2.法拉第电磁感应定律:
［师问］感应电动势跟什么因素有关?
教师重新演示前节课中三个成功实验,用CAI课件展示出这三个电路图,同时提出三个问题供学生思考:
问题1:在实验中,电流表指针偏转原因是什么?
问题2:电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系?
问题3:第一个成功实验中,将条形磁铁从同一高度插入线圈中,快插入和慢插入有什么相同和不同?
［生答］
答1:穿过电路Φ变化
产生E感产生I感.
答2:由全电路欧姆定律知I=
,当电路中的总电阻一定时,E感越大,I越大,指针偏转越大.
答3:磁通量变化相同,但磁通量变化的快慢不同.
(1)定义:磁通量变化率(
)--单位时间内磁通量的变化量,即反映磁通量变化快慢.
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请学生归纳
［实验1］(甲)将条形磁铁快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)时，大，I感大，E感大.
［实验2］(乙)用线圈代替单根导体棒,导体运动越快, 越大,I感越大,E感越大.
［实验3］(丙)K断开或闭合,比K闭合时移动滑动变阻器滑片,Φ变化快, 大,I感大,
E感较大.
总规律: 越大,E感越大.
(2)定律内容:(打在屏幕上)电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比.
设:t1时刻磁通Φ1,t2时刻磁通Φ2
Δt=t2-t1内磁通变化量ΔΦ=Φ2-Φ1,
Δt内磁通变化率
E感=k
引导学生推导,在国际单位中,k=1
所以E感=
当N匝线圈时,相当于N个完全相同电源的串联,得E感=N
(3)引导学生分析,引起磁通量变化因素:
a.磁感应强度B不变,S变化.
b.S不变,B变化.
c.面积S和磁感应强度B都变化,ΔΦ=B2S2-B1S1,中学阶段一般不处理这类问题,但当B2S2=B1S1,即E=0.
［推导一］如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强磁场中,磁感应强度是B,ab以速度v匀速切割磁力线,求产生的感应电动势.(屏幕上打出)
证明:ΔS=LvΔt
ΔΦ=BΔS
E感==BLv
［推导二］如图所示闭合线圈一部分导体处于匀强磁场中，导体以v斜切割磁力线，求E感.
证明：将v沿磁场和垂直磁场方向分解，v1=vsinθ，切割B
v2=vcosθ，不切割B.
E=BLv1=BLvsinθ
θ指v与B夹角
例 如图所示(2000年上海)(屏幕上打出)固定于水平面上的金属框cdef,处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦滑动.此时abed构成一个边长l的正方形,棒电阻r,其余电阻不计,开始时磁感应强度为B.
(1)若以t=0时起,磁感应强度均匀增加,每秒增加量k,同时保持棒静止,求棒中I感.
(2)在上述情况中,棒始终保持静止,当t=t1时需加垂直于棒水平外力?
(3)若从t=0时起,磁感应强度逐渐减小,当棒以恒定速度v向右匀速运动,可使棒中不产生I感,则磁感应强度怎样随时间变化?
解析:(1)E=
=kl2
I=
=
逆时针方向
(2)F外=BIl=(B+kt)·l 向右
(3)无I感，故ΔΦ=0
B0l2=Bl(l+v t) 所以B=
