法拉第电磁感应定律应用教学设计

法拉第电磁感应定律的应用

【教学目标】

1、知识与技能：

1）准确理解法拉第电磁感应定律，知道平均电动势和瞬时电动势的区别；

2）知道电磁感应的两类情况——动生和感生，并会计算动生电动势和感生电动势；

3）能够应用法拉第电磁感应定律解决感应电路中的电流、电量问题。

2、过程与方法：

1）通过课前自主落实导学案，回忆并强化相关知识，形成知识结构；

2）通过一题多变式的引导思考，在辨析中深入理解法拉第电磁感应定律，并学会对比思考。

3、情感、态度与价值观

通过本节课学习，体会物理知识的逻辑性和严密性，进一步强化理科思维习惯。

【重点难点】

1、平均电动势和瞬时电动势，感应电量的计算

2、动生电动势和感生电动势，平动切割有效长度，转动切割公式理解记忆

【教学媒体】

PPT 课件

【教学过程】

〇、引入：抢答——物理学史

【抢答题】谁（法拉第）发现了电磁感应现象？谁（

纽曼、韦伯）导出了电磁感应定律？

一、法拉第电磁感应定律

1、表达式： E n Φ

2、理解： n——线圈匝数，

Φ ——磁通量的变化快慢

【判断题】穿过一个回路的磁通量越大，则感应电动势越大？（ √）穿过一个回路的磁通量变化越大，

则感应电动势越大？（

√）穿过一个回路的磁通量变化越快，则感应电动势越大？（

√）

二、平均电动势和瞬时电动势

1、

t 较长： E

——平均电动势

2、

t 0 ： E

——瞬时电动势

【例 1】如图所示，边长为

L、匝数为 n、总电阻为 R 的正方形导线圈 abcd 处在一个匀强磁场

B 中，

初始时刻，线圈平面与磁场方向垂直；现让线圈绕其一边

ab 以恒定角速度 ω转动。

（ 1）（平均电动势）从如图所示位置转过 90 °的过程中，试求线圈中产生的平均感应电动势

E 和通过

线圈导线截面的电荷量

q；

（ 2）（瞬时电动势）从如图所示位置开始计时，试求某时刻

t 穿过线圈的磁通量

Φ，并定性画出磁通

量 Φ、感应电动势 E 随时间 t 变化的图象。

【小结】 ① 平均电动势的价值 —— 用于计算感应电量；感应电量

计算步骤 —— E n Φ

q I t ，重要结论： q n Φ

R总

② 若已知 Φ— t 图象（ Φ 随时间 t 变化的规律），则可用图象的斜率得到感应电动势随时间变化的规律。

三、动生电动势和感生电动势

设 t1 时刻，回路中磁感应强度为

B1 ，回路有效面积为

S1， t2=t1+

t 时刻，回路中磁感应强度变为

B2=B1+ B ，回路有效面积为 S2 =S1+

S ，则在这个时间

t 内：

Φ B1

S B S1

B S ， E n

S n B S1

n B S 。

nB1

S；

1、动生电动势： B 不变， S 变化，则 E

2、感生电动势： B 变化， S 不变，则 E

B S 。

【例 2】如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨处在竖直向下的匀强磁场

B 中，两导轨间距为

L、

电阻不计，导轨左端接有定值电阻

R，一电阻不计的金属导体棒放在导轨上，并与导轨接触良好。试求以

下各种情况下通过

R 的电流大小：

（ 1）（动生电动势——平动切割）

如图 ① ，当导体棒垂直导轨放置，并以平行于导轨的速度

v 向右

运动；

2）（动生电动势——平动切割）如图 ② ，当导体棒与导轨成 θ角斜放在导轨上，并以垂直导体棒的速度 v 向右下运动；

3）（动生电动势——平动切割）如图 ③ ，当导体棒与导轨成 θ角斜放在导轨上，并以平行于导轨的速度 v 向右运动；

（ 4）（动生电动势 —— 转动切割）如图 ④，当导体棒绕与导轨上的接触点以恒定角速度 ω 顺时针转

动到与导轨成 45 °时；

× × × × × × × × × × × × × × × × × ×

× × × ×v × × × × × × × × × × × × v × ×

R R R

× × × × × × × × × × × × × × × × × ×

图 ①

图 ②

图 ③

××××××

××××× ×

××××××

××××× ×

× × ×

R× × ×

××××××

××××× ×

× × ×

图 ④

图 ⑤

图 ⑥

（ 5）（感生电动势 ——

d 处，而磁感应强度随时间按

）如图 ⑤ ，若将导体棒固定在距左边为

B B0 kt 规律变化，其中

k＞ 0；

（ 6）（感生电动势 —— 有效面积）如图 ⑥，仍将导体棒固定在距左边为 d 处，但磁场只分布在半径

为 r 的圆形区域内，且磁感应强度随时间仍按B

B0 kt 规律变化；

（ 7）（动生、感生同时存在）如图 ⑦ ，导体棒垂直导轨放置，

并以平行于导轨的速度

v 向右运动， t=0

时刻，导体棒正好运动到距左边为

d 处，而磁感应强度随时间仍按

B B0

kt 规律变化。

×v

【小结】①计算电动势前，应分清是动生（切割）还是感生，动生

××××××

即可用 E nB S 或 E

BLv （平动切割）、 E

1 BL2

（转动切割）

图⑦

直接求解，感生可直接用

E n

B S 求解，而不必用 E

n Φ 。

②对于平动切割问题——要注意“有效长度”概念；对所有问题，都要注意“有效面积”概念。

四、课堂反馈（课外探究）

1、（动生、感生）（ 2012 ·全国新课标卷）如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，

半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为 B0.使该线框从静止

开始绕过圆心 O、垂直于半圆面的轴以角速度 ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应

强度随时间的变化率 B 的大小应为

4 B0

2 B0

2、（切割——有效长度）（ 2013?河北沧州五校第二次高三联考）在边长为 L 的等边三角形区域 abc 内存在着垂直纸面向外的匀强磁场，一个边长也为

L 的等边三角形导线框 def 在纸面上以某一速度向

右匀速运动，底边 ef 始终与磁场的底边界 bc 在同

一直线上，如图所示。取沿顺时针的电流为正，在

线框通过磁场的过程中，其感应电流随时间变化的

图象是

A B C D

【板书设计】

法拉第电磁感应定律的应用

一、法拉第电磁感应定律

1、表达式： E n

2、理解： n——线圈匝数， Φ ——磁通量的变化快慢

二、平均电动势和瞬时电动势

1、

t 较长： E

——平均电动势；感应电量： E n Φ

q I t ， q n Φ

R总

2、

t 0 ： E

——瞬时电动势； Φ— t 图象的斜率——

三、动生电动势和感生电动势

1、动生电动势： B 不变， S 变化，则

2、感生电动势： B 变化， S 不变，则

【教学反思】

S 、 E

BLv 、 E

1 BL2

B S

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