高中物理 4.4《法拉第电磁感应定律》学案 新人教版选修3-2

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1、四、法拉第电磁感应定律［要点导学］1．这一节学习法拉第电磁感应定律，要学会感应电动势大小的计算方法。这部分内容和楞次定律是本章的两大重要内容，应该高度重视。2．法拉第电磁感应定律告诉我们电路中产生感应电动势的大小跟成正比。若产生感应电动势的电路是一个有n匝的线圈，且穿过每匝线圈的磁感量变化率都相同，则整个线圈产生的感应电动势大小E=。3．直导线在匀强磁场中做切割磁感线的运动时，如果运动方向与磁感线垂直，那么导线中感应电动势的大小与、和三者都成正比。用公式表示为E=。如果导线的运动方向与导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一夹角θ，我们可以把速度分解为两个分量，垂直

2、于磁感线的分量v1=vsinθ,另一个平行于磁感线的分量不切割磁感线，对感应电动势没有贡献。所以这种情况下的感应电动势为E=Blvsinθ。4．应该知道：用公式E=nΔΦ/Δt计算的感应电动势是平均电动势,只有在电动势不随时间变化的情况下平均电动势才等于瞬时电动势。用公式E=Blv计算电动势的时候，如果v是瞬时速度则电动势是瞬时值；如果v是平均速度则电动势是平均值。5.公式E=nΔΦ/Δt是计算感应电动势的普适公式，公式E=Blv则是前式的一个特例。6．关于电动机的反电动势问题。　　①电动机只有在转动时才会出现反电动势（线圈转动切割磁感线产生感应电动势）；　　　

3、　②线圈转动切割磁感线产生的感应电动势方向与电动机的电源电动势方向一定相反，所以称为反电动势；③有了反电动势电动机才可能把电能转化为机械能,它输出的机械能功率P=E反I；④电动机工作时两端电压为U=E反+Ir（r是电动机线圈的电阻），电动机的总功率为P=UI，发热功率为P热=I2r，正常情况下E反>>Ir，电动机启动时或者因负荷过大停止转动，则I=U/r，线圈中电流就会很大，可能烧毁电动机线圈。［范例精析］　　例1法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小（）A、跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B、跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C、跟穿过这

4、一闭合电路的磁通量的变化率成正比D、跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比　　解析：E=ΔΦ/Δt，ΔΦ与Δt的比值就是磁通量的变化率。所以只有C正确。　　拓展：这道高考题的命题意图在于考查对法拉第电磁感应定律的正确理解。考生必须能够正确理解磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率这三个不同的概念。　　例2图4-4-1中abcd是一个固定的U形金属框架，ab和cd边都很长，bc边长为L，框架的电阻可不计，ef是放置在框架上与bc平行导体杆，它可在框架上自由滑动（摩擦可忽略）。它的电阻为R，现沿垂直于框架平面的方向加一恒定的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于纸面

5、向里。已知当以恒力F向右拉导体杆ef时，导体杆最后匀速滑动，求匀速滑动时的速度。　　解析：匀速运动时导体杆所受合力应等于零，故：　　F=ILB=B2vL2/R，v=FR/B2L2。　　拓展：今天看这道高考题好象十分简单。其实对本题的过程进行认真的分析对夯实基础是十分重要的。在恒定外力作用下导体杆ef向右加速运动，导体杆ef因切割磁感线而产生感应电动势，回路中产生感应电流，磁场对感应电流的安培力阻碍导体杆ef向右的运动，导体杆ef的加速度减小、速度增大、电动势增大、电流增大、安培力增大，直到安培力与恒定外力相等时导体杆ef就作匀速运动。　　例3如图4-4-2所示，

6、边长为0.1m正方形线圈ABCD在大小为0.5T的匀强磁场中以AD边为轴匀速转动。初始时刻线圈平面与磁感线平行，经过1s线圈转了90°，求：（1）线圈在1s时间内产生的感应电动势平均值。（2）线圈在1s末时的感应电动势大小。　　解析：初始时线圈平面与磁感线平行，所以穿过线圈的磁通量为零，而1s末线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，故有磁通量变化，有感应电动势产生。（1）只要用E=ΔΦ/Δt来进行计算平均电动势。　　　E=ΔΦ/Δt=0.5×0.1×0.1/1=0.005V。(2)1s末的感应电动势是指瞬时值，应该用E=BLvt来进行计算。　　当线圈转了1s时，恰好

7、转了90°，此时线圈的速度方向与磁感线的方向平行，线圈的BC段不切割磁感线（或认为切割磁感线的有效速度为零），所以线圈不产生感应电动势，E=0。　　拓展：要把握感应电动势计算公式E=nΔΦ/Δt的条件。公式目前只能用来计算一段时间内的平均值。E=BLv公式中的v是与磁感线垂直的有效切割速度，在这个前提下再来考虑v是即时值还是平均值就可以求解电动势的即时值或平均值。　　例4矩形线圈abcd，长ab=20cm,宽bc=10cm,匝数n=200,线圈回路总电阻R=50Ω，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁感应强度B随时间的变化规律如图4-4-3所示，求：

8、（1）线圈回路的感应电动