2018版高中物理第1章电磁感应1.2感应电动势与电磁感应定律学案鲁科版选修

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1、第2讲　感应电动势与电磁感应定律[目标定位]　1.理解感应电动势的概念.2.理解感应电动势的大小与磁通量变化率的关系，掌握法拉第电磁感应定律及其应用.3.知道公式E＝Blvsinθ的推导过程，知道它的适用情况，并会进行有关计算．一、感应电动势1．定义：在电磁感应现象中产生的电动势，叫感应电动势．产生感应电动势的那部分导体相当于电源．2．感应电动势和感应电流的关系(1)产生电磁感应现象时，闭合电路中有感应电流，有感应电动势；电路断开时，没有感应电流，有感应电动势，产生感应电动势的导体相当于电源．(2)感应电动势的产生与

2、电路是否闭合、电路如何组成无关(填“有关”或“无关”)，感应电动势比感应电流更能反映电磁感应现象的本质．3．探究影响感应电动势大小的因素在上一节的实验三中，如图1所示，用不同速度移动滑动变阻器的滑片，快速移动滑片时，电流表指针摆动幅度大，缓慢移动滑片时电流表指针摆动幅度小(填“大”或“小”)．图1快速地移动滑动变阻器的滑片时，穿过线圈B的磁通量变化快，缓慢地移动滑片时，穿过B的磁通量变化慢(填“快”或“慢”)．这说明电路中感应电动势的大小与电路中磁通量变化的快慢有关．想一想　穿过某电路的磁通量的变化量越大，产生的感应

3、电动势就越大吗？答案　不一定，感应电动势的大小取决于穿过电路的磁通量的变化率而不是变化量，即感应电动势的大小由磁通量的变化量和发生这个变化所用的时间这两个因素共同决定．二、电磁感应定律1．内容：电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比．2．公式：E＝nn为线圈的匝数，ΔΦ是磁通量的变化量，是磁通量的变化率．3．单位：ΔΦ的单位是韦伯(Wb)，Δt的单位是秒(s)，E的单位是伏特(V)．4．导体切割磁感线时的感应电动势(1)导体棒垂直于磁场运动，B、v两两垂直时，如图2所示，E＝Blv.图2(2)导线的

4、运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图3所示，E＝Blvsin_θ.图3一、对法拉第电磁感应定律的理解1．感应电动势E＝n，E的大小决定于磁通量的变化率，而与Φ、ΔΦ的大小无关．2．下列是几种常见的产生感应电动势的情况．(1)线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：E＝n·S(为Bt图象上某点切线的斜率)(2)磁感应强度B不变，线圈的面积S均匀变化：E＝nB·.3．用E＝n所求的一般为平均感应电动势，且所求的感应电动势为整个回路的感应电动势．例1　下列几种说法中正确的是(　　)A．线圈中磁通量变化越大

5、，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答案　D解析　感应电动势的大小和磁通量的大小、磁通量变化量的大小以及磁场的强弱均无关系，它由磁通量的变化率决定，故选D.例2　如图4甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝1000，线圈面积S＝200cm2，线圈的电阻r＝1Ω，线圈外接一个阻值R＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图

6、乙所示，求：图4(1)前4s内的感应电动势的大小；(2)前5s内的感应电动势．答案　(1)1V　(2)0解析　(1)前4秒内磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1＝S(B2－B1)＝200×10－4×(0.4－0.2)Wb＝4×10－3Wb由法拉第电磁感应定律得E＝n＝1000×V＝1V.(2)前5秒内磁通量的变化ΔΦ′＝Φ2′－Φ1′＝S(B2′－B1′)＝200×10－4×(0.2－0.2)Wb＝0由法拉第电磁感应定律E′＝n＝0针对训练1　如图5所示，一两端闭合的正方形线圈共有n＝10匝，每边长L＝10cm，所用导线每米

7、长的阻值R0＝2Ω，一个范围较大的匀强磁场与线圈平面垂直，当磁场以0.5T/s均匀增大时，在线圈导线中的电流有多大？图5答案　6.25×10－3A解析　根据法拉第电磁感应定律：E＝n＝nL2.线圈的电阻：R＝n·4LR0据闭合电路欧姆定律：I＝＝＝·＝×0.5A＝6.25×10－3A.二、导体切割磁感线时的电动势对公式E＝Blvsinθ的理解1．该公式可看成法拉第电磁感应定律的一种特殊情况，通常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动势．2．当B、l、v三个量方向相互垂直时，E＝Blv；当有任意两个量的方向平行时，E＝0.

8、3．式中的l应理解为导体切割磁感线时的有效长度．若切割磁感线的导体是弯曲的，则应取其与B和v方向都垂直的等效线段长度来计算。如图6中线段ab的长即为导体切割磁感线的有效长度．图64．该式适用于导体平动时，即导体上各点的速度相等时．5．当导体绕一端转动时如图7所示，由于导体上各点的速度不同，是线性增加的，所以导体运动的平均速度为＝＝，由公式E＝B