高中物理第四章第四节法拉第电磁感应定律导学案

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1、第四节：法拉第电磁感应定律导学案 学习目标： (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①、A①、 t (3)、理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 (4)、知道E=BLVsin。如何推得。 E n—— (5)、会用 t和E=BLV sin解解决问题。 (6)、通过推导导线切割磁感线时的感应电动势公式 E=BLM掌握运用理论知识探究问题的 方法。 学习重点：法拉第电磁感应定律探究过程。 学习难点：e n 一 和E=BLV sin 0的应用 t 学习过程 一、知识回顾 1、在电磁感应现象中，

2、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？ 4、既然会判定感应电流的方向，那么，怎样确定感应电流的强弱呢? 5、如图所示，在螺线管中插入一个条形磁铁，问 ①、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中 ，该电路中是否有电流？为什么？ ②、有感应电流，是谁充当电源？ ③、图中若电路是断开的，有无感应电流？有无感应电动势？ 6、产生感应电动势的条件是什么？ 7、比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件你有什么发现？ 二、自主学习： (一)、探究影响感应电动势大小的因素 （1）探

3、究目的：感应电动势大小跟什么因素有关？（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，电流表发生偏转说明什？ 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? （4）、探究过程： 安排学生实验。（能力培养） 上面的实验，我们可用磁通量的变化率来解释: 6 实验中，将条形磁铁快插入（

4、或拔出）比慢插入或（拔出）时， t大，I感卡感 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： ②表达式： 思考：如图所示。线圈 L由导线绕制成n匝，当穿过L的磁通量变化率为 A①/ A t时，则线圈L中产生的感应电动势为多少？ 比较：磁通量 ①、磁通量的变化量△①、磁通量的变化率 t 比较项目 磁通量① 磁通量的变化量4① 磁通量的变化率 t 物理意义 表达式 与感应电动势的 关系 单位  （三）特例一一导线切割磁感线

5、时的感应电动势 思考：如图所示电路，闭合电路一部分导体 ab处于匀强磁场中， 磁感应弓虽度为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？ X @ X X b X~~X；； X Xnx|； X x Bx\\ X X x|| X 问题讨论：1.上图的电路中，哪部分导体相当于电源 ？ ab导体的运动 V与磁感线方向 B 有何关系？ 2.若导体运动方向与导体本身垂直，但与磁感方向不垂直， 设v与B夹角为0 （如右图），又如何计算感应电动势的大小呢? 比较：公式E=n 与E=BLV sin 0的区别与联系 比较项目 研究

6、对象 物理意义 范围 联系 E=n t E=BLVSin 0 （四）•反电动势 思考与讨论：如右图所示，电动机线圈中的电流方向以及 ab、 cd两个边受力的方向都表明。既然线圈在磁场中运动，电动机 线圈的转动会产生感应电动势。这个电动势是加强了电源产生 的电流，还是削弱了电源的电流？是有利于线圈转动还是阻碍 线圈的转动？ 讨论：如果电动机因机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？这时应采取什么措施? 典型例题： 例题1:下列说法正确的是（ ） 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 日 线圈中的磁通量越大，线圈中

7、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（1）穿过线圈的磁通量变化量？ （ 2）磁通量的变化率？ （ 3）线圈中感应 电动势的大小 例题3:如下图所示，是一个水平放置的导体框架，宽度 L=1.50m,接有电阻R=0.20"设 匀强磁场和框架平面垂直，磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上， 并能无摩擦地沿框滑动，框架及导体 ab电阻均不务，当ab以

8、v=4.0m/s的速度向右匀速滑 2）回路上感应电流的大小（3） 动时，试求：（1）导体ab上的感应电动势的大小和方向? ab两端的电压是多少？ 【同类变式】如下图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场, 磁感应弓II度为Bo 一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到 右端，电路的固定电阻为 R,其余电阻忽略不计。试求 MN队圆 环的左端滑到右端的过程中电阻 R上的电流强度的平均值和最 大值以及通过的电量。 例4:如图所示，一个电阻值为 R匝数为n的圆形金属线圈与阻值为 2R的电阻R连接 成闭合回路.线圈的半径为 口,

9、在线圈中半径为「2的圆形区域存在垂直 .. 于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度b随时间t变化的关系图线如aL 曲 图所示.图线与横、纵轴的截距分别为 t。和B.导线的电阻不计.求 0 涉 至t1时间内： （1）通过电阻R上的电流大小和方向； （2）通过电阻R上的电荷量q及电阻R上产生的热量. 巩固练习: 1.当线圈中的磁通量发生变化时，则（ ） A.线圈中一定有感应电流 B .线圈中一定有感应电动势 C,感应电动势的大小与线圈电阻无关 D .如有感应电流，其大小与线圈的电阻有关 2 .闭合电路中产生感应电动势的大小，跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比？ （）

10、 A.磁通量 B .磁感应强度 C.磁通量的变化率 D .磁通量的变化量 3 . 一个N匝的圆形线圈，放在磁感应强度为 B的匀强磁场中，线圈平面跟磁场平面成 30o 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 .在竖直向下的匀强磁场中，一根水平放置的金属棒沿水平方向抛出，初速度方向和棒垂 直，若棒在运动过程中始终保持水平，则棒两端产生的感应电动势将（ ） A.随时间增大 B. 随时间减小 C.不随时间变化 D. 难以确定

11、 5 .如图所示，电阻为 R的金属棒，从图示位置分别以速率 v1, v2沿电阻不计的光滑轨道从 ab匀速滑到a/b/处，若v1 ： v2=1 ： 2,则在两次移动过程中 （ ） 芋 A.回路中感应电流强度 I1 ： 12=1 ： 2 > 工 x B.回路中产生热量 Q1 ： Q2=1: 2 C.回路中通过截面的总电量 q1 ： q2=1 ： 2 |1 乂 1烹 D.金属棒产生的感应电动势 E1: E2=1 ： 2 b b 6.如图7所示，长为L的金属导线上端悬于 C点，下端系一小球 A,在 竖直向下的匀强磁场中做圆锥摆运动， 转动方向如图所示， 导线与竖直方 向的夹角为0

12、,摆球的角速度为 a，磁感应强度为 B,则金属导线中产 生感应电动势的高电势端及大小为 （ ） 12 1 2 2 - A. C 点 2BL a B . C点 2BLcosin 0 C. A点 2BL23 D . A点 2BL%sin2e 7、用均匀导线做成的正方形线框边长为 0.2 m ,正方形的一半放在垂直纸面 向里的匀强磁场中，如图甲所示 .当磁场以10 T/s的变化率增强时，线框中 点a、b两点间的电势差是（ ） A.Uab=0.1 V B.Uab=-0.1 V C.Uab=0.2 V D.Uab=-0.2 V 8.如图所示，在一个匀强磁场中，有两个用粗细相同的同种金属导

13、线制成的闭合圆环 a和 b,它们半径之比为 2： 1,线圈平面与磁场方向垂直.如果匀强磁场的磁感应强度随时间均 匀增大，则a、b环中感应电流之比为多少？感应电流电功率之比为多少？ 参考答案 例 1、D 例 2、（1） 8 -3 -3 10 Wb (2) 1.6 10 wbs (3) 1.6V 例 3、(1) 2.4V 由 b 至U a (2) 12A (3) 2.4V 同类变式（1）圆环的左端到右端的过程中电阻 R上的电 、，〜… BrV 0 2 2BrV ,,，户口 ，，，户口 流强度的平均值为 最大值为 二一（2）通过的电荷量通过的电荷量为 2R R 2 n B0 r2 3Rt0 2 n B0E1 3Rt0 2 2 2 4 2 n Br2t1 9Rt2 巩固练习1、BCD 2、C 3、CD 4、C 5、ABD 6、B 7、B 8、电流的比为 2:1 ,电功 率的比为8:1