【教育资料】第1章第4节法拉第电磁感应定律学习精品

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1、教育资源 教育资源 第四节法拉第电磁感应定律 学 习 目 标知 识 脉 络 1.理解感应电动势，知道感应 电动势与感应电流的区别与 联系 2理解电磁感应定律的内容 和数学表达式 (重点) 3理解导体垂直切割磁感线 时感应电动势的数学表达式 及其与一般表达式的区别 4会用电磁感应定律解决有 关问题 (重点、难点 ) 影 响 感 应 电 动 势 大 小 的 因 素 先填空 1感应电动势 在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势产生感应电动势的那部分 导体相当于电源在产生感应电流的电路中，即使电路不闭合，没有感应电流， 感应电动势依然存在 2探究影响感应电动势大小的因素 (1)猜想依据 感应电流的

2、产生条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化 (2)猜想与假设 可能与磁通量的变化有关； 可能与完成一定的磁通量变化所用的时间有关 (3)制订计划与设计实验 方法：控制变量法 程序：先控制时间不变， 探究穿过回路的磁通量变化时，感应电动势的大 小如何变化；再控制，探究 器材：灵敏电流计、螺线管、条形磁铁(2 根)、导线若干 教育资源 教育资源 (4)信息收集与归纳 实验条件控制 通过改变所用条形磁铁的个数，改变螺线管中磁通量的变化量 . 通过改变条形磁铁插入或拔出螺线管的快慢，改变螺线管中磁通量变化所用 的时间 t. 影响感应电动势的因素 实验表明：感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关，即磁通量的

3、变化率， 用 t 表示 再判断 1决定闭合电路中感应电动势大小的因素是磁通量的变化量() 2闭合电路中感应电动势的大小由磁通量的变化率决定() 后思考 产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件有什么不同？ 【提示】产生感应电流的条件是闭合电路磁通量发生变化产生感应电动 势不管电路是否闭合 合作探讨 如图 1-4-1 所示，一有缺口的圆形线圈在有界匀强磁场中运动 图 1-4-1 探讨 1：回路中有感应电动势吗？ 【提示】有 探讨 2：回路中有感应电流吗？ 【提示】没有 核心点击 感应电动势与感应电流的比较 比较项目感应电动势 E 感应电流 I 定义 在电磁感应现象中产生的电 动势 在电磁感应现象

4、中产生 的电流 教育资源 教育资源 产生条件 磁通量发生变化，与电路是 否闭合无关 电路闭合，磁通量发生 变化 大小决定因素 闭合电路内磁通量变化的快 慢，与外电路无关 感应电动势与电路的具 体组成 因果关系感应电动势是原因和本质，感应电流是结果和现象 数学关系遵循闭合电路欧姆定律，即IE/R 1(多选)下列关于感应电动势的说法中，正确的是() A只要回路内磁通量发生变化，就会有感应电动势产生 B只要回路内磁通量发生变化，就会有感应电流产生 C导体棒无论沿哪个方向切割磁感线都会有感应电动势产生 D导体棒必须垂直于磁场方向运动才会有感应电动势产生 【解析】只要回路内磁通量变化， 就可以产生感应电

5、动势； 而只有在闭合 回路中，磁通量发生变化，才产生感应电流，故A 正确， B 错误；无论导体棒 沿什么方向切割磁感线， 磁场在垂直于导体棒方向都有分量，所以都会有感应电 动势产生，故 C 正确， D 错误 【答案】AC 2(多选)关于感应电流和感应电动势的关系，下列叙述中正确的是() 【导学号： 97192019】 A电路中有感应电流，一定有感应电动势 B电路中有感应电动势，不一定有感应电流 C两个不同电路中，感应电动势大的其感应电流也大 D两个不同电路中，感应电流大的其感应电动势也大 【解析】有感应电流则磁通量一定变化，因此一定有感应电动势，选项A 正确；电路中有感应电动势，若电路不闭合，

6、则无感应电流，故B 项正确；两 个不同电路，总阻值不一定相等，由I E Rr ，当 E 大时，若总阻值 Rr 很大， 则电流可能较小，故C、D 两项均错 教育资源 教育资源 【答案】AB 感应电动势和感应电流产生条件的比较 (1)导体棒只要切割磁感线，就产生感应电动势，与电路是否闭合无关 (2)感应电流产生必须具备两个条件： 闭合回路；磁通量发生变化 法 拉 第 电 磁 感 应定 律 先填空 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 2公式 En t ，n 为线圈匝数， 是磁通量的变化量 3单位 的单位是韦伯， t 的单位是秒， E 的单位是伏特 4电磁感应现象的本

7、质 在电磁感应现象里， 一定产生感应电动势， 不一定产生感应电流， 是否产生 感应电动势才是电磁感应现象的本质 再判断 1穿过闭合回路的磁通量越大，感应电动势越大() 2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() 3穿过闭合回路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零() 后思考 与线圈匝数有关吗？ E感与线圈匝数有关吗？ 【提示】无关，有关 合作探讨 如图 1-4-2 所示，将一条形磁铁插入线圈中时，电流表的指针要发生偏转 图 1-4-2 探讨 1：若将磁铁分别快速和缓慢插入线圈中时，磁通量的变化量及变化率 教育资源 教育资源 是否相同 【提示】两种情况下磁通量的变化量 相同，磁通

8、量的变化率 t 不同， 所用时间 t 越少，变化率越大，反之变化率越小 探讨 2：将磁铁快速和缓慢插入线圈中时，电流表的指针偏转角度是否相 同？为什么？ 【提示】两种情况下电流表的指针偏转角度不同，快速插入时电流表指针 偏转角度大， 缓慢插入时电流表指针偏转角度小电路中电流的大小IE R，又 E n t ，即 I 1 t，所以快速插入时电路中的电流大 核心点击 1感应电动势的相关因素 (1)感应电动势 E 的大小取决于穿过电路的磁通量变化率 t 和匝数 n，而与 的大小、 的大小没有必然的关系 (2)感应电动势 E 的大小与电路的电阻R 也无关，但感应电流的大小与E 及 回路总电阻 R 都有关

9、 2磁通量的变化率 t 在 -t 图象上是某点切线的斜率 3感应电动势 En t 的两种基本形式 (1)当垂直于磁场方向的线圈面积S不变，磁感应强度 B 发生变化时， BS，则 En B t S，其中 B t 叫磁感应强度 B 的变化率 (2)当磁感应强度 B 不变，垂直于磁场方向的线圈面积S发生变化时， B S，则 EnB S t . 4En t 求出的是 t 时间内的平均感应电动势 3穿过一个内阻为 1 的 10 匝闭合线圈的磁通量每秒均匀减少2 Wb，则 线圈中() 【导学号： 97192019】 教育资源 教育资源 A感应电动势每秒增加2 V B感应电动势每秒减少2 V C磁通量的变化

10、率为2 Wb/s D感应电流为 2 A 【解析】磁通量的变化率 t 2 Wb/s，C 正确；由 En t 得 E102 V 20 V，感应电动势不变， A、B 错误；由 I E R得 I 20 1 A20 A，D 错误 【答案】C 4(多选 )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 的变化图象如图 1-4-3所示，则 () 【导学号： 97192202】 图 1-4-3 A在 t0 时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大 B在 t110 2 s时，感应电动势最大 C在 t210 2 s时，感应电动势为零 D在 0210 2s 时间内，线圈中感应电动势的平均

11、值为零 【解析】由法拉第电磁感应定律知E t ，故 t0 及 t210 2s 时刻， E0，A 错，C 对t110 2s，E 最大， B 对.02102s， 0，E0， D 错 【答案】BC 5一个 200 匝、面积为 20 cm 2 的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平 面成 30 角，若磁感应强度在0.05 s内由 0.1 T 增加到 0.5 T，在此过程中穿过线 圈的磁通量的变化量是 _Wb； 磁通量的平均变化率是 _Wb/s； 线圈中的感应电动势的大小是_ V . 【解析】磁通量的变化量为 B Ssin (0.50.1)2010 40.5 Wb 410 4Wb 教育资源 教育资源 磁

12、通量的平均变化率为 t 410 4 0.05 Wb/s8 10 3Wb/ s 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小为： En t 200810 3V1.6 V. 【答案】410 4 810 3 1.6 、 与 t 的比较 物理量单位物理意义计算公式 磁通量 Wb 表示某时刻或某位置时穿 过某一面积的磁感线条数 的多少 BS 磁通量的 变化量 Wb 表示在某一过程中穿过某 一面积的磁通量变化的多 少 |21| 磁通量的 变化率 t Wb/s 表示穿过某一面积的磁通 量变化的快慢 t B S t B t S 导 体 棒 切 割 磁 感 线 时 的 感 应 电 动 势 先填空 1磁场方向、导体棒

13、与导体棒的运动方向三者两两相互垂直时，EBLv. 2如图 1-4-4 所示，导体棒与磁场方向垂直，导体棒的运动方向与导体棒 教育资源 教育资源 本身垂直，但与磁场方向夹角为 时，EBLvsin_ . 图 1-4-4 3单位关系 1 V1 T 1m 1m/s. 再判断 1对于 EBLv 中的 B、L、v 三者必须相互垂直 () 2导体棒在磁场中运动速度越大，产生的感应电动势一定越大() 3当 B、L、v 三者大小、方向均不变时，在 t 时间内的平均感应电动势和 它在任意时刻产生的瞬时感应电动势相同() 后思考 如图 1-4-5 所示，一边长为 L 的正方形导线框 abcd 垂直于磁感线， 以速度

14、 v 在匀强磁场中向右运动， 甲同学说： 由法拉第电磁感应定律可知，这时穿过线框 的磁通量的变化率为零，所以线框中感应电动势应该为零乙同学说线框中ad 和 bc 边均以速度 v 做切割磁感线运动，由EBLv 可知，这两条边都应该产生 电动势且 EadEbcBLv.他们各执一词，到底谁说的对呢？ 图 1-4-5 【提示】这两个同学说的并不矛盾， 虽然 ad 边与 bc边都产生感应电动势， 但由于方向相反， 相当于两个电源并联没有对外供电，所以整个回路的电动势为 零可见，用法拉第电磁感应定律求出的是整个回路的感应电动势，而用 EBLv 求的是回路中做切割磁感线的那部分导体产生的电动势 合作探讨 如

15、图 1-4-6 所示，一个半径为r 的半圆形导体，处在磁感应强度为B 的匀强 磁场中 图 1-4-6 教育资源 教育资源 探讨 1：当导体沿 OP 方向以速度 v 做匀速运动时，其感应电动势的大小是 多少？ 【提示】导线的有效长度 l2r，则感应电动势 EBLv2Brv. 探讨 2：当导体沿 MN 方向以速度 v 做匀速运动时，其感应电动势的大小是 多少？ 【提示】此时导线的有效长度Lr，则感应电动势EBLvBrv. 核心点击 1对公式 EBLvsin 的理解 (1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个特例，通常用来求导体 运动速度为 v 时的瞬时电动势，若v 为平均速度，则 E 为平均电动势

16、 (2)当 B、L、v 三个量方向相互垂直时，EBLv；当有任意两个量的方向平 行时， E0. (3)式中的 L 应理解为导体切割磁感线时的有效长度 如图 1-4-7 所示， 导体切割磁感线的情况应取与B和 v 垂直的等效直线长度， 即 ab 两点间的距离 图 1-4-7 (4)公式中的 v 应理解为导体和磁场的相对速度，当导体不动而磁场运动时， 也有电磁感应现象产生 2En t 与 EBLvsin 的区别和联系 En t EBLvsin 区 别 (1)求的是 t 时间内的平均感应电动 势，E 与某段时间或某个过程相对应 (1)求的是瞬时感应电动势， E 与某个时刻或某个位置相对应 (2)求的是整个回路的感应电动势， 整 个回路的感应电