《高中物理学案：4.4 法拉第电磁感应定律1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理学案：4.4 法拉第电磁感应定律1（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、-1-学案 6 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，并能应用于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.3.知道反电动势的定义和在生产中的应用 一、法拉第电磁感应定律 问题设计 关于教材第 2 节“探究感应电流的产生条件”中的几个演示实验，思考下列问题：(1)在实验中，电流表指针偏转原因是什么？(2)电流表指针偏转角度大小跟感应电动势的大小有什么关系？(3)在图 1 中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同？图 1 要点提炼 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
2、比 2公式：Ent，其中 n 为 ，总是取 一般用来求 t 时间内感应电动势的 3对法拉第电磁感应定律的理解(1)磁通量的变化率t和磁通量 (填“有”或“没有”)直接关系 很大时，t可能很小，也可能很大；0 时，t可能不为 0.(2)Et有两种常见形式：线圈面积 S 不变，磁感应强度 B 均匀变化：EnBtS；磁感应强度 B 不变，线圈面积 S 均匀变化：EnBSt.(其中t是 t 图象上某点切线-2-的 .Bt为 Bt 图象上某点切线的 )(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 ，但电动势依然存在 二、导线切割磁感线时的感应电动势 问题设计 如图 2 所示，闭
3、合电路一部分导体 ab 处于匀强磁场中，磁感应强度为 B，ab 的有效长度为 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 2 要点提炼 1当导体平动 切割磁感线，即 B、l、v 两两垂直时(如图 3 所示)，EBlv.图 3 2公式中 l 指 ：即导体在与 v 垂直的方向上的投影长度 图 4 图 4 甲中的有效切割长度为：lcdsin；图乙中的有效切割长度为：lMN；图丙中的有效切割长度为：沿 v1的方向运动时，l2R；沿 v2的方向运动时，l .延伸思考 如图 5 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
4、线上产生的感应电动势表达式是什么？-3-图 5 一、法拉第电磁感应定律的理解 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 二、Ent的应用 例 2 一个 200 匝、面积为 20 cm2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
5、圈中的感应电动势的大小是_ V.例 3 如图 6 甲所示，平行导轨 MN、PQ 水平放置，电阻不计，两导轨间距 d10 cm，导体棒ab、cd 放在导轨上，并与导轨垂直每根棒在导轨间的部分，电阻均为 R1.0.用长为 L20 cm 的绝缘丝线将两棒系住整个装置处在匀强磁场中，t0 的时刻，磁场方向竖直向下，丝线刚好处于未被拉伸的自然状态此后，磁感应强度 B 随时间 t 的变化如图乙所示不计感应电流磁场的影响，整个过程丝线未被拉断求：(1)02.0 s 的时间内，电路中感应电流的大小与方向；(2)t1.0 s 时，丝线的拉力大小 图 6 三、EBlv 的应用-4-例 4 试写出如图 7 所示的各
6、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 图 7 1(对法拉第电磁感应定律的理解)如图 8 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()图 8 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 2(EBlv 的应用)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
7、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()-5-图 9 A越来越大 B越来越小 C保持不变 D无法确定 3(Ent的应用)单匝矩形线圈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()图 10 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 4如图 11 甲所示，环形线圈的匝数 n1000，它的两个端点 a 和 b 间接有一理想电压表，线圈内磁感应强度 B 的变化规律如图乙所示，线圈面积 S100
8、cm2，则 Uab_，电压表示数为_ V.图 11 题组一 对法拉第电磁感应定律的理解 1将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势，下列表述正确的是()A感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B当穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势可能不为零 C当穿过线圈的磁通量变化越快时，感应电动势越大 D感应电动势的大小与磁通量的变化量成正比-6-2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穿过闭
9、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 3.如图 1 所示，闭合开关 S，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用时 0.2 s，第二次用时 0.4 s，并且两次磁铁的起始和终止位置相同，则()图 1 A第一次线圈中的磁通量变化较快 B第一次电流表 G 的最大偏转角较大 C第二次电流表 G 的最大偏转角较大 D若断开 S，电流表 G 均不偏转，故两次线圈两端均无感应电动势 题组二 Ent的应用 4下列各图中，相同的条形磁铁穿过相同的线圈时，线圈中产生的感应电动势最大的是()5一单匝矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直先保持线框的面积不变，将磁感应强度在 1 s 时间内均匀地增
10、大到原来的两倍接着保持增大后的磁感应强度不变，在 1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为()A.12 B1 C2 D4 6.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 2 所示，则()-7-图 2 A在 t0 时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大 B在 t1102 s 时，感应电动势最大 C在 t2102 s 时，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 7.如图 3 所示，一正方形线圈的匝数为 n，边长为 a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中在 t
11、 时间内，磁感应强度的方向不变，大小由 B 均匀地增大到 2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为()图 3 A.Ba22t B.nBa22t C.nBa2t D.2nBa2t 8如图 4 甲所示，圆形线圈 M 的匝数为 50 匝，它的两个端点 a、b 与理想电压表相连，线圈中磁场方向如图，线圈中磁通量的变化规律如图乙所示，则 a、b 两点的电势高低与电压表读数为()图 4 Aab,20 V Bab,10 V Cab,20 V DaUb，Uab保持不变 CUaUb，Uab越来越大 DUaUb，Uab越来越大 【概念规律练】知识点一 公式 Ent的理解 1一个 200 匝、面积为 20 cm2
12、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；线圈中感应电动势的大小是_V.点评 要理解好公式 Ent，首先要区分好磁通量，磁通量的变化量，磁通量的变化率t，现列表如下：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 tError!Error
13、!特别提醒 对、t而言，穿过一匝线圈和穿过 n 匝是一样的，而感应电动势则不一样，感应电动势与匝数成正比 磁通量和磁通量的变化率的大小没有直接关系，很大时，t可能很小，也可能很大；-11-0 时，t可能不为零 2下列说法正确的是()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线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大 D线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大 知识点二 公式 EBlvsin 的理解 3如图 2 所示，在磁感应强度为 1 T 的匀强磁场中，一根跟磁场垂直长 20 cm 的导线以 2 m/s的
14、速度运动，运动方向垂直导线与磁感线成 30 角，则导线中的感应电动势为_ 图 2 4在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，长为 l 的金属棒 OA 在垂直于磁场方向的平面内绕 O 点以角速度 匀速转动，如图 3 所示，求：金属棒 OA 上产生的感应电动势 图 3【方法技巧练】电动势公式 Ent和 EBlvsin 的选用技巧 5如图 4 所示，两根相距为 l 的平行直导轨 abdc，bd 间连有一固定电阻 R，导轨电阻可忽略不计MN 为放在 ab 和 dc 上的一导体杆，与 ab 垂直，其电阻也为 R.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为 B，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)现对
15、MN 施力使它沿导轨方向以速度 v 做匀速运动令 U 表示 MN 两端电压的大小，则()图 4-12-AU12vBl，流过固定电阻 R 的感应电流由 b 到 d BU12vBl，流过固定电阻 R 的感应电流由 d 到 b CUvBl，流过固定电阻 R 的感应电流由 b 到 d DUvBl，流过固定电阻 R 的感应电流由 d 到 b 6如图 5 所示，A、B 两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数都为 10 匝，半径 rA2rB，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则 A、B 线圈中产生的感应电动势之比为 EAEB_，线圈中的感应电流之比为 IAIB_.图 5 7如图 6 所示，用一阻值为 R
16、 的均匀细导线围成的金属环半径为 a，匀强磁场的磁感应强度为 B，垂直穿过金属环所在平面电阻为R2的导体杆 AB，沿环表面以速度 v 向右滑至环中央时，杆的端电压为()图 6 ABav B.12Bav C.23Bav D.43Bav 8如图 7 所示，匀强磁场的磁感应强度为 B，方向竖直向下，在磁场中有一边长为 l 的正方形导线框，ab 边质量为 m，其余边质量不计，cd 边有固定的水平轴，导线框可以绕其转动；现将导线框拉至水平位置由静止释放，不计摩擦和空气阻力，金属框经过时间 t 运动到竖直位置，此时 ab 边的速度为 v，求：图 7-13-(1)此过程中线框产生的平均感应电动势的大小；(2)线框运动到竖直位置时线框感应电动势的大小 1闭合的金属环处于随时间均匀变化的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面，则()A环中产生的感应电动势均匀变化 B环中产生的感应电流均匀变化 C环中产生的感应电动势保持不变 D环上某一小段导体所受的安培力保持不变 2单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速运动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图 8 所示，则 OD 过程中()图 8 A线圈中 O
