第二节 感应电动势与电磁感应定律

三维教学目标　　

1、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。　　

2、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。　　

3、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，培养学生个性与共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：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）引入新课　　

问题1：什么是电源？什么是电动势？　　

答：电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。　　

如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么W与q的比值W/q，叫做电源的电动势。用E表示，则：E=w/q  　　

在电磁感应现象中，要产生电流，必须有感应电动势。这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？下面我们就来学习相关的知识。　　

　 　

（二）进行新课　　

1、感应电场与感生电动势　　

穿过闭会回路的磁场增强，在回路中产生感应电流。是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时在空间激发出一种电场，这种电场对自由电荷产生了力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电动势。　　

这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。由感生电场产生的感应电动势，叫做感生电动势。　　

2、洛伦兹力与动生电动势　　

（1）导体中自由电荷（正电荷）具有水平方向的速度，由左手定则可判断受到沿棒向上的洛伦兹力作用，其合运动是斜向上的。　　

（2）自由电荷不会一直运动下去。因为C、D两端聚集电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动。　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3）C端电势高。　　

（4）导体棒中电流是由D指向C的。　　

　 　

　 

    一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关。由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。　　

问题1：如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况？　　

答：导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能。　　

3、感应电动势　　

（1）电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象。　　

（2）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。　　

（3）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。　　

（4）产生条件：回路中的磁通量发生变化但回路不一定闭合。　　

（5）与什么因素有关：穿过线圈的磁通量的变化快慢（Df/Dt）有关（由前一节的实验分析可得）。　　

注意：磁通量的大小f;磁通量的变化Df;磁通量的变化快慢（Df/Dt）的区分。　　

4、法拉第电磁感应定律　　

（1）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。　　

（2）公式：单匝线圈：E=Df/Dt　　

（3）多匝线圈：E=nDf/Dt　　

（4）适用范围：普遍适用　　

　 　

5、导线切割磁感线时产生的感应电动势　　

（1）公式：E=BL vsinq。q—导线的运动方向与磁感线的夹角。　　

（2）推导方法：　　

（3）条件：导线的运动方向与导线本身垂直　　

（4）适用范围：匀强磁场，导线切割磁感线　　

（5）单位：1V=1T´1m´1m/s=1Wb/s　　

　 　

6、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　　

7、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q，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: DB/Dt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