法拉第电磁感应定律教案3页

二、法拉第电磁感应定律——感应电动势的大小
教学目的: 1.知道什么是感应电动势
2.掌握法拉第电磁感应定律的内容并能应用电磁感应定律进行计算
3．掌握 E＝Blv，并能计算 E的大小
教学重点:　感应电动势、法拉第电磁感应定律
教学难点:　法拉第电磁感应定律
教学方法:　演示实验、讲授
教学过程:
(一)进行新课
1．感应电动势
在电磁感应现象中，产生的电动势叫做感应电动势。
［提问 1］闭合电路中产生感应电流的条件是什么？判断下列电路中是否有感应
电流？方向如何？
［提问 2］如果图 a 中某处断开，是否有电流？与图 b 原因是否相同？
通过图 a、b 的比较得出：图 a 中电路内磁通量发生变化。做切割磁感线运动的
导线 A相当于一个电源，有电动势 E，只要电路闭合，就有感应电流，而图 b中导线
虽然闭合，但穿过闭合线圈的磁通量没有变化，所以电路中没有感应电流，这就表明
电路内本就没有电动势。
由此可见，不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感
应电动势。
对图 a进一步分析：产生感应电动势的那部分导体，相当于电源，E的方向——
电源内部是从负极指向正极。即与导体内部感应电流方向相同。
2．感应电动势的大小
通过演示实验，引出影响感应电动势大小的因素。
［演示实验 1］从同一高度以不同速度将磁铁插入或拔出线圈 B，让学生观察电
流表 G指针偏转程度有什么不同。
［演示实验 2］闭合线圈中部分导线以不同速度切割磁感线。
提出问题：
（1）在所做的实验中，电流表 G的指针发生偏转的共同原因是什么？
（2）观察电流表指针的偏转程度与研究 E的大小有什么关系？
（由 E＝IR 总可知，R 总一定时，I↑，E↑）
（3）用不同的速度将磁铁从同一高度全部插入线圈内，穿过线圈的磁通量变化
情况有何相同和不同？（磁通量变化相同，变化快慢不同。）
A
A
BC
D
v
B
CD
O O`
图 b图 a

a1
b2
c
d
v
a
b
让学生思考以上三个问题，然后归纳出实验结论。
结论 1：无论电路闭合与否，只要穿过回路的磁通量发生变化，就会在导体两端
产生感应电动势。2：感应电动势的大小与磁通量的变化快慢，即磁通量的变化率有
关
3．法拉第电磁感应定律
内容：电路中的感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比。
表达式 1： 　　①
由于 n匝线圈可以看成 n个单匝线圈串联，就像 n个电池串联一样故整个线圈的
感应电动势为：
表达式 2： 　　　②
［例题 1］如图所示，L 是用绝缘导线绕制的线圈，匝数为 100，由于截面积不
大，可以认为穿过各匝线圈的磁通量是相等的，设在 0.5秒内把磁铁的一极插入螺线
管，这段时间里穿过每匝线圈的磁通量由 0增至 1.5×10－5Wb。这时螺线管产生的感
应电动势有多大？如果线圈和电流表总电阻是 3欧，感应电流有多大？
注意：向线圈插入磁铁的过程中，磁通量的增加不会是完全均匀的，可能有时快
些，有时慢些，因此我们这里算出的磁通量变化率实际上是平均变化率，感应电动势
和感应电流也都是平均值。
4．推论
前面我们研究的是磁场中 B发生变化引起感应电动势，如果 B不变，按Δφ的要
求，B不变必须 S变化，所以下面我们从法拉第电磁感应定律来推导切割磁感线运动
时感应电动势的大小。
如图，矩形线圈 abcd仅次于匀强磁场中，磁感应强度为 B，线框平面跟磁感线垂
直，线框可动部分 ab 的长度是 l，运动速度的大小是 v，速度方
向跟 ab 垂直，同时也跟磁场方向垂直。
这个问题中，穿过闭合回路中的磁通量发生变化是由矩形的
面积变化引起的，因此我们先计算Δt 时间内的面积变化量ΔS。
在Δt时间内，可动部分由位置 ab运动到 a1b1，闭合电路所包围的面积增量为图中阴
影部分，而 aa1的长度正好是Δt时间内导体 ab运动的距离 vΔt，因此
ΔS＝lvΔt
Δφ＝BΔS＝B lvΔt
所以： 　　③
这个公式表示，在匀强磁场中，当磁感应强度、导线、导线的运动方向三者垂直
时，感应电动势等于磁感应强度 B、导线长度 l、导线运动速度 v 的乘积。
式中的速度 v如果瞬时速度，则求得电动势就是瞬时电动势，如果是平均速度，
则求得的 E就是平均...