2018-2019学年高中物理 第一章 电磁感应 2 法拉第电磁感应定律学案 教科版选修3-2

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1、2　法拉第电磁感应定律[学习目标定位]1.能区别磁通量Φ，磁通量的变化ΔΦ和磁通量的变化率.2.能记住法拉第电磁感应定律及其表达式.3.能运用E＝和E＝BLv解题．1．在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化．2．磁通量发生变化的方式：磁感应强度B变化、闭合电路的有效面积S变化、磁感应强度B和闭合电路的有效面积S均变化．一、感应电动势1．由电磁感应产生的电动势叫做感应电动势．产生电动势的那部分导体相当于电源．2．不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势．如果电路是闭合的，就有感应电

2、流；如果电路是断开的，则不会形成感应电流，但感应电动势仍存在．二、法拉第电磁感应定律1．内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比．2．表达式为E＝n，其中n是线圈的匝数．三、导线切割磁感线产生的感应电动势当导线切割磁感线产生感应电动势时，E＝BLv(B、L、v两两垂直时)，E＝BLvsin_α(v⊥L，但v与B夹角为α).一、法拉第电磁感应定律[问题设计]1．在图1所示实验中，以相同速度分别将一根和两根条形磁铁快速插入或拔出螺线管，灵敏电流计指针的偏转角度有什么不同？可以得出什么结论？图1答案　将一根条形磁铁

3、快速插入或拔出螺线管时灵敏电流计指针的偏转角度小；而以相同速度将两根条形磁铁快速插入或拔出螺线管时灵敏电流计指针的偏转角度大．由此可以得出结论：在磁通量变化所用时间相同时，感应电动势E的大小与磁通量的变化量ΔФ有关，ΔФ越大，E越大．2．在图1所示实验中，保证磁通量变化相同，将两根条形磁铁快速或慢速插入螺线管，灵敏电流计指针的偏转角度有什么不同？可以得出什么结论？答案　将两根条形磁铁快速插入螺线管时灵敏电流计指针的偏转角度大；将两根条形磁铁慢速插入螺线管时灵敏电流计指针的偏转角度小．由此可以得出结论：在磁通量变化量相同时，感应电动势E

4、的大小与磁通量的变化所用的时间Δt有关，Δt越小，E越大．[要点提炼]1．E＝n中n为线圈匝数，ΔΦ总是取绝对值．(1)E只决定于磁通量的变化率，而与Φ、ΔΦ无关．①Φ很大时，可能很小，也可能很大；②Φ＝0时，可能不为0.(2)E适用于任何情况下电动势的计算，但一般用于求Δt时间内的平均值．2．常见感应电动势的计算式有：(1)线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：E＝n·S.(为B－t图像上某点切线的斜率)(2)磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：E＝nB·.3．如果电路中磁通量发生变化，但电路没有闭合，这时虽然没有感应电流，但感应

5、电动势依然存在．二、导线切割磁感线产生的感应电动势[问题设计]如图2所示，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为l，ab以速度v匀速切割磁感线，求回路中产生的感应电动势．图2答案　设在Δt时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，如图所示，这时线框面积的变化量为ΔS＝lvΔt穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt根据法拉第电磁感应定律得E＝＝Blv.[要点提炼]1．当导体平动垂直切割磁感线时，即B、l、v两两垂直时(如图3所示)E＝Blv.图32．公式中l指有效切割长度：即导体在与v垂直的方向上

6、的投影长度．图4图4甲中的有效切割长度为：l＝sinθ；图乙中的有效切割长度为：l＝；图丙中的有效切割长度为：沿v1的方向运动时，l＝R；沿v2的方向运动时，l＝R.[延伸思考]　如图5所示，如果长为l的直导线的运动方向与直导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角θ(θ≠90°)，则此时直导线上产生的感应电动势表达式是什么？图5答案　如图所示，可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1＝vsinθ和平行于磁感线的分量v2＝vcosθ.后者不切割磁感线，不产生感应电动势；前者切割磁感线，产生的感应电动势为E＝Blv1＝Blvs

7、inθ.一、法拉第电磁感应定律的理解例1　下列几种说法中正确的是(　　)A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C．线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大解析　本题考查对法拉第电磁感应定律的理解，关键是抓住感应电动势的大小和磁通量的变化率成正比．感应电动势的大小和磁通量的大小、磁通量变化量的大小以及磁场的强弱均无关系，它由磁通量的变化率决定，故选D.答案　D二、公式E＝n的应用例2　一个200匝、

8、面积为20cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30°角，若磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T，在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是________Wb；磁通量的平均变化率是______Wb/s；