2019_2020版高中物理第一章电磁感应3法拉第电磁感应定律讲义精练（含解析）教科版

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1、3　法拉第电磁感应定律[学科素养与目标要求]　物理观念：理解和掌握法拉第电磁感应定律．科学思维：1.通过比较，区分Φ、ΔΦ、．2.通过自主和合作探究，运用法拉第电磁感应定律推导出导体切割磁感线产生的电动势的公式．3.在进行感应电动势的计算时培养综合分析能力．一、感应电动势由电磁感应产生的电动势，叫感应电动势．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，这就是法拉第电磁感应定律．2．表达式：E＝n，其中n是线圈的匝数．三、导体切割磁感线产生的感应电动势1．导线垂直于磁场运动，B、L、v两两垂

2、直时，如图1所示，E＝BLv.图12．导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为α时，如图2所示，E＝BLvsinα.图21．判断下列说法的正误．(1)在电磁感应现象中，有感应电流，就一定有感应电动势；反之，有感应电动势，就一定有感应电流．(　×　)(2)线圈中磁通量的变化量ΔΦ越大，线圈中产生的感应电动势一定越大．(　×　)(3)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．(　×　)(4)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．(　√　)2．图3甲、乙中，金属导体中产生的感应电动势分别为E甲＝_____

3、__，E乙＝_______.图3答案　Blv　Blvsinθ一、对电磁感应定律的理解如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中．(1)快速插入和缓慢插入磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？(2)分别用一根磁铁和两根磁铁以同样速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？(3)指针偏转角度取决于什么？答案　(1)磁通量变化量相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大．(2)用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大．(3)指针偏转角度大小取决于的大小．1．感应

4、电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率和线圈的匝数n共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系，和电路的电阻R无关．2．当ΔΦ仅由B的变化引起时，则E＝n；当ΔΦ仅由S的变化引起时，则E＝n；当ΔΦ由B、S的变化同时引起时，则E＝n≠n.3．在Φ－t图像中，图像上某点切线的斜率表示磁通量的变化率；在B－t图像中，某点切线的斜率表示磁感应强度的变化率.例1　关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是(　　)A．穿过线圈的磁通量Φ最大时，所产生的感应电动势就一定最大B．穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ增大时，所产生的感应电动势也增

5、大C．穿过线圈的磁通量Φ等于0，所产生的感应电动势就一定为0D．穿过线圈的磁通量的变化率越大，所产生的感应电动势就越大答案　D解析　根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，与磁通量Φ及磁通量的变化量ΔΦ没有必然联系．当磁通量Φ很大时，感应电动势可能很小，甚至为0.当磁通量Φ等于0时，其变化率可能很大，产生的感应电动势也可能很大，而ΔΦ增大时，可能减小．如图所示，t1时刻，Φ最大，但E＝0；0～t1时间内ΔΦ增大，但减小，E减小；t2时刻，Φ＝0，但最大，E最大．故D正确．例2　如图4甲所示，一个圆形线圈的匝数n

6、＝1000匝，线圈面积S＝200cm2，线圈的电阻r＝1Ω，线圈外接一个阻值R＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直于线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，求：图4(1)前4s内的感应电动势的大小及电阻R上消耗的功率；(2)前5s内的平均感应电动势．答案　(1)1V　0.16W　(2)0解析　(1)前4s内磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1＝S(B2－B1)＝200×10－4×(0.4－0.2)Wb＝4×10－3Wb由法拉第电磁感应定律得E＝n＝1000×V＝1V.I＝＝APR＝I2R＝()2×4W＝0.16W(2)由题

7、图乙知，4～6s内的＝－0.2T/s，则第5s时的磁感应强度B2′＝0.2T，前5s内磁通量的变化量ΔΦ′＝Φ2′－Φ1＝S(B2′－B1)＝200×10－4×(0.2－0.2)Wb＝0由法拉第电磁感应定律得＝n＝0.二、导线切割磁感线时的感应电动势1．导线切割磁感线时感应电动势表达式的推导如图5所示，闭合电路一部分导线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匀速垂直切割磁感线．图5则在Δt内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.2．对公式的理解(1)当B、l、v

8、三个量方向互相垂直时，E＝Blv；当有任意两个量的方向互相平行时，E＝0.(2)当l垂直于B、l垂直于v，而v与B成θ角时，导线切割磁感线产生的感应电动势大小为E＝Blvsinθ.(3)若导线