高中物理 4.5 法拉第电磁感应定律学案 新人教版选修.doc

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1、法拉第电磁感应定律[目标定位]　1.理解法拉第电磁感应定律的内容、数学表达式.2.会用E＝Blvsinθ和E＝n解决问题．一、法拉第电磁感应定律1．感应电动势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一部分导体相当于电源，导体本身的电阻相当于电源内阻．当电路断开时，无感应电流，但有感应电动势．2．法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合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．(2)表达式：E＝(单匝线圈)，E＝n(n匝线圈)．想一想　感应电动势的大小与Φ或ΔΦ的大小有没有关系？Φ的大小与n有没有关系？答案　E的大小与Φ或ΔΦ的大小没有关系．Φ的

2、大小与n没有关系．二、导体切割磁感线时的感应电动势1．导体垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图1所示，E＝Blv.图12．导体的运动方向与导体本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图2所示，E＝Blvsin_θ.图2三、反电动势1．电动机转动时，线圈中会产生反电动势，它的作用是阻碍线圈的转动，线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为其他形式能．2．若电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动，这时就没有了反电动势，线圈中电流会很大，可能会把电动机烧毁，这时应立即切断电源，进行检查.一、法拉第电磁感应定律的理解1．感应电动势E＝n，E只与成正比，与Φ、ΔΦ的大小无关

3、．2．下列是两种常见的产生感应电动势的情况，其中线圈的匝数为n.(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，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解析　感应电动势的大小和磁通量的大小、磁

4、通量变化量的大小以及磁场的强弱均无关，它由磁通量的变化率决定，故选D.答案　D例2　如图3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磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，求：图3(1)前4s内的平均感应电动势的大小以及通过R的电流方向；(2)前5s内的平均感应电动势的大小．解析　(1)前4s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.电流方向自下而上．

5、(2)前5s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.答案　(1)1V　(2)0针对训练1　如图4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4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感应电

6、动势公式E＝Blvsinθ的理解(1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导体做切割磁感线运动时的感应电动势．若B、l、v两两垂直，则E＝Blv.(2)式中l应理解为导线切割磁感线时的有效长度，即导体在与v垂直方向上的投影长度．如图5甲中，感应电动势E＝Blv＝2Brv≠Bπrv(半圆弧形导线做切割磁感线运动)．在图乙中，感应电动势E＝Blvsinθ≠Blv.图5例3　如图6所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知ab＝bc＝L，当它以速度v向右平动时，a、c两点间的电势差为(　　)图6A．BLv　　　　　　　　　B．BLvsin

7、θC．BLvcosθD．BLv(1＋sinθ)解析　导体杆切割磁感线的有效长度为Lsinθ.答案　B三、公式E＝n与E＝Blvsinθ的区别1．研究对象不同E＝n研究整个闭合回路，适用于各种电磁感应现象；E＝Blvsinθ研究的是闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导线．2．实际应用不同E＝n应用于磁感应强度变化所产生的感应电动势较方便；E＝Blvsinθ应用于导线切割磁感线所产生的感应电动势较方便．3．E的意义不同E＝n求的一般是平均感应电动势，但当Δt→0时，E＝n可表示瞬