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1、第二章电磁感应2法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律学学习习任任务务关键能力情境探究达成01知识点一电磁感应定律知识点二导线切割磁感线时的感应电动势知识点一电磁感应定律知识点一电磁感应定律1感应电动势感应电动势(1)在在_现现象象中中产产生生的的电电动动势势叫叫作作感感应应电电动动势势，产产生生感感应应电电动动势的那部分导体就相当于势的那部分导体就相当于_。(2)在在电电磁磁感感应应现现象象中中，若若闭闭合合导导体体回回路路中中有有感感应应电电流流，电电路路就就一一定定有有感感应应电电动动势势；如如果果电电路路_，这这时时虽虽然然没没有有感感应应电电流流，但但感感应应电电动势依然存在动势依然存
2、在。电磁感应电磁感应电源电源断开断开2磁通量的变化率磁通量的变化率磁磁通通量量的的变变化化率率表表示示_变变化化的的快快慢慢，用用_表表示示，其其中中表表示磁通量的变化量，示磁通量的变化量，t表示发生磁通量变化所用的时间。表示发生磁通量变化所用的时间。3法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律(1)内内容容：闭闭合合电电路路中中感感应应电电动动势势的的大大小小，跟跟穿穿过过这这一一电电路路的的磁磁通通量量的的_成正比。成正比。(2)公式：公式：E_。若闭合电路是一个匝数为若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则的线圈，则E_。(3)在在国国际际单单位位制制中中，磁磁通通量量的的单单位位是是_，感感应应电
3、电动动势势的的单单位位是是_。磁通量磁通量变化率变化率韦伯韦伯伏特伏特如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈。如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈。【典典例例1】(多多选选)空空间间存存在在一一方方向向与与纸纸面面垂垂直直、大大小小随随时时间间变变化化的的匀匀强强磁磁场场，其其边边界界如如图图(a)中中虚虚线线MN所所示示。一一硬硬质质细细导导线线的的电电阻阻率率为为、横横截截面面积积为为S，将将该该导导线线做做成成半半径径为为r的的圆圆环环固固定定在在纸纸面面内内，圆圆心心O在在MN上上。t0时时磁磁感感应应强强度度的的方方向向如如图图(a)所所示示，磁磁感感应应强强度度B随随时时间间t的
4、的变变化化关关系系如如图图(b)所示。则在所示。则在t0到到tt1的时间间隔内的时间间隔内()规规律律方方法法综综合合法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律和和楞楞次次定定律律，对对于于面面积积一一定定的的线线圈圈，不不管管磁磁场场的的方方向向如如何何变变化化，只只要要磁磁感感应应强强度度B随随时时间间t均均匀匀变变化化，产产生生感感应应电电动动势势的的大大小小和和方方向向均均保保持持不不变变。所所以以在在B-t图图像像中中，如如果果图图像像为为一一条条倾倾斜斜直直线线，不不管管图图线线在在时时间间轴轴上上方方还还是是下下方方，整整个个过程感应电动势和感应电流均为恒量过程感应电动势和感应电流均为
5、恒量。跟进训练跟进训练1(2022陕陕西西西西安安阎阎良良区区关关山山中中学学高高二二阶阶段段练练习习)穿穿过过一一个个电电阻阻为为1 的的单单匝匝线线圈圈的的磁磁通通量量发发生生变变化化：在在t1时时间间内内是是每每秒秒均均匀匀地地减减小小2 Wb，在，在t2时间内是每秒均匀地增大时间内是每秒均匀地增大2 Wb。则。则()A线圈中产生的感应电动势在线圈中产生的感应电动势在t2时间内比在时间内比在t1时间内大时间内大2 VB线线圈圈中中产产生生的的感感应应电电动动势势在在t1时时间间内内和和在在t2时时间间内内一一定定都都大大于于2 VC线圈中产生的感应电动势一直是线圈中产生的感应电动势一直是
6、2 VD线圈中产生的感应电流的大小前后两段时间不线圈中产生的感应电流的大小前后两段时间不相等相等知识知识点点二导线切割磁感线时的感应电动势二导线切割磁感线时的感应电动势1导线垂直于磁场运动，导线垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图甲所示，两两垂直时，如图甲所示，E=_。2导导线线的的运运动动方方向向与与导导线线本本身身垂垂直直，但但与与磁磁感感线线方方向向夹夹角角为为时时，如如图图乙乙所所示示，E_。提醒提醒导体切割磁感线产生的感应电动势导体切割磁感线产生的感应电动势称为称为动生电动势动生电动势，切割磁感线的那部分导体，切割磁感线的那部分导体相当于相当于电源电源，在电源内部，电流从负极流
7、向正极，在电源内部，电流从负极流向正极。BlvBlv sin 问问题题1如如图图所所示示，导导体体棒棒CD在在匀匀强强磁磁场场中中运运动动。自自由由电电荷荷会会随随着着导导体体棒棒运运动动，并并因因此此受受到到洛洛伦伦兹兹力力。导导体体棒棒中中自自由由电电荷荷相相对对于于纸纸面面的的运运动动大大致致沿沿什什么么方方向向？(为为了了方方便便，可可以以认认为为导导体体棒棒中中的的自自由由电电荷荷是正电荷是正电荷)提提示示：导导体体棒棒中中自自由由电电荷荷(正正电电荷荷)随随导导体体棒棒向向右右运运动动，由由左左手手定定则则可可判判断断正正电电荷荷受受到到沿沿棒棒向向上上的的洛洛伦伦兹兹力力作作用用
8、。因因此此，正正电电荷荷一一边边向向上上运运动动，一一边边随随导导体体棒棒向向右右匀匀速速运运动动，所所以以正正电电荷荷相相对对于于纸纸面面的的运运动是斜向右上方的动是斜向右上方的。问问题题2导导体体棒棒一一直直运运动动下下去去，自自由由电电荷荷是是否否总总会会沿沿着着导导体体棒棒运运动动？为为什什么么？导导体体棒棒哪哪端端的的电电势势比比较较高高？(以以上上讨讨论论不不必必考考虑虑自自由由电电荷荷的的热运动热运动)提提示示：不不会会。当当导导体体棒棒中中的的自自由由电电荷荷受受到到的的洛洛伦伦兹兹力力与与电电场场力力平平衡衡时不再定向移动，因为正电荷会聚集在时不再定向移动，因为正电荷会聚集在
9、C点，所以点，所以C端电势高端电势高。1对公式对公式EBlv的理解的理解(1)当当B、l、v三三个个量量方方向向相相互互垂垂直直时时，EBlv；当当有有任任意意两两个个量量的的方方向向平平行时，行时，E0。(2)有有效效性性：公公式式中中的的l为为有有效效切切割割长长度度，即即磁磁场场中中切切割割磁磁场场线线的的导导线线在在与与v垂直的方向上的投影长度。下图中有效长度分别为：垂直的方向上的投影长度。下图中有效长度分别为：【典典例例2】如如图图所所示示，水水平平放放置置的的两两平平行行金金属属导导轨轨相相距距l0.50 m，左左端端接接一一电电阻阻R0.20，磁磁感感应应强强度度B0.40 T
10、的的匀匀强强磁磁场场方方向向垂垂直直于于导导轨轨平平面面向向下下，导导体体棒棒ac(长长为为l)垂垂直直放放在在导导轨轨上上，并并能能无无摩摩擦擦地地沿沿导导轨轨滑滑动动，导导轨轨和和导导体体棒棒的的电电阻阻均均可可忽忽略略不不计计。当当ac棒棒以以v4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：的速度水平向右匀速滑动时，求：(1)ac棒中感应电动势的大小；棒中感应电动势的大小；(2)回路中感应电流的大小；回路中感应电流的大小；(3)维持维持ac棒做匀速运动的水平外力的大小棒做匀速运动的水平外力的大小。思路点拨思路点拨本题可按以下思路进行分析：本题可按以下思路进行分析：(2)第第5 s末，作用在
11、末，作用在ac杆上的水平外力多大？杆上的水平外力多大？解解析析棒棒受受重重力力、支支持持力力、拉拉力力、安安培培力力(向向左左)，根根据据牛牛顿顿第第二二定定律，有：律，有：FBIlma解得：解得：FBIlma0.5100.4 N12 N4 N。答案答案4 N规律方法规律方法感应电动势的三个表达式对比感应电动势的三个表达式对比情景图情景图研究研究对象对象回路回路(不一定闭合不一定闭合)一一段段直直导导线线(或或等等效成直导线效成直导线)绕绕一一端端转转动动的的导导体棒体棒表达式表达式EBlv情景图情景图意义意义一一般般求求平平均均感感应应电电动动势势，当当t0时时求求的的是是瞬瞬时时感感应电动
12、势应电动势一一般般求求瞬瞬时时感感应应电电动动势势，当当v为为平平均均速速度度时时求求的的是是平平均均感感应电动势应电动势用用平平均均值值法法求求瞬瞬时感应电动势时感应电动势适用条件适用条件所有磁场所有磁场匀强磁场匀强磁场匀强磁场匀强磁场学习效果随堂评估自测021 12 23 34 41关于感应电动势，下列说法正确的是关于感应电动势，下列说法正确的是()A穿过导电线圈的磁通量越大，产生的感应电动势越大穿过导电线圈的磁通量越大，产生的感应电动势越大B穿过导电线圈的磁通量的变化越大，产生的感应电动势越大穿过导电线圈的磁通量的变化越大，产生的感应电动势越大C穿过导电线圈的磁通量变化越快，产生的感应电
13、动势越大穿过导电线圈的磁通量变化越快，产生的感应电动势越大D穿过导电线圈的磁通量为零，产生的感应电动势一定为零穿过导电线圈的磁通量为零，产生的感应电动势一定为零C根根据据法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律，感感应应电电动动势势的的大大小小由由磁磁通通量量变变化化率率的的大大小决定，与磁通量、磁通量变化量无关，小决定，与磁通量、磁通量变化量无关，C正确，正确，A、B、D错误。错误。1 12 23 34 41 12 23 34 41 12 23 34 41 12 23 34 41 12 23 34 44(2022四四川川成成都都蓉蓉城城名名校校联联盟盟高高二二月月考考改改编编)如如图图所所示示，
14、匀匀强强磁磁场场中中有有a、b两两个个单单匝匝闭闭合合线线圈圈，线线圈圈半半径径ra2rb。磁磁场场方方向向与与两两线线圈圈所所在在平平面面垂垂直直，磁磁感感应应强强度度B随随时时间间均均匀匀减减小小，两两线线圈圈中中产产生生的的感感应应电电动动势势分分别别为为Ea和和Eb，不考虑两线圈间的相互影响。下列说法正确的是，不考虑两线圈间的相互影响。下列说法正确的是()AEaEb41，感应电流均沿顺时针方向，感应电流均沿顺时针方向BEaEb21，感应电流均沿顺时针方向，感应电流均沿顺时针方向CEaEb41，感应电流均沿逆时针方向，感应电流均沿逆时针方向DEaEb21，感应电流均沿逆时针，感应电流均沿
15、逆时针方向方向1 12 23 34 4阅读材料拓展物理视野03法拉第圆盘发电机法拉第圆盘发电机法法拉拉第第发发现现了了电电磁磁感感应应现现象象之之后后不不久久，他他又又利利用用电电磁磁感感应应发发明明了了世世界界上上第第一一台台发发电电机机法法拉拉第第圆圆盘盘发发电电机机，如如图图甲甲所所示示。这这台台发发电电机机的的构构造造跟跟现现代代的的发发电电机机不不同同，在在磁磁场场中中转转动动的的不不是是线线圈圈，而而是是一一个个紫紫铜铜做做的的圆圆盘盘。圆圆心心处处固固定定一个摇柄，圆盘的边缘和圆心处各与一个一个摇柄，圆盘的边缘和圆心处各与一个黄铜黄铜电刷电刷紧贴，用导线把电刷与电流表连接起来，紧
16、贴，用导线把电刷与电流表连接起来，紫紫铜铜圆盘放置在蹄形磁铁的磁场中。当法拉第圆盘放置在蹄形磁铁的磁场中。当法拉第转动转动摇摇柄，使紫铜圆盘旋转起来时，电流表的指针柄，使紫铜圆盘旋转起来时，电流表的指针偏偏向向一边，这说明电路中产生了持续的电流一边，这说明电路中产生了持续的电流。法法拉拉第第圆圆盘盘发发电电机机是是怎怎样样产产生生电电流流的的呢呢？我我们们可可以以把把圆圆盘盘看看作作由由无无数数根根长长度度等等于于半半径径的的紫紫铜铜辐辐条条组组成成的的，在在转转动动圆圆盘盘时时，每每根根辐辐条条都都做做切切割割磁磁感感线线的的运运动动。辐辐条条和和外外电电路路中中的的电电流流表表恰恰好好构构成成闭闭合合电电路路，电电路路中中便便有有电电流流产产生生了了。随随着着圆圆盘盘的的不不断断旋旋转转，总总有有某某根根辐辐条到达切割磁感线的位置，因此外电路中便有了持续不断的电流条到达切割磁感线的位置，因此外电路中便有了持续不断的电流。法法拉拉第第圆圆盘盘发发电电机机虽虽然然简简单单，有有人人说说它它像像一一只只简简陋陋可可笑笑的的儿儿童童玩玩具具，产产生生的的电电流流甚甚至至不不能能让让一一只只
