[优质]高中物理第一章电磁感应第四节法拉第电磁感应定律学案粤教版选修3 - 2-推荐下载

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第四节 法拉第电磁感应定律

[学习目标] 1.理解和掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小.2.能够运用E＝BLv或E＝BLvsinθ计算导体切割磁感线时的感应电动势．

一、电磁感应定律

[导学探究] 回顾“探究感应电流的产生条件”中的三个实验，并回答下列问题：

图1

(1)如图1所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中，快速插入和缓慢插入有什么相同和不同？指针偏转程度相同吗？

(2)三个实验中哪些情况下指针偏转角度会大一些？指针偏转大小取决于什么？

答案 (1)磁通量变化相同，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程度大．

ΔΦ(2)导体棒切割磁感线运动实验中，导体棒运动越快，越大，I越大，E越大，指针偏转

Δt程度越大．

将条形磁铁插入线圈的实验中，条形磁铁快速插入(或拔出)比缓慢插入(或拔出)时的大，I大，E大，指针偏转程度大．

模仿法拉第的实验中，开关断开(或闭合)瞬间比开关闭合状态下移动滑动变阻器的滑片时ΔΦ

大，I大，E大，指针偏转程度大． ΔtΔΦ

指针偏转大小取决于的大小．

Δt[知识梳理]

1．法拉第电磁感应定律

(1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．

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ΔΦΔt1

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ΔΦ

(2)表达式：E＝n，其中n是线圈的匝数

ΔtΔΦ

2．对Φ、ΔΦ与的理解

Δt(1)Φ：可形象地用某时刻穿过某个面的磁感线的条数表示．Φ＝BS，S是与B垂直的投影面的面积．

(2)ΔΦ：某段时间内穿过某个面的磁通量的变化量，ΔΦ＝Φ2－Φ1，若只是S变化则ΔΦ＝B·ΔS，若只是B变化，则ΔΦ＝ΔB·S.

ΔΦΔΦΔS(3)：穿过某个面的磁通量变化的快慢，若只是S变化则＝B·，若只是B变化

ΔtΔtΔtΔΦΔB则＝S·. ΔtΔt[即学即用] 判断下列说法的正误．

(1)线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大．( )

(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．( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ 二、导线切割磁感线时的感应电动势

[导学探究] 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，利用法拉第电磁感应定律求回路中产生的感应电动势．

图2

答案 设在Δt时间内导体ab由原来的位置运动到a1b1，如图所示，这时闭合电路面积的变化量为ΔS＝lvΔt

穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt

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ΔΦ

根据法拉第电磁感应定律得E＝＝Blv.

Δt[知识梳理] 导线切割磁感线时产生的感应电动势的大小：

(1)导线垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图3所示，E＝Blv.

图3

(2)导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图4所示，E＝

Blvsin_θ.

图4

[即学即用] 如图5所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是________．

图5

答案 甲、乙、丁

一、法拉第电磁感应定律的理解

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ΔΦ

1．感应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

Δt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． ΔΦ

2．在Φ－t图象中，磁通量的变化率是图象上某点切线的斜率．

Δt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0 ΔΦ

D．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

Δt答案 D

ΔΦ

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

Δt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会很大，而ΔΦ

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

ΔtΔΦΔΦ大，但减小，E减小；t2时刻，Φ＝0，但最大，E最大．故D正确．

ΔtΔt

二、E＝nΔΦ

的应用 ΔtΔΦ

1．E＝n一般用来求Δt时间内感应电动势的平均值，其中n为线圈匝数，ΔΦ取绝对

Δt值．

2．常见感应电动势的计算式：

ΔBΔB(1)线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：E＝n·S.(为B－t图象上某点切线的

ΔtΔt斜率)

(2)磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：E＝nB·

ΔS. Δt|Φ2－Φ1|

(3)磁感应强度B、垂直于磁场的回路面积S均发生变化：E＝n. Δt例2 如图6甲所示的螺线管，匝数n＝1500匝，横截面积S＝20cm，方向向右穿过螺线管

2

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