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1、第四章 电磁感应,第4讲 法拉第电磁感应定律,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？,答案,图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,(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.法拉第电磁感应定律的内容及表达式 (1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的_ 成正比 (2)表达式：E_其中n是_.,
2、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.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MN处
3、于匀强磁场中，磁感应强度为B，MN的长度为l，MN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t时间内导体MN由原来的位置运动到M1N1，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,导体垂直切割磁感线产生的电动势：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,如图4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,三、反电动势,(1)电动机的线圈电阻为R，当它正常运转时，两端的电压为U，流过电动机的电流为I，可以用 来计算电动机线
4、圈中的电流吗？为什么？,答案,不能.由于电动机正常工作时，线圈转动切割磁感线而产生一个反电动势，使线圈两端的电压减小，所以线圈中的电流,(2)如果电动机机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？应采取什么措施？,答案,电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈的电阻一般很小，直接连在电源的两端，线圈中电流会很大，电动机可能会被烧毁，这时应立即切断电源，进行检查.,1.反电动势：电动机转动时，线圈中会产生 ，它的作用是 ，要维持线圈原来的转动就必须向电动机提供电能. 2.若电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动，这时就没有了 ，线圈中电流会 ，可能会 ，这时应立即 ，进行检查.,反电动势,阻碍线圈
5、的转动,反电动势,很大,把电动机烧毁,切断电源,判断下列说法的正误. (1)电动机转动时，线圈中会产生反电动势，若断电后，线圈会由于反电动势的存在而反向转动.( ) (2)当线圈减速转动时，也存在反电动势.( ) (3)随着科技的进步，也会使反电动势的作用变成线圈转动的动力.( ),2,题型探究,一、法拉第电磁感应定律的理解 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图象中，磁通量的变化率 是图象上某点切线的斜率.,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
6、，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,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，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，,如图所示，t1时刻，最大，但E0； 0t1时间内增大，,根据法拉第电磁感应定律可知，,二、 的应用 1. 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
7、面积S不变，磁感应强度B均匀变化：,(3)磁感应强度B、垂直于磁场的回路面积S均发生变化：,(2)磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：,例2 如图5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.,图5,(1)2 s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？,解析,8103 Wb,答案,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)20 104 Wb8103 Wb,(2)磁通量的变化率多大？,解析,4103 Wb/s,答案,(3)线圈中感应电动势的大小为多少？,解析,6 V,答案,根
8、据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小,图5,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,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的关系图象如图6所示，则,图6,答案,解析,由法拉第电磁感应定律知E ，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7所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度
9、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，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.,图7,答案,解析,1.在公式EBlv中，l是指导体棒的有效切割长度，即导体棒在垂直于速度v方向上的投影长度，如图8所示的几种情况中，感应电动势都是EBlv. 2.公式中的v应理解为导线和磁场间的相对速度，当导线不动而磁场运动时，也有感应电动势产生.,图8,达标检测,3,1.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
10、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.鸽子体内的电阻大约为103 ，当它在地球磁场中展翅飞行时，会切割磁感线，在两翅之间产生电动势.若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为0.5104 T，鸽子以20 m/s的速度水平滑翔，则可估算出两翅之间产生的电动势约为 A.30 mV B.3 mV C.0.3 mV D.0.03 mV,答案,解析,1,2,3,4,鸽子两翅展开可达30 cm，所以EBlv0.3 mV，选项C正确.,A.越来越大 B.越来越小 C.保持不
11、变 D.无法确定,3.如图9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,1,2,3,4,图9,答案,解析,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.线圈中总电阻为 0.1 ，线圈中磁场均匀变化，其变化规律如图10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10,1,2,3,4,解析,0.1 V,答案,1,2,3,4,取线圈为研究对象，在12 s内， 其磁通量的变化量为21(B2B1)S，,
