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1、,第一章 电磁感应,3 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,题型探究,达标检测,知识探究,1,一、电磁感应定律,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： (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？,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,答案,图1,(2)三个实验中哪些情况下指针偏转角度会大一些
2、？指针偏转大小取决于什么？,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 大，I大，E大，指针偏转程度大 指针偏转大小取决于 的大小,答案,1.法拉第电磁感应定律 (1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的_ 成正比. (2)表达式：En ，其中n是 .,磁通量的变化率,线圈的匝数,2.对、与 的理解 (1)：可形象地用某时刻穿过某个面的磁感线的条数表示
3、.BS，S是与B垂直的投影面的面积. (2)：某段时间内穿过某个面的磁通量的变化量，21，若只是S变化则BS，若只是B变化，则BS.,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.( ),二、导线切割磁感线时的感应电动势,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
4、路中产生的感应电动势.,答案,图2,设在t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SLvt 穿过闭合电路磁通量的变化量为BSBLvt 根据法拉第电磁感应定律得E BLv.,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时，如图4所示，E .,图4,BLvsin ,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_,甲、乙、丁,图5,2,题型探究,一、法拉第电磁感应定律的理解三种起电方式的比较,1.感应电动势的大小由
5、穿过电路的磁通量的变化率 和线圈的匝数n共同决定，而与磁通量、磁通量的变化量的大小没有必然联系，和电路的电阻R无关. 2.在t图像中，磁通量的变化率 是图像上某点切线的斜率.,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增大时，所产生的感应电动势也增大 C.穿过线圈的磁通量等于0，所产生的感应电动势就一定为0 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,答案,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，与磁通量及磁通量的变化量没有必然联系.当磁通量很大时，
6、感应电动势可能很小，甚至为0.当磁通量等于0时，其变化率可能很大，产生的感应电动势也会很大，而增大时， 可能减小.如图所示，t1时刻，最大，但E0；0t1时间内增大，但 减小，E减小；t2时刻，0，但 最大，E最大.故D正确.,二、En 的应用,1.En 一般用来求t时间内感应电动势的平均值，其中n为线圈匝数，取绝对值. 2.常见感应电动势的计算式有： (1)线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：En S.( 为Bt图像上某点切线的斜率) (2)磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：EnB . (3)磁感应强度B、垂直于磁场的回路面积S均发生变化：En .,例2 如图6甲所示的螺线管，匝数n1
7、 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. (1)2 s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？,图6,答案,解析,8103 Wb,磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的，则1B1S， 2B2S，21， 所以BS(62)20104 Wb 8103 Wb,(2)磁通量的变化率多大？,答案,解析,4103 Wb/s,磁通量的变化率为,图6,(3)线圈中感应电动势的大小为多少？,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,图6,针对训练 (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的关系图像如图7
8、所示，则,答案,解析,图7,A.在t0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势 也最大 B.在t1102 s时刻，感应电动势最大 C.在t2102 s时刻，感应电动势为零 D.在02102 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零,故t0及t2102 s 时刻，E0，A错，C对； t1102 s时E最大，B对； 02102 s时间内，0，E0，D错.,三、EBLv的应用,例3 如图8所示，PQRS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与线框的边成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
9、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8,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.,答案,解析,导线切割磁感线产生的感应电动势EBLv，公式中L指有效切割长度，即导线在与v垂直的方向上的投影长度. (1)图9甲中的有效切割长度为：沿v1方向运动时， Lc sin ；沿v2方向运动时，Lc . (2)图乙中的有效切割长度为：沿v1方向运动时， L2R；沿v2方向运动时，L0.,图9,(3)图丙中的有效切割长度为：沿v1方向运动时，L R；沿v2方向运动时，LR.,图9,达标检测,3,1
10、.穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2 Wb，则 A.线圈中感应电动势每秒增加2 V B.线圈中感应电动势每秒减少2 V C.线圈中感应电动势始终为2 V D.线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于 2 V,1,2,3,4,答案,解析,2.如图10所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相互垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为E.则 等于,1,2,3,4,图10,
11、答案,解析,1,2,3,4,设折弯前金属棒切割磁感线的长度为L，EBLv；,3.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,1,2,3,4,图11,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.,4.有一匝数为100 匝的线圈，单匝线圈的面积为100 cm2.线圈的总电阻为0.1 ，线圈中磁场均匀变化，其变化规律如图12所示，且磁场方向垂直于线圈平面向里，线圈中产生的感应电动势多大？,图12,1,2,3,4,0.1 V,答案,解析,取线圈为研究对象，在12 s内，其磁通量的变化量为21(B2B1)S，,1,2,3,4,
