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1、,第1章 电磁感应与现代生活,4 探究感应电动势的大小,目标定位 1.能区分磁通量、磁通量的变化量和磁通量的变化率 . 2.理解和掌握法拉第电磁感应定律，并能应用于计算感应电动势的大小. 3.能够运用EBLv或EBLvsin 计算导体切割磁感线时的感应电动势.,内容索引,知识探究,达标检测,知识探究,1,一、法拉第电磁感应定律,实验探究：感应电动势大小与磁通量变化的关系 实验装置如图1所示，根据实验结果完成表格(填“较大”或“较小”)，然后回答下列问题.,图1,表1,较小,较大,表2,较大,较小,较大,较小,(1)在实验中，为什么可以用电流表指针偏转角度大致判断感应电动势的大小？,穿过闭合电路
2、的变化产生E感产生I感.由闭合电路欧姆定律I 知，当电路的总电阻一定时，E感越大，I感越大，指针偏转角度越大.,答案,(2)感应电动势的大小跟磁通量变化的大小有关吗？,感应电动势的大小跟磁通量变化的大小无必然联系.,答案,(3)感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关吗？,磁通量变化相同，但磁通量变化越快，感应电动势越大.,答案,(4)磁场方向对感应电动势的大小是否有影响？,磁场方向对感应电动势的大小没有影响.,答案,1.内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的 成正比. 2.公式：En ，其中n为 ，总是取 值. 此公式一般用来表示t时间内感应电动势的 .,变化率,绝对,线圈
3、匝数,平均值,3.对法拉第电磁感应定律的理解 (1)磁通量的变化率 和磁通量 (填“有”或“没有”)直接关系.很大时， 可能很小，也可能很大；0时， 可能不为0. (2)En 有两种常见形式：线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：En S.磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：EnB .(其中 是t图像上某点切线的 ， 为Bt图像上某点切线的斜率) (3)产生感应电动势的那部分导体相当于 .如果电路没有闭合，这时虽然没有 ，但感应电动势依然存在.,斜率,没有,感应电流,电源,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
4、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,答案,解析,本题考查对法拉第电磁感应定律的理解，关键是抓住感应电动势的大小和磁通量的变化率成正比.感应电动势的大小和磁通量的大小、磁通量变化量的大小以及磁场的强弱均无关系，它由磁通量的变化率决定，故选D.,例2 如图2甲所示的螺线管，匝数n1 500匝，横截面积S20 cm2，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化.,答案,解析,图2,(1)2 s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？,8103 Wb,磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起
5、的，则1B1S， 2B2S，21， 所以BS(62)20104 Wb8103 Wb,(2)磁通量的变化率多大？,答案,解析,4103 Wb/s,图2,答案,解析,6 V,根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小En 1 500 4103 V6 V.,图2,(3)线圈中感应电动势的大小为多少？,二、导体切割磁感线时的感应电动势,如图3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，求回路中产生的感应电动势.,图3,答案,设在t时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，如图所示，这时线框面积的变化量为 SLvt 穿过闭合电路磁通量的变化量为BS
6、BLvt 根据法拉第电磁感应定律得E BLv.,1.当导体平动 切割磁感线时，即B、L、v两两垂直时(如图4所示)EBLv.,垂直,图4,2.公式中L指 ：即导体在与v垂直的方向上的投影长度.,有效切割长度,图5,R,如图6所示，如果长为L的直导线的运动方向与直导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角(90)，则此时直导线上产生的感应电动势表达式是什么？,图6,答案,如图所示，可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1vsin 和平行于磁感线的分量v2vcos .后者不切割磁感线，不产生感应电动势；前者切割磁感线，产生的感应电动势为EBLv1BLvsin .,例3 如图7所示，PQR
7、S为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场中，磁场方向垂直线框平面，MN边界与线框的边QR所在的水平直线成45角，E、F分别为PS和PQ的中点.关于线框中的感应电流 A.当E点经过边界MN时，感应电流最大 B.当P点经过边界MN时，感应电流最大 C.当F点经过边界MN时，感应电流最大 D.当Q点经过边界MN时，感应电流最大,图7,答案,解析,当P点经过边界MN时，有效切割长度最长，感应电动势最大，所以感应电流最大.,例4 试写出如图8所示的各种情况下导线中产生的感应电动势的表达式(导线长均为l，速度为v，磁感应强度均为B，图(3)、(4)中导线垂直纸面).,(1)E0 (2
8、)EBlv (3)E0 (4)EBlvcos ,图8,答案,达标检测,2,1.(对法拉第电磁感应定律的理解)(多选)如图9所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化，下列说法正确的是 A.当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小 B.当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大 C.当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大 D.当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变,1,2,3,由法拉第电磁感应定律可知，感应电流的大小取决于磁通量的变化率，与磁感应强度的增与减无关，选项A、D正确.,答案,解析,图9,2.(公式En 的应用)(多选)单匝矩形线圈
9、在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图10所示，则OD过程中 A.线圈中O时刻感应电动势最大 B.线圈中D时刻感应电动势为零 C.线圈中D时刻感应电动势最大 D.线圈中O至D时间内的平均感应电动势为0.4 V,图10,答案,解析,1,2,3,1,2,3,3.(公式EBLv的应用)如图11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,答案,解析,图11,1,2,3,金属棒做平抛运动，水平速度不变，且水平速度即为金属棒垂直切割磁感线的速度，故感应电动势保持不变.,
