高中物理第一章电磁感应第四节法拉第电磁感应定律预习导学案粤教版选修3_2

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1、第四节法拉第电磁感应定律【思维激活】1.极地卫星是绕地球两极运转的科学考察卫星。假设地磁极与地理南北极重合。若从卫星上释放一条电缆线，下端系一重物，重物在卫星的正下方。试问，该电缆线会不会切割地磁场线而产生感应电动势？提示：会产生感应电动势。极地卫星轨道平面不变，但地球的自转仍会让电缆线切割磁感线，因此会产生感应电动势。2.法拉第制造了人类历史上的第一台发电机，圆盘发电机。如圆所示是圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两个铜片C、D分别与转动轴和圆盘边缘接触良好。使圆盘转动起来，电阻R中就有电流流过。问题：穿过铜盘的磁通

2、量并没有发生变化，怎么会有感应电流呢？圆盘的转动快慢对小灯泡的亮度有什么影响？提示：从盘心C到边缘可看成由无数根辐向分布的铜条组成，每一根铜条都和R构成闭合电路，铜盘转动过程中，总会有处在磁场中铜条在做切割磁感线运动，因此闭合电路中就有感应电流通过。转动的越快小灯泡就越亮，转动的越慢小灯泡就越暗，甚至不亮。感应电动势与磁通量有什么关系？【自主整理】1.感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。在产生感应电流的电路中，即使电路不闭合，没有感应电流，感应电动势依然存在。2.磁通量的变化率：磁通量的变化率表示

3、磁通量的变化快慢，用表示，其中ΔΦ表示磁通量的变化量，Δt表示变化ΔΦ所用的时间。3.法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律，数学表达式为E=；若闭合电路是一个n匝线圈，每匝线圈中的磁通量的变化率都相同，则整个线圈中的感应电动势是单匝的n倍，数学表达式为E=n。在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯（Wb），感应电动势的单位是伏特（υ）。4.导体切割磁感线时的电动势：导体在匀强磁场中做切割磁感线运动时，若磁场、导体和运动速度两两垂直，产生的感应电动势的大小等于磁场强度、切割磁感线的导体长度、

4、导体切割磁感线的速度三者的乘积。数学表达式为E=BLυ。若运动速度v与导体的长度l之间的夹角为θ，则感应电动势的数学表达式为E=Blυsinθ。【高手笔记】1.感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势称为感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。感应电动势是闭合电路中产生感应电流的原因。2.法拉第电磁感应定律（1）内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即，n为线圈的匝数。（2）磁通量的变化率的含义磁通量的变化率是描述磁通量变化快慢的物理量，是由磁通量变化的大小和磁通量变化所用的时间来决定的。磁通量变化率与Φ和ΔΦ无直

5、接的决定关系，Φ和ΔΦ大，磁通量的变化率不一定大。说明（1）公式中，若Δt取一段时间，则E为Δt这段时间内的平均值，该式一般用来计算平均值。（2）由公式算出的是回路的电动势，不是某一部分的电动势，回路不一定闭合。（3）磁通量的变化ΔΦ的产生在中学物理中常见的有两种情况，即磁场不变时改变回路面积，或回路面积不变时改变磁感应强度，因此感应电动势E相应算式为。（4）感应电动势的单位是伏（V），V=Wb/s证明：【名师解惑】1.磁通量Φ、磁通量的变化量Φ、磁通量的变化率的意义。（1）磁通量Φ是穿过某一面积的磁感线的条数；磁通量的变化量ΔΦ=Φ2－Φ1表示磁通量变

6、化了多少，并不涉及这种变化所经历的时间；磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢。（2）当磁通量Φ很大时，磁通量的变化量ΔΦ可能很小。同理，当磁通量的变化量ΔΦ很大时，若经历的时间很长，则磁通量的变化率也可能很小。（3）磁通量Φ和磁通量的变化量ΔΦ的单位是Wb，磁通量变化率的单位是Wb/s。（4）磁通量的变化量ΔΦ与电路中感应电动势的有无相联系，穿过电路的ΔΦ=0是电路中存在感应电动势的前提；而磁通量的变化率与感应电动势的大小相联系，越大，电路中的感应电动势越大，反之亦然。2.如图1-4-1所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω转动，当线圈平面

7、与磁感线平行时，穿过线圈的磁通量为零，那么此时线圈中产生的电动势也为零吗？当转过90°时，穿过线圈的磁通量最大，那么产生的电动势也最大吗？图1-4-1剖析：（1）在线圈平面与磁感线平行时，。此时磁通量为零，但电动势达最大值Em=BωS。（2）转过90°时，E=0，此时虽然磁通量最大，但电动势为零，由此我们可进一步理解E是由决定的。3.如何计算导体切割磁感线产生的感应电动势大小？导体在匀强磁场中做切割磁感线运动时，产生感应电动势；计算导体切割磁感线时产生感应电动势的大小，跟磁感应强度B、导线长度L、运动速度υ及运动方向和磁感线方向夹角θ的正弦sinθ成正比

8、。计算公式E=BLυsinθ.对该式的理解应当注意：（1）这个公式只适用于一部分