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物理選必二 第二章 電磁感應 自學探究學案
學習內容：2.2-1法拉第電磁感應定律
主備: 時間 ： 月 日 班 級 姓名
教學目標-科學素養
物理觀念：1. 理解和掌握法拉第電磁感應定律的內容和表達式。能夠運用法拉第電磁感應定律定量計算感應電動勢的大小.
科學思維：通過電磁感應實驗現象，引導學生對影響電動勢的因素的大膽猜測，培養學生分析推理能力。
科學探究: 經歷分析推理得出法拉第電磁感應定律的過程，體會用變化率定義物理量的方法
科學態度與價值觀：感受科學家對規律的研究過程，培養學生探究科學的興趣。
自主學習（認真閱讀課本，獨立思考，相信你一定行﹗）
一、感應電動勢
穿過閉合導體回路的磁通量發生變化，閉合導體回路中
就有感應電流。既然閉合電路中有感應電流，這個電路
中就一定有電動勢(如甲乙圖、丙丁圖類比)。
1.感應電動勢：在電磁感應現象中產生的 叫作
感應電動勢。
2.等效電源：產生 的那部分導體就相當于等效電源。（如圖乙中的線圈，丁 圖的ab棒）
思考：若電路沒有閉合，回路中有沒有感應電流？有沒有感應電動勢？
3.產生感應電動勢的條件：
二．法拉第電磁感應定律
穿過閉合導體回路的磁通量發生變化，閉合導體回路中就有感應電流，就有感生電動勢，感應電動勢的大小跟哪些因素有關？
觀察實驗，大膽猜測
如圖所示，將條形磁鐵從同一高度插入線圈的實驗。
實驗1. 將一根條形磁鐵從同一高度插入線圈中的同
一位置，一次快速插入，一次緩慢插入。
現象：快插電流表指針偏角 ，慢插電流表指針偏角 。
實驗2.將兩根條形磁鐵從同一高度插入線圈中的同一位置（和一根磁鐵插入位置一樣），一次快速插入（和一根磁鐵插入速度一樣快），一次緩慢插入（和一根磁鐵插入速度一樣慢）。
現象：兩根磁鐵快插電流表指針偏角 一根磁鐵快插電流表指針偏角。
兩根磁鐵慢插電流表指針偏角 一根磁鐵慢插電流表指針偏角。
（2）大膽猜測：感應電動勢的大小跟哪些因素有關？
2.法拉第電磁感應定律：
最初由德國物理學家 、 在對理論和實驗資料進行嚴格分析后先后指出的。因法拉第對電磁感應現象研究的巨大貢獻，后人以法拉第的名字命名。
法拉第電磁感應定律：閉合電路中感應電動勢的大小，跟 這一電路的 成 。
表達式：E= ，k是 。
在國際單位制中，k取 ，故E= 。
匝數為 n 的線圈，整個線圈中的感應電動勢E= 。
（4）對法拉第電磁感應定律的強調、理解
①感應電動勢E的大小取決于穿過電路的磁通量的變化率，而與Φ的大小、 ΔΦ的大小沒有必然的關系，與電路的電阻R無關；感應電流的大小與感應電動勢E和回路總電阻R有關。
②E＝n一般只表示感應電動勢的大小，不涉及其正負，計算時ΔΦ應取絕對值。感應電流的方向可以用楞次定律去判定。
磁通量變化率有三種表達方式
a.B不變，S變化，則＝B·；
b.B變化，S不變，則＝·S；
c.B、S變化，則＝。
③磁通量的變化率，當 時，是Φ-t圖像上某點切線
的斜率，可反映單匝線圈瞬時感應電動勢的大小和方向。
磁通量的變化率，當較大時，是磁通量的變化率的平
均值，是Φ-t圖像上某點到坐標原點割線的斜率，反映單匝線圈
平均感應電動勢的大小。由E＝n可求得整個線圈的平均感應電動勢的大小。
通過閉合電路歐姆定律可求得電路中的平均電流I＝＝，通過電路中導體橫截面的電量Q＝IΔt＝n。
典例精講
例1. 一個匝數為100、面積為10cm2、電阻為 10Ω的線圈垂直磁場放置，把一個電阻為40Ω的電阻連接在線圈兩端，在0. 5s內穿過線圈的磁場從9T減小到1T。求：
（1）線圈中的感應電動勢；（2）通過電阻的電流；（3）線圈兩端的電壓。
例2.單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，轉軸垂直于磁場．若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規律如圖所示，則下列說法不正確的是（ ）
A. 線圈中0時刻感應電動勢最大
B. 線圈中D時刻感應電動勢為零
C. 線圈中D時刻感應電動勢最大
D. 線圈中0至D時間內平均感應電動勢為0.4V
例3．矩形導線框abcd固定在勻強磁場中，磁感線的方向
與導線框所在平面垂直，規定磁場的正方向垂直紙面
向里，磁感應強度B隨時間變化的規律如圖所示。若
規定順時針方向為感應電流i的正方向，下列各圖中
正確的是（　?。?br/>A．B． C． D．
例4．如圖所示，一不可伸長的細繩上端固定，下端系在邊長的正方形金屬框ad邊的中點。金屬框ab邊和cd邊的中點連線水平，其上方有垂直于金屬框所在平面的勻強磁場。從開始，磁感應強度大小隨時間的變化關系為。金屬框的電阻，質量，細繩承受的最大拉力，重力加速度。經過一段時間細繩斷裂，金屬框下落。求：從開始到細繩斷裂所經過的時間。
例5．如圖所示，空間存在垂直于紙面的勻強磁場，在半徑為a的圓形區域內部及外部，磁場方向相反，磁感應強度的大小均為B。一半徑為b（b＞a）、電阻為R的圓形導線環放置在紙面內，其圓心與圓形區域的中心重合。當內、外磁場同時由B均勻地減小到零的過程中，通過導線環截面的電荷量為（ ）
A． B．
C． D．

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