4.4法拉第电磁感应定律(刘玉兵)

《法拉第电磁感应定律》讲义一、电磁感应现象的发现在 19 世纪初，电和磁的研究还处于相对分离的状态。

丹麦科学家奥斯特在 1820 年发现了电流的磁效应，这一发现揭示了电和磁之间的紧密联系，为后来的电磁学研究奠定了基础。

而英国科学家法拉第则对磁生电的现象产生了浓厚的兴趣。

经过多年的不懈努力和实验探索，法拉第终于在1831 年发现了电磁感应现象。

他通过实验观察到，当闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，从而产生感应电流。

这一发现具有划时代的意义，它不仅揭示了电和磁之间的相互转化关系，也为后来发电机的发明和电力工业的发展奠定了基础。

二、法拉第电磁感应定律的内容法拉第电磁感应定律指出：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。

用公式表示为：＄E ＝ n\frac{＼Delta\Phi}｛＼Delta t}＄，其中＄E$ 表示感应电动势，＄n$ 为线圈的匝数，＄＼Delta\Phi$ 表示磁通量的变化量，＄＼Delta t$ 表示变化所用的时间。

需要注意的是，这里的磁通量是指穿过闭合回路的磁感线的条数。

磁通量的变化可能是由于磁场的变化、回路面积的变化或者两者同时变化引起的。

三、对法拉第电磁感应定律的深入理解1、感应电动势的方向根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

因此，可以通过楞次定律来判断感应电动势的方向。

当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，感应电动势的方向与电流方向相同；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，感应电动势的方向与电流方向也相同。

2、平均感应电动势和瞬时感应电动势在法拉第电磁感应定律中，如果磁通量的变化是在一段时间内发生的，计算得到的感应电动势称为平均感应电动势；如果磁通量的变化是在某一时刻发生的，计算得到的感应电动势称为瞬时感应电动势。

对于一些简单的情况，如磁场均匀变化或导体切割磁感线运动，可以通过相应的公式直接计算瞬时感应电动势。

《法拉第电磁感应定律》讲义一、电磁感应现象的发现在 19 世纪初，丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应，即通电导线周围存在磁场。

这一发现引起了科学界的极大关注，也激发了科学家们对于电与磁之间关系的深入探索。

英国科学家法拉第坚信磁一定能够生电。

经过多年的不懈努力和实验，他终于在 1831 年发现了电磁感应现象。

法拉第的实验多种多样，其中最著名的是他的“磁铁与线圈”实验。

他将一个闭合线圈与一个灵敏电流计连接，然后将一根磁铁插入或拔出线圈。

当磁铁插入或拔出时，电流计指针发生了明显的偏转，这表明在线圈中产生了电流。

这一现象的发现，为电磁学的发展奠定了坚实的基础，也开启了人类利用电能的新时代。

二、法拉第电磁感应定律的内容法拉第电磁感应定律指出：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。

如果用 E 表示感应电动势，ΔΦ 表示磁通量的变化量，Δt 表示发生变化所用的时间，那么法拉第电磁感应定律可以表示为：E ＝nΔΦ/Δt （其中 n 为线圈的匝数）这里需要注意的是，磁通量的变化率是指单位时间内磁通量的变化量。

三、对法拉第电磁感应定律的深入理解1、感应电动势的产生当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中就会产生感应电动势。

感应电动势是使电荷定向移动形成感应电流的原因。

如果电路不闭合，虽然没有感应电流，但仍然会有感应电动势存在。

2、磁通量的变化磁通量的变化可以由多种方式引起。

例如，磁场的强弱发生变化、线圈的面积发生变化、线圈与磁场的夹角发生变化，或者这些因素的组合变化。

3、匝数 n 的作用在公式中，匝数 n 反映了感应电动势的累加效果。

当有 n 匝线圈时，每匝线圈都产生感应电动势，它们相互串联，总电动势就等于各匝电动势之和。

4、公式的适用范围法拉第电磁感应定律适用于任何情况，无论是导体切割磁感线运动，还是磁场变化引起的磁通量变化。

四、法拉第电磁感应定律的应用1、发电机发电机是利用电磁感应原理制成的。

4-3 楞次定律 (学案) 班级 姓名一、引入新课［演示］将磁铁从线圈中插入和拔出，观察现象，提出问题：二、探究线圈中感应电流的方向（仔细观察，详实记录）2、实验探究：标出磁铁在线圈处原磁场0方向、感应电流的方向、感应电流的磁场B i 方向注：俯视线圈，观察感应电流i 方向时，请用顺时针或逆时针表示。

三、分析总结：1.思考：①产生感应电流的原因？②感应电流出现的后果是什么？③以上二者之间有何密切联系？在虚线框中填入相应动词。

2.总结规律：3.深入理解---阻碍的含义：①谁“阻碍”作用？②“阻碍”什么？③怎么样“阻碍”？④“阻碍”等同于阻止？⑤“阻碍”是不是意味着相反？4.拓展思考当手持条形磁铁在线圈中插入或抽出时，线圈中产生了感应电流，获得了电能。

从能量守恒的角度看，能量如何发生转化？你能不能用楞次定律做出判断，手持磁铁运动时克服什么力做了功？楞次定律也符合唯物辩证法。

唯物辩证法认为：“矛盾是事物发展的动力”。

电磁感应中，矛盾双方即，两者都处于同一线圈中，且总要阻碍原磁场的变化，形成既相互排斥又相互依赖的矛盾，在回路中对立统一，正是“阻碍”的形成产生了电磁感应现象四、楞次定律的应用[例题1]：如图3，当线圈ABCD 向右远离通电直导线时，线圈中感应电流的方向如何？互动填表，得出感应电流方向，并归纳利用楞次定律判定感应电流方向的步骤，完成下图：[例题2]：法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图4所示。

软铁环上绕有M 、N 两个线圈，当M 线圈电路中的开关断开的瞬间，线圈N 中的感应电流沿什么方向？ 引导思考：图41开关断开前，线圈M 中的电流在线圈N 中产生的磁场方向向哪？ 2开关断开瞬间，线圈N 中磁通量如何变化? 3线圈N 中感应电流的磁场方向如何？ 4线圈N 中感应电流的方向如何？五、判定部分导体切割磁感线产生的感应电流方法在图5中，假设导体棒ab 向右运动。

1． 我们研究的是哪个闭合电路？2．当导体棒ab向右运动时，穿过这个闭合电路的磁通量如何变化？3．感应电流的磁场应该沿哪个方法的？4．导体棒ab中的感应电流是沿哪个方向？判定部分导体切割磁感线产生的感应电流方法：五、课堂练习1. 如图所示，试判定当开关S闭合和断开瞬间，线圈ABCD的电流方向。

4.4 法拉第电磁感应定律与什么因素有关：穿过线圈的磁通量的变化快慢（∆φ/∆t）有关（由前提节的实验分析可得）注意：磁通量的大小φ;磁通量的变化∆φ;磁通量的变化快慢（∆φ/∆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=∆φ/∆t多匝线圈：E=n∆φ/∆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 vsinθ。

θ—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/s4、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θ，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ω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2BL2ωD、两导轨间的平均电压是271/2BL2ω/2π2、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。

湖南省怀化市湖天中学2014年高中物理 4.4 法拉第电磁感应定律教案 新人教版选修3-2【教学目标】1、知识与技能：（1）、知道感应电动势,及决定感应电动势大小的因素。

（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、t ∆∆Φ。

（3）、理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。

（4）、知道E =BLv sin θ如何推得。

（5）、会用t n E ∆∆Φ=解决问题。

2、过程与方法（1）、经历学生实验，培养学生的动手能力和探究能力。

（2）、通过推导导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）、通过比较感应电流、感应电动势的特点，引导学生把握主要矛盾。

【教学重点】法拉第电磁感应定律。

【教学难点】感应电流与感应电动势的产生条件的区别。

【教学方法】实验法、归纳法、类比法【教具准备】多媒体课件、多媒体电脑、投影仪、检流计、螺线管、磁铁。

【教学过程】一、复习提问：1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？答：穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会在回路中产生感应电流。

2、恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？答：电路闭合，且这个电路中就一定有电源。

3、在发生电磁感应的情况下，用什么方法可以判定感应电流的方向？答：由楞次定律或右手定则判断感应电流的方向二、引入新课1、问题1：既然会判定感应电流的方向，那么，怎样确定感应电流的强弱呢？答：既然有感应电流，那么就一定存在感应电动势．只要能确定感应电动势的大小，根据欧姆定律就可以确定感应电流了．2、问题2：如图所示，在螺线管中插入一个条形磁铁，问①、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,该电路中是否都有电流?为什么?答：有，因磁通量有变化②、有感应电流,是谁充当电源?答：由恒定电流中学习可知，对比可知左图中的虚线框部分相当于电源。

拉第电磁感应定律的应用教案一、教学目标1.知道公式E＝n错误!与E＝BLv的区别和联系，能够应用这两个公式求解感应电动势.2.掌握电磁感应电路中电荷量求解的基本思路和方法．二、重点、难点分析1．重点是对法拉第电磁感应定律的进一步理解和运用;2．难点是法拉第电磁感应定律的综合运用．三、主要教学过程（一）复习引入新课1．叙述法拉第电磁感应定律的内容．2．写出其表达式．(二）主要教学过程设计串讲知识概述，有学生进行主要例题及习题讲解，教师进行补充点拨。

A专题E＝n错误!和E＝BLv的选用技巧【知识概述】1．E＝n错误!适用于任何情况，一般用于求平均感应电动势．当Δt→0时，E可为瞬时值．2．E＝BLv是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式，一般用于求瞬时感应电动势，此时v为瞬时速度,但当v为平均速度时,E为平均感应电动势．【典型例题】例1 如图所示，导轨OM和ON都在纸面内,导体AB可在导轨上无摩擦滑动，若AB以5 m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，它们每米长度的电阻都是0。

2 Ω,磁场的磁感应强度为0。

2 T．问:（1）3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？(2）3 s内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少?解析(1)夹在导轨间的部分导体切割磁感线运动产生的电动势才是电路中的感应电动势．3 s末，夹在导轨间导体的长度为L＝vt·tan 30°＝5×3×tan 30° m＝5错误!m此时产生的感应电动势为E＝BLv＝0.2×5错误!×5 V＝5错误!V电路电阻为R＝(15＋5错误!＋10错误!)×0。

2 Ω＝(3＋3错误!) Ω所以I＝错误!＝错误!A。

（2）3 s内回路中磁通量的变化量ΔΦ＝BS－0＝0.2×12×15×5错误!Wb＝错误!Wb3 s内电路产生的平均感应电动势为错误!＝错误!＝错误!V＝错误!错误!V.答案（1）5错误!m 5错误!V 错误!A(2）错误!Wb 错误!错误!V重点习题．在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B ＝0。