高中物理電磁感應(yīng)教案
發(fā)表時(shí)間:2020-11-25法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)案課件練習(xí)。
第四節(jié):法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
(1)、知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),及決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素。
(2)、知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量,并能區(qū)別Φ、ΔΦ、。
(3)、理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式。
(4)、知道E=BLvsinθ如何推得。
(5)、會(huì)用解決問(wèn)題。
(6)、經(jīng)歷探究實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)動(dòng)手能力和探究能力。
(7)、通過(guò)推導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=BLv,掌握運(yùn)用理論知識(shí)探究問(wèn)題的方法。
(8)、通過(guò)比較感應(yīng)電流、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn),把握主要矛盾。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】法拉第電磁感應(yīng)定律探究過(guò)程。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生條件的區(qū)別。
【學(xué)習(xí)方法】實(shí)驗(yàn)分析、歸納法、類(lèi)比法、練習(xí)鞏固
【教學(xué)用具】
多媒體課件、多媒體電腦、投影儀、檢流計(jì)、螺線(xiàn)管、磁鐵。
【學(xué)習(xí)過(guò)程】
一、溫故知新:
1、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么?
2、恒定電流中學(xué)過(guò),電路中存在持續(xù)電流的條件是什么?
3、在發(fā)生電磁感應(yīng)的情況下,用什么方法可以判定感應(yīng)電流的方向?
二、引入新課
1、問(wèn)題1:既然會(huì)判定感應(yīng)電流的方向,那么,怎樣確定感應(yīng)電流的強(qiáng)弱呢?
2、問(wèn)題2:如圖所示,在螺線(xiàn)管中插入一個(gè)條形磁鐵,問(wèn)
①、在條形磁鐵向下插入螺線(xiàn)管的過(guò)程中,兩電路中是否都有電流?為什么?
②、有感應(yīng)電流,是誰(shuí)充當(dāng)電源?
③、上圖中若電路是斷開(kāi)的,有無(wú)感應(yīng)電流電流?有無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?
3、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件是什么?
4、比較產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件和產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件你有什么發(fā)現(xiàn)?
本節(jié)課我們就來(lái)一起探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
三、進(jìn)行新課
(一)、探究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素
(1)探究目的:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小跟什么因素有關(guān)?(猜測(cè))
(2)探究要求:
①、將條形磁鐵迅速和緩慢的插入拔出螺線(xiàn)管,記錄表針的最大擺幅。
②、迅速和緩慢移動(dòng)導(dǎo)體棒,記錄表針的最大擺幅。
③、迅速和緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片,迅速和緩慢的插入拔出螺線(xiàn)管,分別記錄表針的最大擺幅;
(3)、探究問(wèn)題:
問(wèn)題1、在實(shí)驗(yàn)中,電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么?
問(wèn)題2:電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系?
問(wèn)題3:在實(shí)驗(yàn)中,快速和慢速效果有什么相同和不同?
(4)、探究過(guò)程
安排學(xué)生實(shí)驗(yàn)。(能力培養(yǎng))
(課件展示)回答以上問(wèn)題
上面的實(shí)驗(yàn),我們可用磁通量的變化率來(lái)解釋?zhuān)?br>
實(shí)驗(yàn)中,將條形磁鐵快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)時(shí),大,I感,E感。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化有關(guān),磁通量的變化越電動(dòng)勢(shì)越大,磁通量的變化越電動(dòng)勢(shì)越小。
(二)、法拉第電磁感應(yīng)定律
從上面的實(shí)驗(yàn)我們可以發(fā)現(xiàn),越大,E感越大,即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實(shí)驗(yàn)表明:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路磁通量的變化率成正比,即E∝。這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。
(師生共同活動(dòng),推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式)(課件展示)
E=k
在國(guó)際單位制中,電動(dòng)勢(shì)單位是伏(V),磁通量單位是韋伯(Wb),時(shí)間單位是秒(s),可以證明式中比例系數(shù)k=1,(同學(xué)們可以課下自己證明),則上式可寫(xiě)成
E=
設(shè)閉合電路是一個(gè)N匝線(xiàn)圈,且穿過(guò)每匝線(xiàn)圈的磁通量變化率都相同,這時(shí)相當(dāng)于N個(gè)單匝線(xiàn)圈串聯(lián)而成,因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?br>
E=
1.內(nèi)容:電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比
2.公式:ε=N
3.定律的理解:
??⑴磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化量率的區(qū)別Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt
??⑵感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成
??⑶感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由來(lái)判斷
??⑷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的不同表達(dá)式由磁通量的的因素決定:
??當(dāng)ΔΦ=ΔBScosθ則ε=ΔB/ΔtScosθ
??當(dāng)ΔΦ=BΔScosθ則ε=BΔS/Δtcosθ
??當(dāng)ΔΦ=BSΔ(cosθ)則ε=BSΔ(cosθ)/Δt
4、特例——導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
用課件展示如圖所示電路,閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,ab的長(zhǎng)度為L(zhǎng),以速度v勻速切割磁感線(xiàn),求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?(課件展示)
這是導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算更簡(jiǎn)捷公式,需要理解
(1)B,L,V兩兩
(2)導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度L應(yīng)為長(zhǎng)度
(3)導(dǎo)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向和磁感線(xiàn)平行時(shí),E=
(4)速度V為平均值(瞬時(shí)值),E就為()
問(wèn)題:當(dāng)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向跟磁感線(xiàn)方向有一個(gè)夾角θ,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用上面的公式計(jì)算嗎?
用課件展示如圖所示電路,閉合電路的一部分導(dǎo)體處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)體棒以v斜向切割磁感線(xiàn),求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
解析:可以把速度v分解為兩個(gè)分量:垂直于磁感線(xiàn)的分量v1=vsinθ和平行于磁感線(xiàn)的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感線(xiàn),不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。前者切割磁感線(xiàn),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為
E=BLv1=BLvsinθ
強(qiáng)調(diào):在國(guó)際單位制中,上式中B、L、v的單位分別是特斯拉(T)、米(m)、米每秒(m/s),θ指v與B的夾角。
5、公式比較
與功率的兩個(gè)公式比較得出E=ΔΦ/Δt:求平均電動(dòng)勢(shì)
E=BLV:v為瞬時(shí)值時(shí)求瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì),v為平均值時(shí)求平均電動(dòng)勢(shì)
課堂練習(xí):
例題1:下列說(shuō)法正確的是()
A、線(xiàn)圈中磁通量變化越大,線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大
B、線(xiàn)圈中的磁通量越大,線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大
C、線(xiàn)圈處在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置,線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大
D、線(xiàn)圈中磁通量變化得越快,線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大
例題2:一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm2的線(xiàn)圈垂直磁場(chǎng)放置,在0.5s內(nèi)穿過(guò)它的磁場(chǎng)從1T增加到9T。求線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
例題3、如圖所示,在磁感強(qiáng)度為0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)與之垂直的金屬框ABCD,框電阻不計(jì),上面接一個(gè)長(zhǎng)0.1m的可滑動(dòng)的金屬絲ab,已知金屬絲質(zhì)量為0.2g,電阻R=0.2Ω,不計(jì)阻力,求金屬絲ab勻速下落時(shí)的速度。(4m/s)
??問(wèn)1:將上題的框架豎直倒放,使框平面放成與水平成30°角,不計(jì)阻力,B垂直于框平面,求v?
??問(wèn)2:上題中若ab框間有摩擦阻力,且μ=0.2,求v?
??問(wèn)3:若不計(jì)摩擦,而將B方向改為豎直向上,求v?
??問(wèn)4:若此時(shí)再加摩擦μ=0.2,求v?
??問(wèn)5:如圖所示在問(wèn)2中的BC中間加ε=0.3v、r=0.8Ω的電池,求v?
??問(wèn)6:上題中若有摩擦,μ=0.2,求v?
??問(wèn)7:B改為豎直向上,求v?
??問(wèn)8:將電池ε反接時(shí)的各種情況下,求v?
【學(xué)習(xí)小結(jié)】
1、認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容,并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫(xiě)下來(lái)、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié),看誰(shuí)的更好,好在什么地方。
2、自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容,允許內(nèi)容的順序不同,從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。
相關(guān)推薦
§4.2法拉第電磁感應(yīng)定律
§4.2法拉第電磁感應(yīng)定律
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]
1、知道法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容及表達(dá)式
2、會(huì)用法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算
3、會(huì)用公式進(jìn)行計(jì)算
[自主學(xué)習(xí)]
1.穿過(guò)一個(gè)電阻為R=1的單匝閉合線(xiàn)圈的磁通量始終每秒鐘均勻的減少2Wb,則:
(A)線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘減少2V(B)線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是2V
(C)線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流每秒鐘減少2A(D)線(xiàn)圈中的電流是2A
2.下列幾種說(shuō)法中正確的是:
(B)線(xiàn)圈中的磁通量變化越大,線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大
(C)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量越大,線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大
(D)線(xiàn)圈放在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置,線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大
(E)線(xiàn)圈中的磁通量變化越快,線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大
3.有一個(gè)n匝線(xiàn)圈面積為S,在時(shí)間內(nèi)垂直線(xiàn)圈平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化了,則這段時(shí)間內(nèi)穿過(guò)n匝線(xiàn)圈的磁通量的變化量為,磁通量的變化率為,穿過(guò)一匝線(xiàn)圈的磁通量的變化量為,磁通量的變化率為。
4.如圖1所示,前后兩次將磁鐵插入閉合線(xiàn)圈的相同位置,第一次用時(shí)0.2S,第二次用時(shí)1S;則前后兩次線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比。
5.如圖2所示,用外力將單匝矩形線(xiàn)框從勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊緣勻速拉出.設(shè)線(xiàn)框的面積為S,磁感強(qiáng)度為B,線(xiàn)框電阻為R,那么在拉出過(guò)程中,通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)截面的電量是______.
[典型例題]
例1如圖3所示,一個(gè)圓形線(xiàn)圈的匝數(shù)n=1000,線(xiàn)圈面積S=200cm2,線(xiàn)圈的電阻r=1,線(xiàn)圈外接一個(gè)阻值R=4的電阻,把線(xiàn)圈放入一方向垂直線(xiàn)圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示;求:
(1)前4S內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
(2)前5S內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
例2.如圖4所示,金屬導(dǎo)軌MN、PQ之間的距離L=0.2m,導(dǎo)軌左端所接的電阻R=1,金屬棒ab可沿導(dǎo)軌滑動(dòng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T,ab在外力作用下以V=5m/s的速度向右勻速滑動(dòng),求金屬棒所受安培力的大小。
分析:導(dǎo)體棒ab垂直切割磁感線(xiàn)
[針對(duì)訓(xùn)練]
1.長(zhǎng)度和粗細(xì)均相同、材料不同的兩根導(dǎo)線(xiàn),分別先后放在U形導(dǎo)軌上以同樣的速度在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng),導(dǎo)軌電阻不計(jì),則兩導(dǎo)線(xiàn):
(A)產(chǎn)生相同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(B)產(chǎn)生的感應(yīng)電流之比等于兩者電阻率之比
(C)產(chǎn)生的電流功率之比等于兩者電阻率之比(D)兩者受到相同的磁場(chǎng)力
2.在圖5中,閉合矩形線(xiàn)框abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,ad邊位于磁場(chǎng)邊緣,線(xiàn)框平面與磁場(chǎng)垂直,ab、ad邊長(zhǎng)分別用L1、L2表示,若把線(xiàn)圈沿v方向勻速拉出磁場(chǎng)所用時(shí)間為△t,則通過(guò)線(xiàn)框?qū)Ь€(xiàn)截面的電量是:
3.在理解法拉第電磁感應(yīng)定律及改寫(xiě)形勢(shì),的基礎(chǔ)上(線(xiàn)圈平面與磁感線(xiàn)不平行),下面敘述正確的為:
(B)對(duì)給定線(xiàn)圈,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁通量的變化率成正比
(C)對(duì)給定的線(xiàn)圈,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化成正比
(D)對(duì)給定匝數(shù)的線(xiàn)圈和磁場(chǎng),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟面積的平均變化率成正比
(E)題目給的三種計(jì)算電動(dòng)勢(shì)的形式,所計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小都是時(shí)間內(nèi)的平均值
4.如圖6所示,兩個(gè)互連的金屬圓環(huán),粗金屬環(huán)的電阻為細(xì)金屬環(huán)電阻的,磁場(chǎng)方向垂直穿過(guò)粗金屬環(huán)所在的區(qū)域,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化時(shí),在粗環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E,則a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差為。
5.根椐法拉第電磁感應(yīng)定律E=Δф/Δt推導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn),即在B⊥L,V⊥L,V⊥B條件下,如圖7所示,導(dǎo)線(xiàn)ab沿平行導(dǎo)軌以速度V勻速滑動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的表達(dá)式E=BLV。
6.如圖8所示,水平放置的平行金屬導(dǎo)軌,相距L=0.5m,左端接一電阻R=0.20,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面,導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì),當(dāng)ab棒以V=4.0m/s的速度水平向右滑動(dòng)時(shí),求:
(1)ab棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小
(2)回路中感應(yīng)電流的大小
[能力訓(xùn)練]
3如圖9所示,把金屬圓環(huán)勻速拉出磁場(chǎng),下列敘述正確的是:
(A)向左拉出和向右拉出所產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反
(B)不管向什么方向拉出,只要產(chǎn)生感應(yīng)電流,方向都是順時(shí)針
(C)向右勻速拉出時(shí),感應(yīng)電流方向不變
(D)要將金屬環(huán)勻速拉出,拉力大小要改變
2.如圖10所示,兩光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)與導(dǎo)軌所在平面垂直,金屬棒可沿導(dǎo)軌自由移動(dòng),導(dǎo)軌一端跨接一個(gè)定值電阻,金屬棒和導(dǎo)軌電阻不計(jì);現(xiàn)用恒力將金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止向右拉,經(jīng)過(guò)時(shí)間速度為V,加速度為,最終以2V做勻速運(yùn)動(dòng)。若保持拉力的功率恒定,經(jīng)過(guò)時(shí)間,速度也為V,但加速度為,最終同樣以2V的速度做勻速運(yùn)動(dòng),則:
3.如圖11所示,金屬桿ab以恒定速率V在光滑平行導(dǎo)軌上
向右滑行,設(shè)整個(gè)電路中總電阻為R(恒定不變),整個(gè)裝置置于
垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,下列敘述正確的是:
(A)ab桿中的電流與速率成正比;
(B)磁場(chǎng)作用于ab桿的安培力與速率V成正比;
(C)電阻R上產(chǎn)生的電熱功率與速率V的平方成正比;
(D)外力對(duì)ab桿做的功的功率與速率V的平方成正比。
4.如圖12中,長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬桿在外力作用下,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿水平光滑導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng),如果速度v不變,而將磁感強(qiáng)度由B增為2B。
除電阻R外,其它電阻不計(jì)。那么:
(A)作用力將增為4倍(B)作用力將增為2倍
(C)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將增為2倍(D)感應(yīng)電流的熱功率將增為4倍
5.如圖13所示,固定于水平絕緣平面上的粗糙平行金屬導(dǎo)軌,垂直于導(dǎo)軌平面有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量為m的金屬棒cd垂直放在導(dǎo)軌上,除電阻R和金屬棒cd的電阻r外,其余電阻不計(jì);現(xiàn)用水平恒力F作用于金屬棒cd上,由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是:
(A)水平恒力F對(duì)cd棒做的功等于電路中產(chǎn)生的電能
(B)只有在cd棒做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),F(xiàn)對(duì)cd棒做的功才等于電路中產(chǎn)生的電能
(C)無(wú)論cd棒做何種運(yùn)動(dòng),它克服安培力所做的功一定等于電路中產(chǎn)生的電能
(D)R兩端的電壓始終等于cd棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值
6.如圖14所示,在連有電阻R=3r的裸銅線(xiàn)框ABCD上,以AD為對(duì)稱(chēng)軸放置另一個(gè)正方形的小裸銅線(xiàn)框abcd,整個(gè)小線(xiàn)框處于垂直框面向里、磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.已知小線(xiàn)框每邊長(zhǎng)L,每邊電阻為r,其它電阻不計(jì)?,F(xiàn)使小線(xiàn)框以速度v向右平移,求通過(guò)電阻R的電流及R兩端的電壓.
7.在磁感強(qiáng)度B=5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,放置兩根間距d=0.1m的平行光滑直導(dǎo)軌,一端接有電阻R=9Ω,以及電鍵S和電壓表.垂直導(dǎo)軌擱置一根電阻r=1Ω的金屬棒ab,棒與導(dǎo)軌良好接觸.現(xiàn)使金屬棒以速度v=10m/s勻速向右移動(dòng),如圖15所示,試求:
(1)電鍵S閉合前、后電壓表的示數(shù);
(2)閉合電鍵S,外力移動(dòng)棒的機(jī)械功率.
8.如圖16所示,電阻為R的矩形線(xiàn)圈abcd,邊長(zhǎng)ab=L,bc=h,質(zhì)量為m。該線(xiàn)圈自某一高度自由落下,通過(guò)一水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為h,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。若線(xiàn)圈恰好以恒定速度通過(guò)磁場(chǎng),則線(xiàn)圈全部通過(guò)磁場(chǎng)所用的時(shí)間為多少?
9.如圖17所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒ab與豎直放置的光滑金屬導(dǎo)軌接觸良好(導(dǎo)軌電阻不計(jì)),勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面,金屬棒無(wú)初速度釋放,釋放后一小段時(shí)間內(nèi),金屬棒下滑的速度逐漸,加速度逐漸。
10.豎直放置的光滑U形導(dǎo)軌寬0.5m,電阻不計(jì),置于很大的磁感應(yīng)強(qiáng)度是1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面,如圖18所示,質(zhì)量為10g,電阻為1Ω的金屬桿PQ無(wú)初速度釋放后,緊貼導(dǎo)軌下滑(始終能處于水平位置)。問(wèn):
(1)到通過(guò)PQ的電量達(dá)到0.2c時(shí),PQ下落了多大高度?(2)若此時(shí)PQ正好到達(dá)最大速度,此速度多大?(3)以上過(guò)程產(chǎn)生了多少熱量?
[學(xué)后反思]
__________________________________________________。
參考答案
自主學(xué)習(xí)1.BD2.D3.4.5:15.
針對(duì)訓(xùn)練1.A2.B3.ACD4.
5.證明:設(shè)導(dǎo)體棒以速度V勻速向右滑動(dòng),經(jīng)過(guò)時(shí)間,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌所圍面積的變化
6.(1)0.8V(2)4A
能力訓(xùn)練1.BCD2.AD3.ABCD4.ACD5.BC6.
7.(1)5V,4.5V(2)2.5W8.9.增大,減小
10.(1)0.4米(2)0.4米/秒0.0392J
《法拉第電磁感應(yīng)定律》教案
作為杰出的教學(xué)工作者,能夠保證教課的順利開(kāi)展,準(zhǔn)備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學(xué)生能夠聽(tīng)懂教師所講的內(nèi)容,讓教師能夠快速的解決各種教學(xué)問(wèn)題。怎么才能讓教案寫(xiě)的更加全面呢?考慮到您的需要,小編特地編輯了“《法拉第電磁感應(yīng)定律》教案”,僅供參考,歡迎大家閱讀。
《法拉第電磁感應(yīng)定律》教案
一、教材分析
本節(jié)內(nèi)容選自人教版物理選修3-2第四章第4節(jié)。本節(jié)是電磁學(xué)的核心內(nèi)容。從知識(shí)發(fā)展來(lái)看,它既與電場(chǎng)、磁場(chǎng)和穩(wěn)恒電流有緊密聯(lián)系,又是后面學(xué)習(xí)交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎(chǔ)。它既是教學(xué)重點(diǎn),也是教學(xué)難點(diǎn)。
知道了教材特點(diǎn),我們?cè)賮?lái)了解一下學(xué)生特點(diǎn)。也就是我說(shuō)課的第二部分:學(xué)情分析。
二、學(xué)情分析
學(xué)生已經(jīng)掌握了恒定電流、電磁感應(yīng)現(xiàn)象和磁通量的相關(guān)知識(shí),并且也知道了變化量和變化率的概念。已經(jīng)具備了基本的實(shí)驗(yàn)操作能力,具有一定的自主學(xué)習(xí)、合作研究方面的能力。
基于以上的教材特點(diǎn)和學(xué)生特點(diǎn),我制定了如下的教學(xué)目標(biāo),力圖把傳授知識(shí)、滲透學(xué)習(xí)方法以及培養(yǎng)興趣和能力有機(jī)的融合在一起,達(dá)到最好的教學(xué)效果。
三、教學(xué)目標(biāo)
【知識(shí)與技能】
知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的含義,能區(qū)分磁通量、磁通量的變化量和磁通量的變化率;理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和表達(dá)式,會(huì)用法拉第電磁感應(yīng)定律解答有關(guān)問(wèn)題。
【過(guò)程與方法】
通過(guò)演示實(shí)驗(yàn),定性分析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量變化快慢之間的關(guān)系。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的控制能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察能力;
通過(guò)法拉第電磁感應(yīng)定律的建立,進(jìn)一步揭示電與磁的關(guān)系,培養(yǎng)學(xué)生類(lèi)比推理能力和通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)尋找物理規(guī)律的能力。
【情感態(tài)度與價(jià)值觀】
通過(guò)介紹法拉第電磁感應(yīng)定律的建立過(guò)程,培養(yǎng)學(xué)生形成正確的科學(xué)態(tài)度、養(yǎng)成科學(xué)的研究方法。
基于這樣的教學(xué)目標(biāo),要上好一堂課,還要明確分析教學(xué)的重難點(diǎn)。
四、教學(xué)重難點(diǎn)
【重點(diǎn)】
法拉第電磁感應(yīng)定律的建立和理解。
【難點(diǎn)】
1.磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率三者的區(qū)別;
2.理解是普遍意義的公式,而E=BLν是特殊情況下導(dǎo)線(xiàn)在切割磁感線(xiàn)情況下的計(jì)算公式。
說(shuō)完了教學(xué)重難點(diǎn),下面我將著重談?wù)劚咎谜n的教學(xué)過(guò)程。
五、教學(xué)過(guò)程
首先是導(dǎo)入環(huán)節(jié):
在這個(gè)環(huán)節(jié)中,我將向?qū)W生展示圖1、圖2,并設(shè)問(wèn):圖中電鍵S均閉合,電路中是否都有電流?為什么?
接下來(lái),我會(huì)演示實(shí)驗(yàn)一:對(duì)照?qǐng)D1安培表指針偏轉(zhuǎn);對(duì)照?qǐng)D2電流計(jì)指針不動(dòng),但當(dāng)條形磁鐵位置變動(dòng)時(shí),電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),表明回路中有電流。啟發(fā)學(xué)生回答:圖1中產(chǎn)生的電流是由電源提供的,圖2中產(chǎn)生的是感應(yīng)電流。
【意圖:這個(gè)問(wèn)題我采用設(shè)問(wèn)的方法,一方面讓學(xué)生回顧前面學(xué)過(guò)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,另一方面讓學(xué)生帶著問(wèn)題去思考,提高學(xué)生的課堂代入感。】
學(xué)習(xí)影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素時(shí),我會(huì)采取讓學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)的方法。首先拋出問(wèn)題:剛才的實(shí)驗(yàn)中,磁鐵插入過(guò)程中,除了觀察到電流的有無(wú)以外,你還觀察到了電流大小有什么特點(diǎn)嗎?電流大小能說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小嗎?是什么因素在起影響作用呢?做幾次試試看!
然后讓學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)(一):按圖2所示裝置將相同的磁鐵以不同的速度從同一位置插入同一個(gè)線(xiàn)圈中,觀察并比較電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)情況。實(shí)驗(yàn)完成后我將引導(dǎo)學(xué)生歸納:電流計(jì)的指針偏角大,說(shuō)明產(chǎn)生的電流大,而電流大的原因是電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大。由于兩次穿過(guò)磁通量變化相同,穿過(guò)越快,時(shí)間越短,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大,說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與發(fā)生磁通量變化所用的時(shí)間有關(guān),且在磁通量變化相同的情況下,所需時(shí)間越短,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。
接著繼續(xù)讓學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)三,按圖2所示裝置用磁性強(qiáng)弱不同的條形磁鐵分別從同一位置以相同的速度插入同一個(gè)線(xiàn)圈中,觀察并比較電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)情況。完成后繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生歸納:本次實(shí)驗(yàn)兩種情況所用時(shí)間相同,但穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化不同,電流表的偏轉(zhuǎn)角不同,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不同。說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小還與磁通量的變化量有關(guān),即在Δt相同的情況下,ΔΦ越大,產(chǎn)生的E越大。
最后第三個(gè)探究實(shí)驗(yàn)我將直接給出結(jié)果,實(shí)驗(yàn)的步驟、裝置以及需要觀察的現(xiàn)象將由學(xué)生自己課后獨(dú)立完成并驗(yàn)證我所給出的結(jié)論:當(dāng)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化量與時(shí)間之比越大,即磁通量的變化率越快時(shí),線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大。
【意圖:這是本堂課重點(diǎn)。我通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)的方法讓學(xué)生自己在實(shí)驗(yàn)中建立對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解,有助于加深學(xué)生的理解記憶,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳顟B(tài)度。同時(shí)也能夠更好的將本節(jié)課的主要內(nèi)容傳授給學(xué)生,便于課堂的順利開(kāi)展?!?br>
接下來(lái)搬出完整的法拉第電磁感應(yīng)定律后,我將著重分析解釋該定律表達(dá)式中各字母所代表的物理意義,強(qiáng)調(diào)磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率三者的區(qū)別。明確了三者的區(qū)別之后,本堂課的一大難點(diǎn)就解決了,接著我將用一道題目來(lái)推導(dǎo)出特殊情況下導(dǎo)線(xiàn)在切割磁感線(xiàn)情況下的計(jì)算公式E=BLν.
接下來(lái)在鞏固提升環(huán)節(jié),我將讓學(xué)生完成以下練習(xí):一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm的線(xiàn)圈垂直放置在磁場(chǎng)中,在1s內(nèi)穿過(guò)它的磁場(chǎng)從1T增加到9T.求線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
【意圖:這是對(duì)本節(jié)課內(nèi)容的一個(gè)綜合性練習(xí),學(xué)生如果可以獨(dú)立完成本題,說(shuō)明本節(jié)課的課堂效果還是十分不錯(cuò)的,反之則需要在以后的學(xué)習(xí)中繼續(xù)加深對(duì)本節(jié)課的學(xué)習(xí)理解?!?br>
最后是小結(jié)作業(yè)環(huán)節(jié),我將讓學(xué)生討論法拉第電磁感應(yīng)定律的計(jì)算公式和推導(dǎo)公式E=BLν各有什么特點(diǎn)?
法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用
法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用
1、法拉第電磁感應(yīng)定律
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一回路的磁通量的變化率成正比,即E=n.
2、理解、應(yīng)用公式時(shí)應(yīng)注意
(1)、正確區(qū)分φ,△φ,三者之間的區(qū)別.
φ是狀態(tài)量,某一時(shí)刻,某一位置的磁通量為φ=BS.
△φ是過(guò)程量,是表示回路從某一時(shí)刻到另一時(shí)刻磁通量的變化量,即△φ=φ2-φ1
表示磁通量的變化率.
φ,△φ,它們之間無(wú)直接決定性關(guān)系,即φ大或△φ大都不能確定就大,反之大,φ或△φ也不一定大.
(2)、用E=n計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是△t時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值.由E=BLvsinθ,可求得瞬時(shí)值.
由于這些規(guī)律也是能量守恒定律在電磁感應(yīng)中的體現(xiàn),因此,在研究電磁感應(yīng)的問(wèn)題時(shí),從能量的觀點(diǎn)去認(rèn)識(shí),往往更能觸及問(wèn)題的本質(zhì),也往往是處理此類(lèi)問(wèn)題的一個(gè)捷徑.
電磁感應(yīng)是中學(xué)物理的一個(gè)重要“節(jié)點(diǎn)”,不少問(wèn)題中涉及到:力和運(yùn)動(dòng)、動(dòng)量和能量、電路和安培力等多方面的知識(shí),綜合性很強(qiáng),因此,通過(guò)對(duì)該部分內(nèi)容的復(fù)習(xí),可以帶動(dòng)對(duì)前面各章知識(shí)的回顧和應(yīng)用,有利于提高綜合運(yùn)用知識(shí)分析解決問(wèn)題的能力。
例1:半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場(chǎng)同心放置,磁場(chǎng)與環(huán)面垂直,其中a=0.4m,b=0.6m,金屬環(huán)接觸良好,棒與環(huán)的電阻均忽略不計(jì).LL的電阻均為2.0Ω
(1)、若棒以V0=5m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動(dòng),求棒滑過(guò)圓環(huán)直徑OO′的瞬間(如圖所示),MN中的電動(dòng)勢(shì)和流過(guò)燈L1的電流;
(2)、撤去中間的金屬棒MN,將右面的半環(huán)OL2O′以O(shè)O′為軸向上翻轉(zhuǎn)90°,若此時(shí)磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻變化,其變化率為,求L1的功率.
例2:如圖所示,位于同一水平面內(nèi)的兩根平行導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng),導(dǎo)軌的左端連接一個(gè)耐壓足夠大的電容器,電容器的電容為C,放在導(dǎo)軌上的導(dǎo)體桿cd與導(dǎo)軌接觸良好,cd桿在平行導(dǎo)軌平面的水平力作用下從靜止開(kāi)始勻加速運(yùn)動(dòng),加速度為a,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面豎直向下,導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),不計(jì)導(dǎo)軌、導(dǎo)體桿和連接電容器的導(dǎo)線(xiàn)的電阻,導(dǎo)體桿的摩擦也可忽略不計(jì).求從導(dǎo)體桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)時(shí)間t,電容器吸收的能量E.
例3:如圖所示,在相距L的兩根水平放置的無(wú)限長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌上,放置兩根金屬棒ab和cd,兩棒質(zhì)量均為m,電阻均為R,ab棒用細(xì)繩通過(guò)定滑輪與質(zhì)量也是m的砝碼相連,整個(gè)裝置處于無(wú)限大、豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,導(dǎo)軌電阻、接觸電阻都不計(jì),不計(jì)一切摩擦,現(xiàn)將砝碼從靜止開(kāi)始釋放,經(jīng)歷時(shí)間t,電路中的電功率達(dá)到最大值,求此時(shí)cd棒的加速度及ab棒的速度各為多大,(設(shè)砝碼不會(huì)觸地,取g=10m/s2)
例4:如圖所示,兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上,每根導(dǎo)軌每米的電阻為r0=0.10Ω/m,導(dǎo)軌的端點(diǎn)P、Q用電阻可忽略的導(dǎo)線(xiàn)相連,兩導(dǎo)軌間的距離L=0.20m.有隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于桌面,已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B與時(shí)間t的關(guān)系為B=kt,比例系數(shù)k=0.020T/s,一電阻不計(jì)的金屬桿可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地滑動(dòng),在滑動(dòng)過(guò)程中保持與導(dǎo)軌垂直,在t=0時(shí)刻,金屬桿緊靠在P、Q端,在外力作用下,桿以恒定的加速度從靜止開(kāi)始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?dòng),求在t=6.0s時(shí)金屬桿所受的安培力.
例5:如圖所示,固定水平桌面上的金屬框架edcf,處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬棒ab擱在框架上,可無(wú)摩擦滑動(dòng),此時(shí)adcb構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形,棒的電阻為r,其余部分電阻不計(jì),開(kāi)始時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0。若從t=0時(shí)刻起,磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小,當(dāng)棒以恒定速度v向右作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),可使棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,則磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)怎樣隨時(shí)間變化(寫(xiě)出B與t的關(guān)系式)?
法拉第電磁感應(yīng)定律課件+學(xué)案+同步練習(xí)+基礎(chǔ)夯實(shí)訓(xùn)練
俗話(huà)說(shuō),磨刀不誤砍柴工。教師要準(zhǔn)備好教案,這是教師的任務(wù)之一。教案可以更好的幫助學(xué)生們打好基礎(chǔ),幫助教師有計(jì)劃有步驟有質(zhì)量的完成教學(xué)任務(wù)。你知道怎么寫(xiě)具體的教案內(nèi)容嗎?下面是由小編為大家整理的“法拉第電磁感應(yīng)定律課件+學(xué)案+同步練習(xí)+基礎(chǔ)夯實(shí)訓(xùn)練”,僅供參考,大家一起來(lái)看看吧。
第四節(jié):法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
(1)、知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),及決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素。
(2)、知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量,并能區(qū)別Φ、ΔΦ、。
(3)、理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式。
(4)、知道E=BLvsinθ如何推得。
(5)、會(huì)用解決問(wèn)題。
(6)、經(jīng)歷探究實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)動(dòng)手能力和探究能力。
(7)、通過(guò)推導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=BLv,掌握運(yùn)用理論知識(shí)探究問(wèn)題的方法。
(8)、通過(guò)比較感應(yīng)電流、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn),把握主要矛盾。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】法拉第電磁感應(yīng)定律探究過(guò)程。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生條件的區(qū)別。
【學(xué)習(xí)方法】實(shí)驗(yàn)分析、歸納法、類(lèi)比法、練習(xí)鞏固
【教學(xué)用具】
多媒體課件、多媒體電腦、投影儀、檢流計(jì)、螺線(xiàn)管、磁鐵。
【學(xué)習(xí)過(guò)程】
一、溫故知新:
1、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么?
2、恒定電流中學(xué)過(guò),電路中存在持續(xù)電流的條件是什么?
3、在發(fā)生電磁感應(yīng)的情況下,用什么方法可以判定感應(yīng)電流的方向?
二、引入新課
1、問(wèn)題1:既然會(huì)判定感應(yīng)電流的方向,那么,怎樣確定感應(yīng)電流的強(qiáng)弱呢?
2、問(wèn)題2:如圖所示,在螺線(xiàn)管中插入一個(gè)條形磁鐵,問(wèn)
①、在條形磁鐵向下插入螺線(xiàn)管的過(guò)程中,兩電路中是否都有電流?為什么?
②、有感應(yīng)電流,是誰(shuí)充當(dāng)電源?
③、上圖中若電路是斷開(kāi)的,有無(wú)感應(yīng)電流電流?有無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?
3、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件是什么?
4、比較產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件和產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件你有什么發(fā)現(xiàn)?
本節(jié)課我們就來(lái)一起探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
三、進(jìn)行新課
(一)、探究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素
(1)探究目的:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小跟什么因素有關(guān)?(猜測(cè))
(2)探究要求:
①、將條形磁鐵迅速和緩慢的插入拔出螺線(xiàn)管,記錄表針的最大擺幅。
②、迅速和緩慢移動(dòng)導(dǎo)體棒,記錄表針的最大擺幅。
③、迅速和緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片,迅速和緩慢的插入拔出螺線(xiàn)管,分別記錄表針的最大擺幅;
(3)、探究問(wèn)題:
問(wèn)題1、在實(shí)驗(yàn)中,電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么?
問(wèn)題2:電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系?
問(wèn)題3:在實(shí)驗(yàn)中,快速和慢速效果有什么相同和不同?
(4)、探究過(guò)程
安排學(xué)生實(shí)驗(yàn)。(能力培養(yǎng))
(課件展示)回答以上問(wèn)題
上面的實(shí)驗(yàn),我們可用磁通量的變化率來(lái)解釋?zhuān)?br>
實(shí)驗(yàn)中,將條形磁鐵快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)時(shí),大,I感,E感。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化有關(guān),磁通量的變化越電動(dòng)勢(shì)越大,磁通量的變化越電動(dòng)勢(shì)越小。
(二)、法拉第電磁感應(yīng)定律
從上面的實(shí)驗(yàn)我們可以發(fā)現(xiàn),越大,E感越大,即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實(shí)驗(yàn)表明:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路磁通量的變化率成正比,即E∝。這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。
(師生共同活動(dòng),推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式)(課件展示)
E=k
在國(guó)際單位制中,電動(dòng)勢(shì)單位是伏(V),磁通量單位是韋伯(Wb),時(shí)間單位是秒(s),可以證明式中比例系數(shù)k=1,(同學(xué)們可以課下自己證明),則上式可寫(xiě)成
E=
設(shè)閉合電路是一個(gè)N匝線(xiàn)圈,且穿過(guò)每匝線(xiàn)圈的磁通量變化率都相同,這時(shí)相當(dāng)于N個(gè)單匝線(xiàn)圈串聯(lián)而成,因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?br>
E=
1.內(nèi)容:電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比
2.公式:ε=N
3.定律的理解:
??⑴磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化量率的區(qū)別Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt
??⑵感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成
??⑶感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由來(lái)判斷
??⑷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的不同表達(dá)式由磁通量的的因素決定:
??當(dāng)ΔΦ=ΔBScosθ則ε=ΔB/ΔtScosθ
??當(dāng)ΔΦ=BΔScosθ則ε=BΔS/Δtcosθ
??當(dāng)ΔΦ=BSΔ(cosθ)則ε=BSΔ(cosθ)/Δt
4、特例——導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
用課件展示如圖所示電路,閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,ab的長(zhǎng)度為L(zhǎng),以速度v勻速切割磁感線(xiàn),求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?(課件展示)
這是導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算更簡(jiǎn)捷公式,需要理解
(1)B,L,V兩兩
(2)導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度L應(yīng)為長(zhǎng)度
(3)導(dǎo)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向和磁感線(xiàn)平行時(shí),E=
(4)速度V為平均值(瞬時(shí)值),E就為()
問(wèn)題:當(dāng)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向跟磁感線(xiàn)方向有一個(gè)夾角θ,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用上面的公式計(jì)算嗎?
用課件展示如圖所示電路,閉合電路的一部分導(dǎo)體處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)體棒以v斜向切割磁感線(xiàn),求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
解析:可以把速度v分解為兩個(gè)分量:垂直于磁感線(xiàn)的分量v1=vsinθ和平行于磁感線(xiàn)的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感線(xiàn),不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。前者切割磁感線(xiàn),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為
E=BLv1=BLvsinθ
強(qiáng)調(diào):在國(guó)際單位制中,上式中B、L、v的單位分別是特斯拉(T)、米(m)、米每秒(m/s),θ指v與B的夾角。
5、公式比較
與功率的兩個(gè)公式比較得出E=ΔΦ/Δt:求平均電動(dòng)勢(shì)
E=BLV:v為瞬時(shí)值時(shí)求瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì),v為平均值時(shí)求平均電動(dòng)勢(shì)
課堂練習(xí):
例題1:下列說(shuō)法正確的是()
A、線(xiàn)圈中磁通量變化越大,線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大
B、線(xiàn)圈中的磁通量越大,線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大
C、線(xiàn)圈處在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置,線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大
D、線(xiàn)圈中磁通量變化得越快,線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大
例題2:一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm2的線(xiàn)圈垂直磁場(chǎng)放置,在0.5s內(nèi)穿過(guò)它的磁場(chǎng)從1T增加到9T。求線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
例題3、如圖所示,在磁感強(qiáng)度為0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)與之垂直的金屬框ABCD,框電阻不計(jì),上面接一個(gè)長(zhǎng)0.1m的可滑動(dòng)的金屬絲ab,已知金屬絲質(zhì)量為0.2g,電阻R=0.2Ω,不計(jì)阻力,求金屬絲ab勻速下落時(shí)的速度。(4m/s)
??問(wèn)1:將上題的框架豎直倒放,使框平面放成與水平成30°角,不計(jì)阻力,B垂直于框平面,求v?
??問(wèn)2:上題中若ab框間有摩擦阻力,且μ=0.2,求v?
??問(wèn)3:若不計(jì)摩擦,而將B方向改為豎直向上,求v?
??問(wèn)4:若此時(shí)再加摩擦μ=0.2,求v?
??問(wèn)5:如圖所示在問(wèn)2中的BC中間加ε=0.3v、r=0.8Ω的電池,求v?
??問(wèn)6:上題中若有摩擦,μ=0.2,求v?
??問(wèn)7:B改為豎直向上,求v?
??問(wèn)8:將電池ε反接時(shí)的各種情況下,求v?
【學(xué)習(xí)小結(jié)】
1、認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容,并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫(xiě)下來(lái)、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié),看誰(shuí)的更好,好在什么地方。
2、自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容,允許內(nèi)容的順序不同,從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。