高中物理选修3-2讲义(2)

4.3 法拉第电磁感应定律

教学目标

（一）知识与技能

1．知道什么叫感应电动势。

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Φ、ΔΦ、E=△Φ/△t。 3．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 4．知道E=BLvsinθ如何推得。

5．会用E=n△Φ/△t和E=BLvsinθ解决问题。 （二）过程与方法

通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探究问题的方法。 （三）情感、态度与价值观

1．从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。

2．了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。 教学重点、难点

教学重点：法拉第电磁感应定律。

教学难点：平均电动势与瞬时电动势区别。 教学方法

演示法、归纳法、类比法 教学手段

多媒体电脑、投影仪、投影片。 教学过程 一、基本知识 1、感应电动势

电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象

产生感应电流的条件：线路闭合，闭合回路中磁通量发生变化。

感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势 产生条件：回路中的磁通量发生变化但回路不一定闭合

与什么因素有关：穿过线圈的磁通量的变化快慢（??/?t）有关（由前提节的实验分析可得） 注意：磁通量的大小?;磁通量的变化??;磁通量的变化快慢（??/?t）的区分 2、法拉第电磁感应定律 内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比。 公式：单匝线圈：E=??/?t 多匝线圈：E=n??/?t 适用范围：普遍适用

3、导线切割磁感线时产生的感应电动势

计算公式：E=BL vsin?。?—导线的运动方向与磁感线的夹角。 推导方法：

条件：导线的运动方向与导线本身垂直 适用范围：匀强磁场，导线切割磁感线 单位：1V=1T?1m?1m/s=1Wb/s 4、反电动势

电动机转动时，线圈中也会产生感应电动势，感应电动势总要削弱电源电动势的作用，我们就把感应电动势称为反电动势；其作用是阻碍线圈的转动。教材P12。 电动机在使用时的注意点： 二、例题分析

例1、如图，导体平行磁感线运动，试求产生的感应电动势的大小（速度与磁场的夹角?，导线长度为L）

例2、如右图,电容器的电容为C,两板的间距为d,两板间静止一个质量为m,电量为+q的微粒,电容器C与一个半径为R的圆形金属环相连, 金属环内部充满垂直纸面向里的匀强磁场.试求: ?B/?t等于多少?

例3、如右图, 无限长金属三角形导轨COD上放一根无限长金属导体棒MN,拉动MN使它以速度v向右匀速运动,如果导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体,电阻率都相同,那么MN运动过程中,闭合回路的 A感应电动势保持不变 B感应电动流保持不变 C感应电动势逐渐增大 D感应电动流逐渐增大

三、练习与作业

1、如右图，平行放置的金属导轨M、N之间的距离为L；一金属杆长为2L，一端以转轴o固定在导轨N上，并与M无摩擦接触，杆从垂直于导轨的位置，在导轨平面内以角速度?顺时针匀速转动至另一端o/脱离导轨M。若两导挥间是一磁感应强度为B ，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，不计一切电阻，则在上述整个转动过程中 A、金属杆两端的电压不断增大 B、o/端的电势总是高于o端的电势 C、两导轨间的最大电压是2BL2? D、两导轨间的平均电压是271/2BL2?/2?

2、如右图，在磁感应强度为B的匀强磁场中，一直角边长度为a，电阻为R的等腰直角三角形导线框以速度v垂直于斜边方向在纸面内运动，磁场与纸面垂直，则导线框的斜边产生的感应电动势为 ，导线框中的感应电流强度为 。

3、如左图，一边长为a，电阻为R的正方形导线框，以恒定的速度v向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直于线框平面，磁感应强度为B，MN与线框的边成45?角，则在线框进入磁场过程中产生的感应电流的最大值等于

4、如图，长为L的金属杆在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中，沿逆时针方向绕o点在纸面内匀速转动，若角速度为?，则杆两端a、b和o间的电势差U a o= 以及Ubo=

/

5、半径为10cm、电阻为0.2?的闭合金属圆环放在匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环所在平面，当磁感应强度为B从零开始随时间t成正比增加时，环中感应电流为0.1A。试写出B与t的关系式（B、t的单位分别取T、s）

6、如图，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，感应强度为B。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，其余电阻不计，试求MN从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及通过的电量。

4.4 楞次定律

教学目标

（一）知识与技能

1．掌握楞次定律的内容，能运用楞次定律判断感应电流方向。

2．培养观察实验的能力以及对实验现象分析、归纳、总结的能力。 3．能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向

4．掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式。 （二）过程与方法

1．通过实践活动，观察得到的实验现象，再通过分析论证，归纳总结得出结论。

2．通过应用楞次定律判断感应电流的方向，培养学生应用物理规律解决实际问题的能力。

（三）情感、态度与价值观

在本节课的学习中，同学们直接参与物理规律的发现过程，体验了一次自然规律发现过程中的乐趣和美的享受，并在头脑中进一步强化“实践是检验真理的唯一标准”这一辩证唯物主义观点。 教学重点、难点

教学重点：1．楞次定律的获得及理解。

2．应用楞次定律判断感应电流的方向。 3．利用右手定则判断导体切割磁感线时感应电流的方向。

教学难点：楞次定律的理解及实际应用。 教学方法

发现法，讲练结合法

教学手段

干电池、灵敏电流表、外标有明确绕向的大线圈、条形磁铁、导线。 教学过程

一、基本知识

1．实验． (1)选旧干电池用试触的方法查明电流方向与电流表指针偏转方向的关系．

明确：对电流表而言，电流从哪个接线柱流入，指针向哪边偏转． (2)闭合电路的一部分导体做切割磁感线的情况．

a．磁场方向不变，两次改变导体运动方向，如导体向右和向左运动． b．导体切割磁感线的运动方向不变，改变磁场方向．

根据电流表指针偏转情况，分别确定出闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生的感应电流方向．

感应电流的方向跟导体运动方向和磁场方向都有关系．感应电流的方向可以用右手定则加以判定．

右手定则：伸开右手，让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动方向，其余四指指的就是感应电流的方向．

(3)闭合电路的磁通量发生变化的情况：

实线箭头表示原磁场方向，虚线箭头表示感应电流磁场方向． 分析：

(甲)图：当把条形磁铁N极插入线圈中时，穿过线圈的磁通量增加，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反．

(乙)图：当把条形磁铁N极拔出线圈中时，穿过线圈的磁通量减少，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同．

(丙)图：当把条形磁铁S极插入线圈中时，穿过线圈的磁通量增加，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反．

(丁)图：当条形磁铁S极拔出线圈中时，穿过线圈的磁通量减少，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同． 通过上述实验，引导学生认识到：凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的增加；凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的减少．在两种情况中，感应电流的磁场都阻碍了原磁通量的变化．

2、实验结论：楞次定律--感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化． 说明：对“阻碍”二字应正确理解．“阻碍”不是“阻止”，而只是延缓了原磁通的变化，电路中的磁通量还是在变化的．例如：当原磁通量增加时，虽有感应电流的磁场的阻碍，磁通量还是在增加，只是增加的慢一点而已．实质上，楞次定律中的“阻碍”二字，指的是“反抗着产生感应电流的那个原因．”

3、应用楞次定律判定感应电流的步骤(四步走)． (1)明确原磁场的方向； (2)明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少； (3)根据楞次定律，判定感应电流的磁场方向；

(4)利用安培定则判定感应电流的方向．

4、推论：当导线切割磁感线时可用右手定则来判定，即大拇指与四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导线的运动方向，则四指的指向为感应电流的方向 二、例题分析

例1、在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图，导轨上

放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面。欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动情况可能是

A、匀速向右运动 B、加速向右运动

C、减速向右运动 D、加速向左运动

例2、如图，水平地面上方有正交的匀强磁场和匀强电场，电场竖直

向下，磁场垂直纸面向里，半圆形铝框从直径出于水平位置时开

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