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1、高中物理 选修3 2 人教版 第四章 电磁感应 第五讲 法拉第电磁感应定律 目标定位 法拉第电磁感应定律 1 理解楞次定律的内容 并应用楞次定律判定感应电流的方向 1理解楞次定律的内容 并应用楞次定律判定感应电流的方向 1 理解法拉第电磁感应定律内容 数学表达式 2 会用E BLvsin 和E n 解决问题 1 感应电动势 预习导学 电磁感应现象 电源内阻 仍有 2 法拉第电磁感应定律变化率 一 法拉第电磁感应定律 想一想 感应电动势的大小与 或 的大小有没有关系 的大小 与n有没有关系 答案 E的大小与 或 的大小无必然联系 的大小与n没有关系 二 导体切割磁感线时的感应电动势 1 Blv
2、2 Blvsin 三 反电动势 1 反电动势 阻碍线圈的转动 机械能 2 反电动势 电动机烧毁 切断电源 法拉第电磁感应定律 一 法拉第电磁感应定律的理解 1 感应电动势E n E只与 成正比 与 的大小无关 课堂讲义 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 的斜率 2 磁感应强度B不变 线圈的面积S均匀变化 E nB 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 3 用E 所求的一般为平均感应电动势 且所求的感应电动势为 整个回路的感应电动势 4 感应电动势的方向判断 1 对于由磁场变化产生的电磁感应现象 可用楞次定律判断产生感应电动势
3、的那部分导体中感应电流的方向 若电路断开 可假设将电路闭合 感应电 流的方向就是该部分导体中感应电动势的方向 2 对于由导体切割磁感线产生的电磁感应现象 可用右手定则判断做切割运 动的导体中感应电动势的方向 四指所指的方向就是感应电动势的方向 法拉第电磁感应定律 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 课堂讲义 感应电动势的大 小和磁通量的变 化率成正比 法拉第电磁感应
4、定律 例2 如图甲所示 一个圆形线 圈的匝数n 1 000 线圈面积S 200 cm2 线圈的电阻r 1 线 圈外接一个阻值 R 4 的电阻 把线圈放入一方 向垂直线圈平面向里的匀强磁场 中 磁感应强度随时间变化规律 如图乙所示 求 1 前4 s内的感应电动势的大小 以及通过R的电流方向 2 前5 s内的感应电动势 课堂讲义 楞次 定律 自下而上 法拉第电磁感应定律 针对训练1 如图454所示 一两端闭合的 正方形线圈共有n 10匝 每边长L 10 cm 所用导线每米长的阻值R0 2 一个范 围较大的匀强磁场与线圈平面垂直 当磁 场以0 5 T s均匀增大时 在线圈导线中的 电流有多大 课堂讲
5、义 法拉第电磁 感应定律 线圈的 电阻 闭合电路 欧姆定律 法拉第电磁感应定律 二 导体切割磁感线时的电动势 1 公式E Blvsin 的理解 课堂讲义 1 该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论 通常用来求导体做切 割磁感线运动时的感应电动势 若B l v两两垂直 则E Blv 2 式中l应理解为导线切割磁感线时的有效长度 即导体在与v垂直 方向上的投影长度 在图乙中 感应电动势 E Blvsin Blv 如图甲中 感应电动势 E Blv 2Brv B rv 法拉第电磁感应定律 例3 如图所示 一金属弯 杆处在磁感应强度大小为B 方向垂直纸面向里的匀强磁 场中 已知ab bc L 当它 以
6、速度v向右平动时 a c两 点间的电势差为 A BLv B BLvsin C BLvcos D BLv 1 sin 课堂讲义 导体杆切割磁感线的 有效长度为lsin BLvsin 法拉第电磁感应定律 三 公式E n 与E Blvsin 的区别 1 研究对象不同 课堂讲义 2 实际应用不同 3 E的意义不同 E n 研究整个闭合回路 适用于各种电磁感应现象 E Blvsin 研究的是闭合回路上的一部分 即做切割磁感线运动的导线 E n 求得的一般是平均感应电动势 当 t 0时 E n 可表 示瞬时感应电动势 E Blv一般求得的是瞬时感应电动势 当v表示 t时间内的平均速度时 E Blv也可表示
7、平均感应电动势 E n 应用于磁感应强度变化所产生的感应电动势较方便 E Blvsin 应用于导线切割磁感线所产生的感应电动势较方便 法拉第电磁感应定律 例4 如图所示 导轨OM和ON 都在纸面内 导体AB可在导轨上 无摩擦滑动 若AB以5 m s的速 度从O点开始沿导轨匀速右滑 导 体与导轨都足够长 它们每米长 度的电阻都是0 2 磁场的磁感 应强度为0 2 T 问 1 3 s末夹在导轨间的导体长度是 多少 此时导体切割磁场产生的 感应电动势多大 回路中的电流为多少 2 3 s内回路中的磁通量变化了多 少 此过程中的平均感应电动势 为多少 课堂讲义 电路电 阻为 法拉第电磁感应定律 针对训练
8、2如图4 5 8所示 可 绕固定轴OO 转动的正方形线框 的边长为L 不计摩擦和 空气阻 力 线框从水平位置由静止释放 到达竖直位置所用的时间为t ab边的速度为v 设线框始终处 在竖直向下 磁感应强度为B的 匀强磁场中 试求 1 这个过程中回路中的感应电动 势 2 到达竖直位置时回路中的感应 电动势 课堂讲义 E BLv 瞬时感应电动势 平均感应电动势 法拉第电磁感应定律 1 关于感应电动势的大小 下列说 法正确的是 A 穿过闭合电路的磁通量最大时 其感应电动势一定最大 B 穿过闭合电路的磁通量为零时 其感应电动势一定为零 C 穿过闭合电路的磁通量由不为零 变为零时 其感应电动势一定为零 D
9、 穿过闭合电路的磁通量由不为零 变为零时 其感应电动势一定不为零 对点练习 对法拉第电磁感应定律的理解 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 不管电路是否闭合 穿过电 路的磁通量变化 有感应电 动势产生 法拉第电磁感应定律 2 如图甲所示 线圈的匝数n 100匝 横截面积S 50 cm2 线圈总电阻r 10 沿轴向有 匀强磁场 设图示磁场方向为 正 磁场的磁感应强度随时间 做如图乙所示变化 则在开始 的0 1 s内 A 磁通量的变化量为0 25 Wb B 磁通量的变化率为2 5 10 2 Wb s C a b间电压为0 D 在a b间接一个理想电流表 时 电流表的示数
10、为0 25 A 对点练习 法拉第电磁感应定律 3 单匝线圈在匀强磁场中绕 垂直于磁场的轴匀速转动 穿 过线圈的磁通量 随时间t的关 系图象如图所示 则 A 在t 0时刻 线圈中磁通 量最大 感应电动势也最大 B 在t 1 10 2 s时刻 感应 电动势最大 C 在t 2 10 2 s时刻 感应 电动势为零 D 在0 2 10 2 s时间内 线 圈中感应电动势的平均值为零 对点练习 法拉第电磁感应定律 4 某地的地磁场磁感应强度的 竖直分量方向向下 大小为 4 5 10 5 T 一灵敏电压表连接 在当地入海河段的两岸 河宽 100 m 该河段涨潮和落潮时有 海水 视为导体 流过 设落潮时 海水自
11、西向东流 流速为2 m s 下列说法正确的是 A 电压表记录的电压为5 mV B 电压表记录的电压为9 mV C 河南岸的电势较高 D 河北岸的电势较高 对点练习 公式E Blv的应用 右手 定则 北岸是正极 电势高 根据法拉第电磁感应定律 法拉第电磁感应定律 5 如图所示 在竖直向下的匀强 磁场中 将一个水平放置的金属棒 ab以水平初速度v0抛出 设运动的 整个过程中棒的取向不变 且不计 空气阻力 则金属棒在运动过程中 产生的感应电动势大小将 A 越来越大 B 越来越小 C 保持不变 D 无法确定 感应电动势 保持不变 公式E Blv的应用 平抛运动 水平速度不变 水平速度即金 属棒垂直切割 磁感线的速度 法拉第电磁感应定律 再见
