物理粤教版高二年级选修3-2第一章第5节法拉第电磁感应定律的应用1教学课件

第5节电磁感应定律的应用本节教材分析三维目标1．知识与技能：（1)理解法拉第电机的原理；(2）掌握法拉第电机感应电动势的计算;（3）理解电磁感应现象电路中的电源及外电路。

2．过程与方法：(1)通过电磁感应中的电路的认识，在观察、分析、分类、归纳、转化、转换、综合等思维过程中,体会等效法的应用，加深学生对电磁感应内在规律的认识，凸现理论与应用的完美统一,培养严谨的物理思维习惯、方法。

（2）通过法拉第电机的探究，重结论，更重过程，明确探究的内涵，重温建立物理模型的方法。

3．情感态度与价值观：（1）通过电磁感应的闭合电路的探究，分析物理知识的内在联系，发展对科学的好奇心和求知欲。

(2）通过实际问题的研究，引导学生理论联系实际,增强把理论用于实践的主动性和积极性。

教学重点(1）熟悉各种情况下感应电动势的表达（2）能画出等效电路图，并能联系闭合电路解题教学难点形成学生的思维个性教学建议建议教师通过将电机模拟化、抽象化，引导学生观察，分析感应电动势产生的原因，将电机的感应电动势与导体切割磁感线相结合;电磁感应中的电路通过感应电流与感应电动势的关系,结合闭合电路进行对比，明确两者本质上的区别，通过讨论与交流，让学生找出等效电源、外电路、电流方向，进而引导学生建立等效电路,结合闭合电路的欧姆定律求解电流、电压、电功率等问题。

新课导入设计导入一引入课题-—-给出法拉第电机实物模型先给出法拉第电机原理图和实物模型图，明确产生持续电流的内在根源，推导盘式和杆式情况之下感应电动势的表达。

介绍部分生产、生活中常见的应用实例。

导入二复习引入新课1．叙述法拉第电磁感应定律的内容．2．写出其表达式．3。

说明t N ∆∆=φε和ε=BLv 的区别和联系． 4。

由tN ∆∆=φε 推导BLv =ε 由图1所示,讲清图中各示意，引导学生共同推导．设在Δt 时间内,导体MN 以速度v 切割磁感线，移动距离为d=v Δt ，设MN 长为L ，这一过程中,回路磁通量变化为ΔФ=Ф2-Ф1=B(s+d)L-BsL=BLd ．根据法拉第电磁感应定律，由此可见，E ＝BLv 可以理解为 E ＝N 错误!的特殊情况，只不过E ＝BLv 适合于计算动生电动势，而E ＝N 错误!适合于计算感生电动势。

b
解：设金属的电阻率为ρ，导线截面为S，圆环电阻为R，画
出等效电路如图示，则 R1=R/3 R2=2R/3
b
R并= 2R/9 = 2/9× ρ 2πr / S
E r1 v
r
a R2
电动势 E= 3 Brv 内阻 r 1= 3 ρr/S
I总
E R并 r1
3Brv
2 2r
3r
(
R1 c 3BvS
3 4 9)
R
2 3
Bav
例10：如图所示，用截面均匀的导线弯成一个半径为r 的闭合圆环
，将其垂直地置于磁感强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面
向里。用同样规格的直导线取一段置于环上（二者金属裸露相接）
，并以速度v 匀速地向右运动，当它运动到bc 位置时（弧 bc=1/2
弧 bac）求bc两点的电势差是多少？
D、改变线圈与磁场方向的夹角
例8：单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转 轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变
化的规律如图所示，则 ( AB )
A.线圈中0时刻感应电动势最大 B.线圈中D时刻感应电动势为0 C.线圈中D时刻感应电动势最大 D.线圈中0至D时间内平均感应
电动势为1.4V
例9：把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为 a的圆环,水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强 磁场中,如图所示,一长度为2a,电阻为R,粗细均匀的金 属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持良好的接触,当 金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时,求:
Blv Rr
2
Rt
等效电路图
E r1 R1
1．电路方面:求感应电动势 E,内外电路路端电压U,干 支路电流I,消耗的电功率P

图158
5．如图 1-5-9 所示，竖直固定的光滑 U 形金属导轨 MNOP 每米长度的电阻 为 r，MN 平行于 OP，且相距为 l，磁感应强度为 B 的匀强磁场 与导轨所在平面垂直．有一质量为 m、电阻不计的水平金属杆 ab 可在导轨上自由滑动，滑动过程中与导轨接触良好且保持垂 直．将 ab 从某一位置由静止开始释放后，下滑 h 高度时速度达 到最大，在此过程中，电路中产生的热量为 Q，以后设法让杆 图159 ab 保持这个速度匀速下滑，直到离开导轨为止 .求：
2．转动切割电动势的大小
如图 1-5-1 所示，电机工作时电动势的大小： E＝ΔΔΦt ＝BπTL2＝B2ππL2＝__12_B_ω_L_2__.
ω
或 E＝BLv 中＝BL12Lω＝12BωL2.
图151
3．电势高低的判断 产 生 电 动 势 的 导 体 相 当 于电___源___ ， 在 电 源 内 部 电 动 势 的 方 向 从
_低___电__势__指向_高___电__势__． 4．电磁感应中的电路问题 (1)内电路和外电路 切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于_电___源__． 该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内__电___阻_，其余部分是_外__电___阻．
(2)电源电动势和路端电压 电动势：E＝nΔΔΦt 或 E＝_B__L_v_s_in__θ. 路端电压：U＝___E__－___Ir____. (3)电流方向 在电源内部：电流由_负___极流向_正___极． 在电源外部：电流由__正__极经用电器流向_负___极．
D．外力对(多选)如图 1-5-8 所示，两根足够长的光滑导轨竖直 放置，间距为 L，底端接阻值为 R 的电阻．将质量为 m 的金 属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良 好，导轨所在平面与磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直，除电 阻 R 外其余电阻均不计．现将金属棒从弹簧原长位置由静止 释放，则( )【导学号：90270023】

N
S
电动机
安培力方向 转动速度方向
01
电动机线圈的转动产生感应电动势是反电动势。这个电动势是削弱了电源电流, 阻碍线圈的转动.
线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为机械能。
正因为反电动势 的存在,所以对电动机,欧姆定律不成立.
02
03
如果电动机因机械阻力过大而停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。
Ｖ
Ｏ
R
有效长度： 弯曲导线在垂直速度方向上 的投影长度
问题：公式 ①
与公式 ②
的区别和联系？
1、一般来说， ①求出的是平均感应电动势，和某段时间 或者某个过程对应， ②求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻 或者某个位置对应。
区别：
区别：
2、①求出的是整个回路的感应电动势
G
a
b
v
回路在时间t内增大的面积为：
ΔS = L(vΔt)
产生的感应电动势为：
穿过回路的磁通量的变化为：
ΔΦ= BΔS
= BLvΔt
V是导体棒在磁场中移动的速度
若导体斜切磁感线
θ
v
B
V1
=Vsinθ
V2
=Vcosθ
（θ为v与B夹角）
（若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角）
说明：
2、在电磁感应现象中，磁通量的变化么？ 电路闭合 有电源
存在感应电流必然存在对应的电动势； 物理学中，我们把在电磁感应现象中，产生的电动势叫做感应电动势。 等 效
问题
当开关断开后，电路中是否有电流呢？
电源两端有电压吗？电源的电动势还存在吗？