1.3探究感應(yīng)電動勢的大小資料

教學(xué)目標(biāo)

1.知道什么叫感應(yīng)電動勢。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)表達式。4.知道E=BLvsinθ如何推得。5.會用法拉第電磁感應(yīng)定律解決問題。1.3探究感應(yīng)電動勢的大小1、感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件1.閉合回路2.磁通量變化2、感應(yīng)電流的方向楞次定律右手定則1)從磁通量變化的角度看：感應(yīng)電流總要阻礙磁通量的變化2)從導(dǎo)體和磁體的相對運動的角度看：感應(yīng)電流總要阻礙相對運動3）感應(yīng)電流的效果總要阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因。“增反、減同”，“來拒去留”“增縮減擴”3、運用楞次定律判定感應(yīng)電流方向的步驟1）明確原磁場方向；2）判斷磁通量如何變化3）由（楞次）定律確定感應(yīng)（電流的）磁場方向4）利用安培定則（右手定則）反推感應(yīng)電流的方向1822年他在日記中寫下了自己的思想：“磁能轉(zhuǎn)化成電”．他在這方面進行了系統(tǒng)的研究．經(jīng)過歷時十年的失敗、再試驗，直到1831年8月29日才取得成功．他接連又做了幾十個這類實驗．1831年11月24日的論文中，他把產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況概括成五類：變化著的電流；變化著的磁場；運動的恒定電流；運動的磁場；在磁場中運動的導(dǎo)體．他指出：感應(yīng)電流與原電流的變化有關(guān)，而不是與原電流本身有關(guān)．他將這一現(xiàn)象與導(dǎo)體上的靜電感應(yīng)類比，把它取名為“電磁感應(yīng)”

邁克爾·法拉第(MichaelFaraday,1791—1867)

為了解釋電磁感應(yīng)現(xiàn)象，法拉第研究了各種感應(yīng)現(xiàn)象，最終將感應(yīng)電流的產(chǎn)生歸因於導(dǎo)體“切割磁力線”．

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)二十年後，直到1851年才得出了電磁感應(yīng)定律．實驗一：導(dǎo)體切割磁感線實驗二：線圈插入磁鐵

一、實驗探究插入速度越快，指針偏轉(zhuǎn)的角度越大，電流越大AB擺動越快，指針偏轉(zhuǎn)的角度越大，電流越大若閉合電路保持不變，感應(yīng)電流I就與感應(yīng)電動勢E成正比

實驗三、探究感應(yīng)電動勢的大小實驗結(jié)論感應(yīng)電動勢的大小與磁通量變化的快慢（即變化率）有關(guān)。

感應(yīng)電動勢：二、法拉第電磁感應(yīng)定律1、內(nèi)容：電路中的感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。2、數(shù)學(xué)表達式：當(dāng)E單位取V，△Φ單位取Wb，△t單位取s時，K值等于1，法拉第感應(yīng)定律可表示為產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢磁通量變化快慢可用磁通量的變化率反咉等效電源中感應(yīng)電流的方向也就是感應(yīng)電動勢的方向

對于n匝線圈而言，可看作是由n個單匝線圈串聯(lián)而成的。每匝線圈中的磁通量總是相同的，所以整個線圈的感應(yīng)電動勢是單匝線圈的N倍。3、若線圈是多匝的例1一個100匝的線圈，在0.5s內(nèi)穿過它的磁通量從0.01Wb增加到0.09Wb。求線圈中的感應(yīng)電動勢。例1.有一個50匝的線圈，如果穿過它的磁通量的變化率為0.5Wb/s，求感應(yīng)電動勢。例2.一個匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場放置,在0.5s內(nèi)穿過它的磁場從1T增加到9T。求線圈中的感應(yīng)電動勢。例：B=B0+kt如果回路面積S一定，匝數(shù)n確定，而垂直穿過該回路的磁場磁感應(yīng)強度隨時間均勻增加t1t2B1B2Bt0△t△B產(chǎn)生穩(wěn)恒電流如圖所示，把矩形線框垂直放置在勻強磁場B中，導(dǎo)軌間距為L，一根直導(dǎo)體棒以速度v沿導(dǎo)軌勻速向右滑動VB1、導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的分析與計算⊙v（1）公式中的L指有效切割長度：即在垂直速度投影上的長度說明：（2）v取平均速度時,E為平均感應(yīng)電動勢;V到瞬時電動勢時E為瞬時感應(yīng)電動勢。三、電磁感應(yīng)定律其他幾種形式的表達：例4.如下圖所示,是一個水平放置的導(dǎo)體框架,寬度l=0.50m,接有電阻R=0.20Ω,磁感應(yīng)強度B=0.40T,方向如圖所示.今有一導(dǎo)體棒ab橫放在框架上,并能無摩擦的沿框滑動,其他部分電阻均不計,當(dāng)ab以v=4t(m/s)的速度向右勻加速滑動時,試求:1)導(dǎo)體棒ab在5s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小2)導(dǎo)體棒ab在5s末產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小例.直接寫出圖示各種情況下導(dǎo)線兩端的感應(yīng)電動勢的表達(B.L.ν.θ.R已知)③E=BRv例、如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌間距為d，一端跨接電阻為R，勻強磁場磁感應(yīng)強度為B，方向垂直平行導(dǎo)軌平面，一根長金屬棒與導(dǎo)軌成θ角放置，棒與導(dǎo)軌的電阻不計，當(dāng)棒沿垂直棒的方向以恒定速度v在導(dǎo)軌上滑行時，通過電阻的電流是（）A．Bdv/（Rsinθ）B．Bdv/RC．Bdvsinθ/RD．Bdvcosθ/RA

公式中，△Φ對應(yīng)著一個變化過程，不能反映某一時刻的變化，所以該式計算的是該變化過程的感應(yīng)電動勢的平均值。而公式E=BLv，雖由之推導(dǎo)而來，但它卻可以反映回路在某一瞬間的感應(yīng)電動勢的瞬時值。2、如圖所示，導(dǎo)體棒繞固定轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)切割磁感線圓盤切割，公式相同；也可取導(dǎo)體平均速度求感應(yīng)電動勢。例.金屬棒長為L，電阻為r，繞o點以角速度ω做勻速圓周運動，a點與金屬圓環(huán)光滑接觸，如圖5所示，圖中定值電阻的阻值為R，圓環(huán)電阻不計，求Uoa。

解析：圖中裝置對應(yīng)的等效電路如圖6所示。由題根可知，oa切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為：由于棒有內(nèi)阻。由全電路歐姆定律：（因為a點電勢高于o電勢）。課本案例.金屬棒長為L=1m，電阻為r=1Ω，電流表內(nèi)阻R=1Ω磁場的磁感應(yīng)強度B=0.1T.在恒力F作用下,以v=10m/s,移動0.5m。（1）求感應(yīng)電動勢E是多少。（2）拉力F的大小。（3）分析過程中的能量轉(zhuǎn)化

解析：裝置對應(yīng)的等效電路如圖6所示。由題根可知，ab切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為：由全電路歐姆定律：（3)拉力做功(2)由安培力的計算：電流做功2.如圖，半徑為r的金屬環(huán)繞通過某直徑的軸00'以角速度ω作勻速轉(zhuǎn)動,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，從金屬環(huán)面與磁場方向重合時開始計時,則在金屬環(huán)轉(zhuǎn)過900角的過程中，環(huán)中產(chǎn)生的電動勢的平均值是多大?00'B1.在磁感應(yīng)強度隨時間變化的磁場中，垂直磁場放置一個面積為0.1m2的圓環(huán)。在0.02s內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度由0增大到0.3特，求圓環(huán)中的平均感應(yīng)電動勢。對應(yīng)練習(xí)Φ/10-2Wbt/sABD0120.13.單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場。若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示，則()A、線圈中0時刻感應(yīng)電動勢最大B、線圈中D時刻感應(yīng)電動勢為零C、線圈中D時刻感應(yīng)電動勢最大D、線圈中0到D時間內(nèi)平均感應(yīng)電動勢為0.4VABD斜率表示Φ的變化率4、有一夾角為θ的金屬角架，角架所圍區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場的磁感強度為B，一段直導(dǎo)線ab，從角頂c貼著角架以速度v向右勻速運動，求：(1)t時刻角架的瞬時感應(yīng)電動勢；(2)t時間內(nèi)角架的平均感應(yīng)電動勢？解析：導(dǎo)線ab從頂點c向右勻速運動，切割磁感線的有效長度de隨時間變化，設(shè)經(jīng)時間t，ab運動到de的位置，則：

de＝cetanθ＝vt●tanθ(1)t時刻的瞬時感應(yīng)電動勢為：

E＝BLv＝Bv2tanθ·t(2)t