新课程人教版高中物理选修3-2《法拉第电磁感应定律及其应用》教案学案一体化

§ 4.3 法拉第电磁感应定律

编写 xxx 【教学目标】 知识与技能

● 知道什么叫感应电动势

● 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、

?? ?t● 理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式 ● 知道E=BLvsinθ如何推得 ● 会用E?n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 情感态度与价值观

● 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

● 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 【重点难点】

重点：法拉第电磁感应定律 难点：平均电动势与瞬时电动势区别 【教学内容】 [导入新课]

??和E=BLvsinθ解决问题 ?t在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？ 在电磁感应现象中，磁通量发生变化的方式有哪些情况？ 恒定电流中学过，电路中产生电流的条件是什么？

在电磁感应现象中，既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。下面我们就来探讨感应电动势的大小决定因素。 [新课教学]

一．感应电动势

1．在图a与图b中，若电路是断开的，有无电流？有无电动势？

电路断开，肯定无电流，但有电动势。 2．电流大，电动势一定大吗？

电流的大小由电动势和电阻共同决定，电阻一定的情况下，电流越大，表明电动势越大。

3．图b中，哪部分相当于a中的电源？螺线管相当于电源。 4．图b中，哪部分相当于a中电源内阻？螺线管自身的电阻。

在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势。有感应电动势是电磁感应现象的本质。

分析图4.2-1、4.2-3、4.2-6、4.2-7中的电源是哪一部分。 二．电磁感应定律

感应电动势跟什么因素有关？结合第二节中的几个演示实验，提出三个问题供学生思考：

问题1：在实验中，电流表指针偏转原因是什么? 穿过电路的Φ变化?产生E感

?产生I感.

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? 由全电路欧姆定

律知I=越大。

问题3：在图4.2-2中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入

ER?r，当电路中的总电阻一定时，E感越大，I越大，指针偏转

有什么相同和不同?

磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同。

教师：磁通量变化的快慢用磁通量的变化率来描述，即单位时间内磁通量的变

化量，用公式表示为

????。可以发现，越大，E感越大，即感应电动势的大小完全?t?t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。 ?t（师生共同活动，推导法拉第电磁感应定律的表达式）

设t1时刻穿过回路的磁通量为Φ1，t2时刻穿过回路的磁通量为Φ2，在时间Δt=t2

－t1内磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2－Φ1，磁通量的变化率为则

E=k

?? ?t??，感应电动势为E，?t在国际单位制中，电动势单位是伏（V），磁通量单位是韦伯（Wb），时间单位是秒（s），可以证明式中比例系数k=1，（同学们可以课下自己证明），则上式可写成

E=

?? ?t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=n

?? ?t比较：磁通量Φ、磁通量的变化量△Φ、磁通量的变化率

??的意义 ?t（1）磁通量Φ是穿过某一面积的磁感线的条数；磁通量的变化量△Φ=Φ1-Φ2表示

磁通量变化的多少，并不涉及这种变化所经历的时间；磁通量的变化率??表示

?t磁通量变化的快慢。

（2）当磁通量很大时，磁通量的变化量△Φ可能很小。同理，当磁通量的变化量

△Φ很大时，若经历的时间很长，则磁通量的变化率也可能较小。

（3）磁通量Φ和磁通量的变化量△Φ的单位是Wb，磁通量变化率的单位是Wb／s。 （4）磁通量的变化量△Φ与电路中感应电动势大小没有必然关系，穿过电路的△

Φ≠0是电路中存在感应电动势的前提；而磁通量的变化率与感应电动势的大

??越大，电路中的感应电动势越大，反之亦然。 ?t（5）磁通量的变化率??，是Φ-t图象上某点切线的斜率。

小相联系，

?t三．导线切割磁感线时的感应电动势

导体切割磁感线时，感应电动势如何计算呢？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？

解析：设在Δt时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，这时线框面积的变化量为

ΔS=LvΔt

穿过闭合电路磁通量的变化量为

ΔΦ=BΔS=BLvΔt

据法拉第电磁感应定律，得

E=

??=BLv ?t问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ，感应电动势可用上面的公式计算吗？

如图所示电路，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=vsinθ和平行于磁感线的分量v2=vcosθ。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=BLvsinθ

［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），θ指v与B的夹角。 比较：公式E=n

??与E=BLvsinθ的区别与联系 ?t