法拉第电磁感应定律教案(4)

法拉第电磁感应定律教案(4)

‎ 法拉第电磁感应定律 一、教学目标 ‎ 1．在物理知识方面的要求．‎ ‎ （1）掌握导体切割磁感线的情况下产生的感应电动势．‎ ‎ （2）掌握穿过闭合电路的磁通量变化时产生的感应电动势．‎ ‎ （3）了解平均感应电动势和感应电动势的即时值．‎ ‎ 2．通过推理论证的过程培养学生的推理能力和分析问题的能力．‎ ‎ 3．运用能的转化和守恒定律来研究问题，渗透物理思想的教育．‎ 二、重点、难点分析 ‎ 1．重点是使学生掌握动生电动势和感生电动势与哪些因素有关．‎ ‎ 2．在论证过程中怎样运用能的转化和守恒思想是本节的难点．‎ 三、主要教学过程 ‎ （一）引人新课 ‎ 复习提问：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？要求学生回答出：切割磁感线时用右手定则；磁通量变化时用楞次定律．‎ ‎ （二）教学过程设计 ‎ 1．设问．‎ ‎ 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？既然有感应电流，那么就一定存在感应电动势．只要能确定感应电动势的大小，根据欧姆定律就可以确定感应电流了．‎ ‎ 2．导线切割磁感线的情况．‎ ‎ （ 1）如图所示，矩形闭合金属线框 abcd置于有界的匀强磁场B中，现以速度对匀速拉出磁场，我们来看感应电动势的大小．‎ ‎ 在水平方向ab边受到安培力Fm=BIl的作用．因为金属线框是做匀速运动，所以拉线框的外力F的大小等于这个安培力，即F=BIl．‎ 在匀速向外技金属线框的过程中，拉力做功的功率P=F·V=BIlv．‎ ‎ 拉力的功并没有增加线框的动能，而是使线框中产生了感应电流I．根据能的转化和守恒定律可知，拉力F的功率等于线框中的电功率P’．‎ ‎ 闭合电路中的电功率等于电源电动势ε（在这里就是感应电动势）与电流I的乘积．‎ ‎ 显然FV=εI，‎ ‎ 即BIlv=εI．‎ 得出感应电动势ε=Blv （1）‎ 式中的l是垂直切割磁感线的有效长度（ab），v是垂直切割磁感线的有效速度．‎ ‎（2）当ab边与磁感线成θ角（如图2）做切割磁感线 运动时，可以把速度v分解，其有效切 割速度v⊥=v· sin θ那么，公式（1）可改写为：‎ ‎ ε＝Blvsinθ （2）‎ ‎ ‎ ‎ 这就是导体切割磁感线时感应电动势的公式．在国际单位制中，它们的单位满足：V=Tm2/s．‎ ‎ 3．穿过闭合电路的磁通量变化时．‎ ‎（1）参看前图，若导体ab在△t时间内移动的位移是△l，那么它的速度v即可表示为△v=△l/△t，（2）式ε=Blvsin θ可以改写为 ‎ （3）‎ ‎ 式中l△l是ab边在△t时间内扫过的面积．lΔlsin θ是ab边在Δt时间内垂直于磁场方向扫过的有效面积． BlΔlsin θ是ab边在此时间内扫过的磁通量（磁感线的条数），对于金属线框abcd来说这个值也就是穿过线框磁通量在Δt时间内的变化量ΔΦ．‎ 这样（3）式可简化为 ‎ ‎ ‎ （2）在一般情况下，线圈多是由很多匝（n匝）线框构成，每匝产生的感应电动势均为（4）式的值，串联起来n匝，则线圈产生的感应电动势可用 ‎ ‎ 表示．这个公式可以用精密的实验验证．这就是法拉第电磁感应定律的表达式．‎ ‎ （3）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．‎ ‎ 4．几个应该说明的问题．‎ ‎ （1）在法拉第电磁感应定律中感应电动势ε的大小不是跟磁通量Φ成正比，也不是跟磁通量的变化量ΔΦ成正比，而是跟磁通量的变化率成正比．‎ ‎ （2）法拉第电磁感应定律反映的是在ta一段时间内平均感应电动势．只有当凸t趋近于零时，才是即时值．‎ ‎ （3）公式ε=Blvsln θ中，当v取即时速度则ε是即时值，当v取平均速度时，ε是平均感应电动势．‎ ‎ （4）当磁通量变化时，对于闭合电路一定有感应电流．若电路不闭合，则无感应电流，但仍然有感应电动势．‎ ‎ （5）感应电动势就是电源电动势，是非静电力使电荷移动增加电势能的结果．电路中感应电流的强弱由感应电动势的大小ε和电路总电阻决定，符合欧姆定律．‎ ‎ （三）课堂小结 ‎ 1．导体做切割磁感线运动时，感应电动势可由 ε=Blvsinθ确定．‎ ‎2．穿过电路的磁通量发生变化时，感应电动势由法拉第电磁感应定律确定，‎ 即 ．‎ ‎ 3．感应电动势就是电源电动势．有关闭合电路相关量的计算在这里都适用．‎ ‎ 4．同学们应该会证明单位关系： V= Wb／S．‎ 五、教学说明 ‎ ‎ ‎ 1．这一节课是从能的转化和守恒定律入手展开的，其目的在于渗透一点物理思想．‎ ‎ 2．这一节课先讲动生电动势再过渡到感生电动势，其目的是隐含地告诉学生在某些情况下两者是一致的、统一的．‎ ‎ 3．建议本节课后安排一节习题课来加以巩固．‎ ‎ （北京五中 石 晨）‎ ‎ ‎