资源简介

10-2 法拉第电磁感应定律
一、教学目标
1.掌握法拉第电磁感应定律，会计算感应电动势的大小
2.会应用楞次定律和右手定则判断感应电动势的方向
二、教学重点难点
重点:法拉第电磁感应定律
难点:法拉第电磁感应定律的应用
三、教学器材
条形磁铁、线圈、示教电表、导线
四、教学建议
教法建议：讨论、演示、讲解
教学设计方案：
（一）引入新课
在上次课的学习中，我们理解了电磁感应现象，并会应用楞次定律和右手定则判定感应电流的方向。在恒定电流的学习中，我们知道，闭合回路中只要有电流通过，必定存在着电源及其电动势。那么，在电磁感应现象中，哪部份充当了电源，电动势又与哪些因素有关呢？
（二）引出新课内容
1.感应电动势
在电磁感应现象中产生的电动势称为感应电动势。产生感应电动势的那部份导体相当于电源。
在10-1节的实验中，穿过线圈中的磁通量发生变化，回路中才有了感应电流，磁通量发生变化的那个线圈就相当于电源。闭合导体的一部分做切割磁感线的运动时，闭合回路中也有感应电流产生，做切割磁感线运动的那段导体就相当于电源。
那么, 该如何计算感应电动势的大小呢？
2.法拉第电磁感应定律
在实验中，我们发现，磁铁相对于线圈运动得越快，电表的指针偏转角度越大，表明回路中的感应电流大，同时说明回路中的感应电动势大。而磁铁相对于线圈运动得快，穿过线圈的磁通量变化也快，因而感应电动势就越大。可见，感应电动势的大小与磁通量的变化率有关。磁通量变化的快慢可用磁通量的改变量ΔΦ和发生这个变化所用时间Δt的比值来表示。实验证明：单匝线圈中感应电动势的大小跟穿过线圈的磁通量的变化率成正比，
即 E =kΔΦ/Δt
上式中，k为比例系数，它的数值与式中各量的单位有关。在SI中，E、Φ、t分别用V 、Wb、s作单位，此时k=1，
E =ΔΦ/Δt
这就是法拉第电磁感应定律。
如果一个线圈有N匝，相当于N个单匝线圈串联，其电动势为
即 E =NΔΦ/Δt
应当注意，当回路断开时，虽然不产生感应电流，但仍然存在感应电动势。
３.导体切割磁感线时的感应电动势
当导体垂直切割磁感线，即导体运动速度和磁感应强度二者互相垂直时，导体l从ab以速度v运动到a′b′,
则： ΔΦ=BΔS=B·l·vΔt
由法拉第电磁感应定律:
E =ΔΦ/Δt=Blv
式中：B、L、v的单位分别为：Wb、m、m/s，E的单位为V。
４.感应电动势的方向
感应电动势的方向仍可用楞次定律和右手定则来判断。
如上例，导线切割磁感线在ab中产生的感应电动势的方向，为a→b。也可用楞次定律来判断：当ab向右运动时，由于S的增大而使回路中的Φ增大。根据楞次定律可知，感应电流的磁场将与原磁场方向相反，垂直线面向外；根据右手螺旋定则，ab中感应电流的方向为a→b。
应当注意:导线ab相当于电源。在电源内部，电流由低电势流向高电势（由负极流向正极）。a点电势高，相当于电源的正极；b点电势低，相当于电源的负极。在电磁感应现象中，总有一部分导体相当于电源。根据这一点判断电路中各点电势的高低，有时十分方便。
例题1 一个螺线管由100匝线圈组成，如果在0.1 s内穿过它的磁通量变化3×10-4 Wb,求螺线管中感应电动势的大小.
解:根据式(10-1)有
E =NΔΦ/Δt=100×（3×10-4/0.1）V=0.3 V
例题2 如图1,磁场方向垂直纸面向里,磁感强度为0.01 T,cd长度l=0.1m,可在金属导轨上垂直磁场方向滑动.若滑动的速度为0.3 m/s,求回路中感应电动势的大小和方向.
图1 例题2图
解:方法一: cd做切割磁感线的运动,所以
E =Blv=0.01×0.1×0.3 V=3×10-4 V
方法二: cd在运动中,回路abcd中的磁通量发生了变化,所以可用电磁感应定律来解。
cd在Δt时间内扫过的面积
ΔS=lvΔt
磁通量的变化量 ΔΦ=BΔS =BlvΔt
所以，感应电动势 E =ΔΦ/Δt=Blv =0.01×0.1×0.3 V=3×10-4 V
感应电动势的方向，为abcda。
（三）小结
1.法拉第电磁感应定律
2.导线切割磁感线时的感应电动势
3.用楞次定律判断感应电动势的方向
（四）作业布置
p.96 2、3、4、5题 《技术物理练习册》（第3版）相关习题
（五）教学建议：
1.应强调磁通量的变化快慢与感应电动势的关系，E =Blv是法拉第电磁感应定律的特例。
2.在电磁感应现象中，导致产生部分感应电动势的那部分导体相当于电源。根据这一
点判断电路中各点电势的高低，有时十分方便。

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