【教案】粤教版高中物理选修（3-2）第一章《法拉第电磁感应定律》学案.docVIP

学案4　法拉第电磁感应定律 [学习目标定位] 1.理解和掌握法拉第电磁感应定律，并能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小.2.能够运用E＝BLv或E＝BLvsin θ计算导体切割磁感线时的感应电动势.3.知道反电动势的定义和在生产中的应用． 1．在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化． 2．磁通量发生变化的方式：磁感应强度B变化、闭合电路的有效面积S变化、磁感应强度B和闭合电路的有效面积S均变化． 一、影响感应电动势大小的因素 1．在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势． 2．产生感应电动势的那部分导体就相当于电源，而感应电流的强弱由感应电动势的大小和闭合电路的电阻决定，可以由闭合电路欧姆定律算出． 3．实验表明：感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关．磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢，用表示． 二、法拉第电磁感应定律 1．内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比． 2．表达式：E＝n.其中n为线圈的匝数、叫磁通量的变化率． 三、感应电动势的另一种表述 1．如图1所示，直导线做切割磁感线运动时产生的感应电动势E＝BLvsin_θ.θ为直导线运动方向与磁感线方向的夹角． 图1 2．当切割磁感线的导线的运动方向与磁感线方向垂直时，感应电动势E＝BLv. 一、法拉第电磁感应定律 [问题设计] 1．在图2所示实验中，以相同速度分别将一根和两根同向条形磁铁快速插入或拔出螺线管，灵敏电流计指针的偏转角度有什么不同？可以得出什么结论？ 图2 答案　将一根条形磁铁快速插入或拔出螺线管时灵敏电流计指针的偏转角度小；而以相同速度(即在保证磁通量变化所用时间相同的情况下)换用两根同向条形磁铁快速插入或拔出螺线管时灵敏电流计指针的偏转角度大．由此可以得出结论：在磁通量变化所用时间相同时，感应电动势E的大小与磁通量的变化量ΔΦ有关，ΔΦ越大，E越大． 2．在图2所示实验中，保证磁通量变化量相同，将两根同向条形磁铁快速或慢速插入螺线管，灵敏电流计指针的偏转角度有什么不同？可以得出什么结论？ 答案　将两根条件磁铁快速插入螺线管时灵敏电流计指针的偏转角度大；将两根条形磁铁慢速插入螺线管时灵敏电流计指针的偏转角度小．由此可以得出结论：在磁通量变化量相同时，感应电动势E的大小与磁通量的变化所用的时间Δt有关，Δt越小，E越大． 3．结合上面2个实验，可以得到什么结论？ 答案　实验表明：感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关． [要点提炼] 1．(1)公式E＝n的理解：n为线圈匝数，ΔΦ总取绝对值；叫磁通量的变化率． (2)E决定于磁通量的变化率，与Φ、ΔΦ无关 ①Φ很大时，可能很小，也可能很大； ②Φ＝0时，可能不为0. (3)E＝n适用于任何情况下感应电动势的计算，但一般用于求Δt时间内的平均值． 2．常见感应电动势的计算式有： (1)线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：E＝n·S.(为B－t图象上某点切线的斜率) (2)磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：E＝nB·. 3．产生感应电动势的那部分导体相当于电源．如果电路没有闭合，这时虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在． 二、导线切割磁感线时的感应电动势 [问题设计] 如图3所示，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，ab以速度v匀速切割磁感线，求回路中产生的感应电动势． 图3 答案　设在Δt时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，如图所示，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 根据法拉第电磁感应定律得E＝＝BLv. [要点提炼] 1．当导体平动垂直切割磁感线时，即B、L、v两两垂直时(如图4所示)E＝BLv. 图4 2．公式中L指有效切割长度：即导体在与v垂直的方向上的投影长度． 图5 图5甲中的有效切割长度为：L＝sin θ； 图乙中的有效切割长度为：L＝； 图丙中的有效切割长度为：沿v1的方向运动时，L＝R；沿v2的方向运动时，L＝R. [延伸思考]　如图6所示，如果长为L的直导线的运动方向与直导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角θ(θ≠90°)，则此时直导线上产生的感应电动势表达式是什么？ 图6 答案　如图所示，可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1＝vsin θ和平行于磁感线的分量v2＝vcos θ.后者不切割磁感线，不产生感应电动势；前者切割磁感线，产生的感应电动势为E＝BLv1＝BLvsin θ. 一、法拉第电磁感应定律的理解 例1　(单选)下列几种说法中正确的是 (　　) 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．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C．线圈放在磁场越强的位置，线圈中