导线切割磁感线时的感应电动势(新、选)

第六讲上课时间：2014年9月 23日 星期二课 时：两课时 总课时数：12 课时 教学目标：1.掌握导线切割磁感线时的感应电动势计算方法，2. 掌握导体切割磁感线时产生的感应电动势。3掌握导体切割磁感线时产生的感应电动势大小的表达式。会计算B、I、v三者相互垂直的情况下， 导体切割磁感线时产生的感应电动势的大小。教学重点：本节重点是导体切割磁感线时产生的感应电动势大小的计算 教学难点：本节重点是导体切割磁感线时产生的感应电动势大小的计算 教 具：电子白板教学过程：一、组织教学检查学生人数，填写教室日志，组织学生上课秩序。二、复习导入1. 磁场中的几个基本物理量。2. 电磁力的大小计算公式及方向的判定。三、讲授新课：（一）电磁感应 电流和磁场是不可分的，有电流就能产生磁场，同样，变化的磁场也能产生电动势和电流。通常把利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象。在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。用字母e表示，国际单位伏特，简称伏，用符号V表示。 直导体切割磁感线时产生的感应电动势；螺旋线圈中磁感线发生变化时产生的感应电动势。（二）直导体切割磁感线时产生的感应电动势直导体切割磁感线时产生的感应电动势的大小可用下面公式计算:e二BLvsin 9式中：e-感应电动势，单位伏特，简称伏，用符号V表示。B 为磁感应强度，单位为特斯拉，简称特，用符号T表示。L 导体在垂直于磁场方向上的长度，单位为米，用符号m表示。V-导体切割磁感线速度，单位为米/秒，用符号m/s表示。9 -为速度v方向与磁感应强度B方向间的夹角。 上式说明：闭合电路中的一段导线在磁场中作切割磁感线时，导线内所产生的感应电动势与磁场的磁感 应强度、导线的有效长度和导线切割磁感线的有效速度的乘积成正比。由上式可知：当B丄v时，9=90。，sin90o=1，感应电动势e最大，最大为BLv；当9=0。时，sinO°=O，感应电 动势e最小为0.感应电动势的方向可用右手定则来判断：平伸右手，大拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，手 心对准N极，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动的方向，则其余四指所指的方向就是感应电动势的方 向。产生感应电动势的实质：穿过回路的磁通量发生变化。 穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会在回路中产生电流，该电流称为感应电流。 注意：1.公式用于匀强磁场2.公式中v为瞬时速度，e为瞬时感应电动势；v为平均速度，e为平均感应电动势。3若导线棒是曲线，则公式中的L为切割磁感线的导体棒的有效长度，有效长度的长度为曲线两端点的边线长度。V丄L时，导体两端点之间的距离。4. 穿过回路的磁通量发生变化就会产生感应电动势，电路不闭合时没有感应电流，但感应电动势仍存在。5. 切割磁感线时产生感应电动势的那部分导体相当于电源。（三）例题讲解例题一、如图1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的长度为厶，以 速度 v 匀速切割磁感线向右运动，求产生的感应电动势？判断感应电动势的方向。解析：速度v方向与磁感应强度B方向间的夹角为90。，e = BLv。方向用右手定则判断：b为低电位，a为高电位。X X； XX X'； X图1图 2例题二、如图2所示电路，闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中，导体以v斜向切割磁感线，求产生的感 应电动势。解析：可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量V和平行于磁感线的分量v2,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=BLvi=BLvsin 0（四）、思考练习1在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？ 答：穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会在回路中产生感应电流。2. 有感应电动势产生，就会有感应电流产生吗？3. 关于感应电动势和感应电流，下列说法正确的是（）。A. 导体做切割磁感线运动时，一定有感应电流产生B. 导体在磁场中运动时，一定有感应电动势产生C. 穿过电路的磁通量发生变化时，就一定有感应电流产生D. 穿过电路的磁通量发生变化时，一定产生感应电动势，不一定产生感应电流4. 在均匀磁场中，有一矩形线圈平面与磁场方向垂直，当线圈在磁场中平移但不离开磁场时，矩形线圈中将 （ ）。A. 产生感应电动势B.产生感应电流C.无电磁感应现象D.无法确定5. 运动导体切割磁感线而产生最大感应电动势时，导体的运动方向与磁感线的夹角为（）。A. 0oB. 45oC. 90oD.180o6.下列各种情况中的导体切割磁感线产生的感应电动势最大的是（ ）ABCDAABBCC DDv丄L时，导体两端点之间的距离。A、感应电动势E=BLv.B、感应电动势E = BLvC、设导体与磁场下边界的夹角为9,感应电动势E二BLv/sine D、感应电动势E二BLv.故C正确故选 C四、课堂小结1. 电磁感应现象2. 直导体切割磁感线时产生的感应电动势五、布置作业：练习题六、课后反思：直导体切割磁感线时产生的感应电动势导学案（一）电磁感应 电流和磁场是不可分的，有电流就能产生磁场，同样，变化的磁场也能产生电动势和电流。通常把利用磁 场产生电流的现象称为电磁感应现象。在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。用字母e表示，国际单位伏特，简称伏，用符号V表示。 两种产生感应电动势的情况：直导体切割磁感线时产生的感应电动势；螺旋线圈中磁感线发生变化时产生 的感应电动势。（二）直导体切割磁感线时产生的感应电动势直导体切割磁感线时产生的感应电动势的大小可用下面公式计算:e=BL vsin 0式中：e-感应电动势，单位伏特，简称伏，用符号V表示。B为磁感应强度，单位为特斯拉，简称特，用符号T表示。L导体在垂直于磁场方向上的长度，单位为米，用符号m表示。V-导体切割磁感线速度，单位为米/秒，用符号m/s表示。 0 -为速度v方向与磁感应强度B方向间的夹角。上式说明：闭合电路中的一段导线在磁场中作切割磁感线时，导线内所产生的感应电动势与磁场的磁感 应强度、导线的有效长度和导线切割磁感线的有效速度的乘积成正比。由上式可知：当B丄v时，0=90。，sin90o=1，感应电动势e最大，最大为BLv；当0=0。时，sinO°=O，感应电 动势e最小为0.感应电动势的方向可用右手定则来判断：平伸右手，大拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，手 心对准N极，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动的方向，则其余四指所指的方向就是感应电动势的方 向。产生感应电动势的实质：穿过回路的磁通量发生变化。穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会在回路中产生电流，该电流称为感应电流。注意：1.公式用于匀强磁场2. 穿过回路的磁通量发生变化就会产生感应电动势，电路不闭合时没有感应电流，但感应电动势仍 存在。3. 切割磁感线时产生感应电动势的那部分导体相当于电源。（三）例题讲解例题一、如图1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的长度为厶，以 速度v匀速切割磁感线向右运动，求产生的感应电动势？判断感应电动势的方向。解析：速度v方向与磁感应强度B方向间的夹角为90。，e = BLv。方向用右手定则判断：b为低电位，a为高电位。XII图1 图 2例题二、如图2所示电路，闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中，导体以v斜向切割磁感线，求产生的感 应电动势。解析：可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量V和平行于磁感线的分量忖后者不切割磁感线, 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=BLV=BLvsin 0练习题 1在电磁感应现象中，产生感应电动势的条件是什么？2在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？3.有感应电动势产生，就会有感应电流产生吗？4. 关于感应电动势和感应电流，下列说法正确的是（）。A. 导体做切割磁感线运动时，一定有感应电流产生B. 导体在磁场中运动时，一定有感应电动势产生C. 穿过电路的磁通量发生变化时，就一定有感应电流产生D. 穿过电路的磁通量发生变化时，一定产生感应电动势，不一定产生感应电流5. 在均匀磁场中，有一矩形线圈平面与磁场方向垂直，当线圈在磁场中平移但不离开磁场时，矩形线圈中将）。A.产生感应电动势B.产生感应电流C.无电磁感应现象D.无法确定6. 运动导体切割磁感线而产生最大感应电动势时，导体的运动方向与磁感线的夹角为（）A. 0oB. 45oC. 90oD.180o7. 下列各种情况中的导体切割磁感线产生的感应电动势最大的是（）AA BB CC DD8.均匀磁场的磁感应强度B为0.8T，直导体在磁场中有效长度L为20cm，导线运动方向与磁场方向夹角为30。, 导线以 10m/s 的速度做匀速直线运动，如图3 所示，求直导体上感应电动势的大小和方向。练习题答案1在电磁感应现象中，产生感应电动势的条件是什么？ 答：穿过回路的磁通量发生变化。2在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？ 答：穿过闭合回路的磁通量发生变化。3.有感应电动势产生，就会有感应电流产生吗？答：不一定。4.关于感应电动势和感应电流，下列说法正确的是（ D）。A. 导体做切割磁感线运动时，一定有感应电流产生B. 导体在磁场中运动时，一定有感应电动势产生C. 穿过电路的磁通量发生变化时，就一定有感应电流产生D. 穿过电路的磁通量发生变化时，一定产生感应电动势，不一定产生感应电流5.在均匀磁场中，有一矩形线圈平面与磁场方向垂直，当线圈在磁场中平移但不离开磁场时，矩形线圈中将 C ）。A.产生感应电动势B.产生感应电流C.无电磁感应现象D.无法确定6. 运动导体切割磁感线而产生最大感应电动势时，导体的运动方向与磁感线的夹角为（ C ）A. 0oB. 45oC. 90oD.180o7.下列各种情况中的导体切割磁感线产生的感应电动势最大的是（ C ）AA BB CC DD8.均匀磁场的磁感应强度B为0.8T，直导体在磁场中有效长度L为20cm，导线运动方向与磁场方向夹角为30。, 导线以10m/s的速度做匀速直线运动，如图3所示，求直导体上感应电动势的大小和方向。