哪些因素有关呢？ 在用导体切割磁感线产生感应电流的实验中，导体运动的速度越快、磁体的磁场越强，产生的感应电流越大；在向线圈中插入条形磁铁的实验中，磁铁的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。在改变线圈 A 中的电流大小的实验中，滑动触头滑动的速度越快，产生的感应电流越大。 这些实验告诉我们：感应电动势的大小可能与磁能量的变化快慢有关。 通过大量精确的实验，人们得出结论：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。 例如，在时间 Δt 内，穿过某单匝线圈的磁通量的改变量为 ΔΦ，则在单匝线圈中产生的感应电动势为 E，ΔΦ，Δt 的SI单位分别是V、Wb、s。 如果线圈有 n 匝，那么，整个线圈的感应电动势就是单匝线圈的感应电动势的 n 倍，即 [例题] 在一个B = 0.01 T的匀强磁场中，放一个横截面积为 0.001 m2的线圈，其匝数为500 匝。在0.1 s内把线圈平面从平行于磁感线的方向转过90°，变为与磁感线的方向垂直。求线圈中的平均感应电动势。 解 当线圈平面平行于磁感应线的方向时，穿过线圈的磁通量Φ1 = 0，当线圈平面垂直于磁感应线的方向时，穿过线圈的磁通量为 Φ2 = BS = 0.01×0.001 Wb = 1×10 –5 Wb 在 0.1 s 内穿过线圈磁通量的改变量 ΔΦ = Φ2－Φ1 = 1×10 –5 Wb 由法拉第电磁感应定律，得 练习5-5 1．如下图所示是闭合导体回路的部分导体在磁场中运动的四种情况，回路中产生感应电流的是（ ）。 答案： D。 2．如右图所示，长方形线圈放于匀强磁场中，下述情况下能产生感应电流的是（ ）。 A．左右平行移动 C．上下平行移动 B．前后垂直移动 D．以OO为轴转动 答案：D。 3．闭合导体回路如右图所示，当导体棒ab向左运动时,电流表中的感应电流方向由 到 （填上或下）。 答案： 下；上。 4．一个100匝的线圈，在0.5 s内穿过它的磁通量从0.01 Wb增加到0.09Wb。线圈中感应电动势的大小是多少？ 答案：16 V。 5．市场上有一种环保型手电筒，如右图所示，不需要任何化学电池作电源，不会产生由废电池引起的环境污染。使用时只要将它来回摇晃一分钟，灯泡就可持续照明好几分钟。你知道它的工作原理吗？ 答案：通过摇晃，使其中线圈的磁通量发生改变，由于电磁感应产生电能，储存起来供灯泡发光。 2 = 500× V = 0.05 V