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1、自我要求是迈向成功的捷径,恒心是离成功最短的路。4.4 法拉第电磁感应定律导学方案学习要求1. 了解感应电动势,知道产生感应电动势的那部分导体相当于电源2. 知道感应电动势的大小与磁通量的变化快慢有关3. 理解磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量,能区别磁通量、磁通量变化量、磁通量变化率三个概念4. 理解法拉第电磁感应定律,掌握表达式5. 知道导体垂直切割磁感线运动时产生的感应电动势的表达式,并能进行简单的计算6. 会用法拉第电磁感应定律解决简单的实际问题学习重点1. 会用法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小2. 会用E=Blv或E=Blvsin计算导体切割磁感线时的感应电动势【课前预
2、习案】一、温故知新:1、在电磁感应现象中,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? 二、预习新课1、问题1: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? 2、问题2:如图所示,在螺线管中插入一个条形磁铁,问、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,电路中是否有电流?为什么?、有感应电流,是谁充当电源?、上图中若电路是断开的,有无感应电流电流?有无感应电动势?3、产生感应电动势的条件是什么?4、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?课内探究案一、探究影响感应电动势大小的
3、因素(1)探究目的:感应电动势大小跟什么因素有关?(猜测)(2)探究要求:、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。 、迅速和缓慢移动导体棒,记录表针的最大摆幅。、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,电流表指针偏转原因是什么?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(能力培养)(课件展示)回答以上问题上面的实验,我们可用磁通量的变化率来解释:实验中,将条形磁铁快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)时,大,I ,E 。
4、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从上面的实验我们可以发现,越大,E感越大,即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。精确的实验表明:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比,即E=。这就是法拉第电磁感应定律。(师生共同活动,推导法拉第电磁感应定律的表达式)(课件展示)设闭合电路是一个n匝线圈,且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同,这时相当于n个单匝线圈串联而成,因此感应电动势变为E= 1.内容:电动势的大小与磁通量的变化率成正比2.公式:E=n3.定律的理解:磁通量、磁通量的变化量、磁通
5、量的变化量率的区别、t感应电动势的大小与磁通量的变化率成 感应电动势的方向由 来判断感应电动势的不同表达式由磁通量的的因素决定:当cos则E当cos则E4、特例导线切割磁感线时的感应电动势如图所示电路,闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中,磁感应强度为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? 这是导线切割磁感线时的感应电动势计算更简捷公式,需要理解(1)B,L,V两两 (2)导线的长度L应为 长度(3)导线运动方向和磁感线平行时,E= (4)速度V为平均值(瞬时值),E就为 ( )问题:当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角,感应电动势可用上面的公式计算吗?如图所示电路
6、,闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中,导体棒以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v1=vsin和平行于磁感线的分量v2=vcos。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强调:在国际单位制中,上式中B、L、v的单位分别是特斯拉(T)、米(m)、米每秒(m/s),指v与B的夹角。5、公式比较与功率的两个公式比较得出E=/t:求平均电动势E=BLV : v为瞬时值时求瞬时电动势,v为平均值时求平均电动势课堂练习: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
7、势一定越大B、线圈中的磁通量越大,线圈中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。求线圈中的感应电动势。例题3、如图所示,在磁感强度为0.1T的匀强磁场中有一个与之垂直的金属框ABCD,框电阻不计,上面接一个长0.1m的可滑动的金属丝ab,已知金属丝质量为0.2g,电阻R0.2,不计阻力,求金属丝ab匀速下落时的速度。(4ms)问1:将上题的框架竖直倒放,使框平面放成与水平成30角,不计阻力,B垂
8、直于框平面,求v?问2:上题中若ab框间有摩擦阻力,且0.2,求v?课后拓展案1.法拉第电磁感应定律可以这样表述:闭合电路中感应电动势的大小 ( )A、跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B、跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C、跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D、跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比 2. 矩形线圈abcd,长ab=20cm ,宽bc=10cm,匝数n=200,线圈回路总电阻R= 50,整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过,磁感应强度B随时间的变化规律如图4-4-3所示,求:(1)线圈回路的感应电动势。(2)在t=0.3s时线圈ab边所受的安培力。3.一个2
9、00匝、面积200cm2的圆线圈,放在匀强磁场中,磁场的方向与线圈平面垂直,磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T,在此过程中,穿过线圈的磁通量变化量是 ,磁通量的变化率是 ,线圈中感应电动势的大小是 。4.一导体棒长为40cm,在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中做切割磁感线运动,速度为5m/s,棒在运动中能产生的最大感应电动势为 V。 5.穿过一个单匝线圈的磁通量,始终为每秒钟均匀地增加2Wb,则( )A、线圈中的感应电动势每秒钟增加2V B、线圈中的感应电动势每秒钟减少2VC、线圈中的感应电动势始终为2V D、线圈中不产生感应电动势6.如图所示,在磁感强度为0.1T的匀强磁场中有一个与之垂直的金属框ABCD,框电阻不计,上面接一个长0.1m的可滑动的金属丝ab,已知金属丝质量为0.2g,电阻R0.2,不计阻力,求金属丝ab匀速下落时的速度。(4ms)7. 图4-4-1中abcd是一个固定的U形金属框架,ab和cd边都很长,bc边长为L,框架的电阻可不计,ef是放置在框架上与bc平行导体杆,它可在框架上自由滑动(摩擦可忽略)。它的电阻为R,现沿垂直于框架平面的方向加一恒定的匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里。已知当以恒力F向右拉导体杆ef时,导体杆最后匀速滑动,求匀速滑动时的速度。 3