2019-2020年高中物理第1章电磁感应第2节感应电动势与电磁感应定律教学案鲁科版选修3-2

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1、2019-2020年高中物理第1章电磁感应第2节感应电动势与电磁感应定律教学案鲁科版选修3-2一、感应电动势1．定义：在电磁感应现象中产生的电动势。2．产生条件不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电动势。3．方向判断在内电路中，感应电动势的方向是由电源的负极指向电源的正极，跟内电路中的电流方向一致。产生感应电动势的部分电路就是电源，该部分电路中的电阻相当于电源内阻。二、电磁感应定律1．法拉第电磁感应定律(1)内容：电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。(2)表达式：对单匝线圈E＝k，k为比例系数。在国际单位制中k＝1，上式可简化为E

2、＝。对n匝线圈E＝n。(3)单位：在国际单位制中，感应电动势E的单位是伏，磁通量Φ的单位是韦伯，磁通量的变化量ΔΦ的单位是韦伯，时间Δt的单位是秒。2．导线切割磁感线时的感应电动势(1)导体在匀强磁场中运动，如图121甲所示，B、l、v两两垂直时，E＝Blv。图121(2)导体的运动方向与导体本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时(如图乙)，E＝Blvsin_θ。1．自主思考——判一判(1)线圈所在位置的磁场越强，线圈中产生的感应电动势越大。(×)(2)线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势越大。(×)(3)线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势越大。(√)(4)产生感应电动势

3、则一定产生感应电流。(×)(5)磁通量变化与线圈匝数无关，感应电动势也与线圈匝数无关。(×)(6)导体在匀强磁场中运动时一定产生感应电动势。(×)2．合作探究——议一议(1)磁通量Φ越大，则就会越大，感应电动势E就会越大，这种说法对吗？提示：该说法是错误的。在运动学中速度v的大小跟速度变化的快慢即加速度无关，比如：高速匀速飞行的飞机；尽管v大，但a＝＝0。Φ与的关系跟v与关系一样，磁通量Φ大，而却可能为0，Φ表示磁通量的大小，而表示磁通量变化的快慢，所以两者并没有确定的数量关系。(2)导体棒运动速度越大，产生的感应电动势越大吗？提示：导体棒切割磁感线时，产生感应电动势的大小与垂直磁

4、感线的分速度有关，而速度大，垂直磁感线方向的分速度不一定大，所以导体棒运动速度越大，产生的感应电动势不一定越大。E＝n的理解与应用1．感应电动势E与成正比，与Φ、ΔΦ的大小无关。2．下列是两种常见的产生感应电动势的情况，其中线圈的匝数为n。(1)线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：E＝n·S；(2)磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：E＝nB·。3．用E＝n所求的一般为平均感应电动势，且为整个回路的感应电动势。[典例]　如图122(a)所示的螺线管，匝数n＝1500匝，横截面积S＝20cm2，电阻r＝1.5Ω，与螺线管串联的外电阻R1＝3.5Ω，R2＝25Ω，方向向右穿过螺线管

5、的匀强磁场的磁感应强度按图(b)所示规律变化，试计算电阻R2的电功率。图122[思路点拨]　(1)本题是S不变，B均匀变化，应明确。(2)螺线管的作用相当于电源。[解析]　由题图(b)知，螺线管中磁感应强度B均匀增加，其变化率为＝T/s＝2T/s。由法拉第电磁感应定律知螺线管中产生的感应电动势E＝n＝n·S＝1500×20×10－4×2V＝6.0V由闭合电路欧姆定律知电路中的电流为I＝＝A＝0.2A。电阻R2消耗的电功率为P2＝I2R2＝(0.2)2×25W＝1.0W。[答案]　1.0W(1)在法拉第电磁感应定律的表达式E＝n中，为穿过回路的磁通量的变化率，它是Φt图像上某点切线的

6、斜率。(2)若回路的面积不变，法拉第电磁感应定律可写成E＝nS形式，其中叫做磁感应强度的变化率。等于Bt图像上某点切线的斜率。　　　　1．图123中a～d所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像，关于回路中产生的感应电动势的下列论述正确的是(　　)图123A．图a回路中，感应电动势不断增大B．图b回路中，感应电动势恒定不变C．图c回路中，0～t1时间内的感应电动势小于t1～t2时间内的感应电动势D．图d回路中，感应电动势先变大，再变小解析：选B　磁通量Φ随时间t变化的图像中，斜率表示感应电动势，所以图a中不产生感应电动势，图b中产生恒定的感应电动势，图c中0～t1时间

7、内的感应电动势大于t1～t2时间内的感应电动势，图d中感应电动势先变小再变大。2.如图124所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为(　　)图124A.　　　　　　　　B.C.D.解析：选B　磁感应强度的变化率＝＝，法拉第电磁感应定律公式可写成E＝n＝nS，其中磁场中的有效面积S＝a2，代入得E＝n，选项B正确，A、C、D错误。3