法拉第電磁感應(yīng)定律

1、3. 法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.理解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的概念2理解法拉第電磁感應(yīng)定律，并能夠運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律定量計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 (重點(diǎn) )3能夠運(yùn)用 eblv 或 eblvsin 計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (重點(diǎn) )4掌握磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率的區(qū)別(難點(diǎn) )感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) 和 法 拉 第 電 磁 感應(yīng) 定 律先填空 1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源(2)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，回路斷開(kāi)時(shí)，雖然沒(méi)有感應(yīng)電流，但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)依然存在2法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)

2、這個(gè)電路的磁通量的變化率成正比(2)公式：et .若閉合導(dǎo)體回路是一個(gè)匝數(shù)為 n 的線圈，則 en t .(3)單位：在國(guó)際單位制中， e 的單位是伏特 (v) ， 的單位是韋伯 (wb) ，t的單位是秒 (s)再判斷 (1)閉合電路中的磁通量變化量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大()(2)穿過(guò)閉合電路的磁通量變化越快，閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大 ( )第 1頁(yè)(3)閉合電路置于磁場(chǎng)中，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度很大時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可能為零；當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可能很大()后思考 1在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，若電路不閉合，但穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，是否還存在感應(yīng)電流？有沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？【提示】在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里，

3、 不管電路是否閉合， 只要穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有電動(dòng)勢(shì)，如果電路是閉合的，就有感應(yīng)電流；若電路是斷開(kāi)的，則不會(huì)有感應(yīng)電流，但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)仍然存在2磁通量 、磁通量的變化量 、磁通量的變化率大小關(guān)系如何？t【提示】、 、t 大小沒(méi)有直接關(guān)系， 很大， 、 t 可能很小， 很小， 、t 可能很大； 0， t 可能不為零 (如線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時(shí) )當(dāng) 按正弦規(guī)律變化時(shí)， 最大時(shí)，t 0，反之，當(dāng) 為零時(shí)，t 最大合作探討 為了探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小跟什么因素有關(guān)，做了如下實(shí)驗(yàn)(如圖 1-3-1)：迅速和緩慢地移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，迅速和緩慢地插入、 拔出螺線管， 觀察表針的最大擺幅圖

4、1-3-1請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)，回答下列問(wèn)題：探討 1：在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)的原因是什么？【提示】穿過(guò)電路的 變化 ? 產(chǎn)生 e 感? 產(chǎn)生 i 感探討 2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系？【提示】由閉合電路歐姆定律知 i e ，當(dāng)電路中的總電阻一定時(shí)， e rr感越大， i 感越大，指針偏轉(zhuǎn)程度越大第 2頁(yè)探討 3：在實(shí)驗(yàn)中，快速和慢速效果有什么相同和不同？【提示】磁通量變化相同， 但磁通量變化的快慢不同， 指針偏轉(zhuǎn)的角度不同，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小不同核心點(diǎn)擊 1對(duì) 、和t 的理解(1)三者的比較磁通量 磁通量的變化量 磁通量的變化率t某時(shí)刻穿過(guò)磁在某一過(guò)程中穿過(guò)某穿過(guò)某個(gè)面的磁通量變

5、物理意義場(chǎng)中某個(gè)面的個(gè)面的磁通量的變化化的快慢磁感線條數(shù)量大小計(jì)算 bst (1)、t 均與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)，但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比相互關(guān)系不一定大； 大，也不一定大(2)很大，tt(2)在 -t 圖像中，磁通量的變化率是圖線上某點(diǎn)切線的斜率例如穿過(guò)t某閉合線圈的磁通量 隨時(shí)間 t 按如圖 1-3-2 所示的正弦規(guī)律變化， 則在 t1 時(shí)刻 最大但t 0，在 t2 時(shí)刻 0 但 t 最大圖 1-3-22對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解(1)由 ent 可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e 大小正比于磁通量的變化率t ，而與磁通量 、磁通量變化量及電路的電阻大小無(wú)關(guān)(2)由 ent 可求得平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)， 通過(guò)閉合電路

6、歐姆定律可求得電路中第 3頁(yè)e nn的平均電流 i r r t ，而電路中通過(guò)某一截面的電量q i t r t tn 和電路電阻 r 有關(guān)r，由此可得電量與時(shí)間無(wú)關(guān)，而與磁通量變化量1圖 1-3-3 中 ad 所示分別為穿過(guò)某一閉合回路的磁通量 隨時(shí)間 t 變化的圖像，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的下列論述，正確的是 ()【導(dǎo)學(xué)號(hào)： 46042019】圖 1-3-3a圖 a 中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變b圖 b 中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一直在變大c圖 c 中回路在 0t1 時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于在t1 t2 時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)d圖 d 中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大【解析】磁通量 隨

7、時(shí)間 t 變化的圖像中， 斜率表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)， 所以圖a 中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，圖b 中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，圖c 中 0t1 時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于t1t2 時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，圖d 中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大【答案】d2如圖 1-3-4 所示，將直徑為d、電阻為 r 的閉合金屬環(huán)從勻強(qiáng)磁場(chǎng)b 中拉出，這一過(guò)程中通過(guò)金屬環(huán)某一截面的電荷量為()圖 1-3-4bd2b.2bda. 4rrbd2bd2c. rd. r【解析】 這一過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e tet則rrt .q i2d2bsb2bd，選項(xiàng) a 正確rr4r【答案】a第 4頁(yè)3一個(gè) 200 匝、面積為 20 cm2 的線圈放在磁場(chǎng)中，磁

8、場(chǎng)的方向與線圈平面成 30角，若磁感應(yīng)強(qiáng)度在 0.05 s 內(nèi)由 0.1 t 增加到 0.5 t，在此過(guò)程中磁通量變化了多少？磁通量的平均變化率是多少？線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是多少伏？【導(dǎo)學(xué)號(hào)： 46042019】【解析】此題中磁通量的變化是由磁場(chǎng)的變化引起的，應(yīng)該用公式bssin 來(lái)計(jì)算，所以 bssin (0.5 0.1)20 10 4 0.5 wb4410 wb. 41043磁通量的變化率t 0.05wb/s 8 10wb/s.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小en t 2008103 v1.6 v.【答案】 4104wb3wb/s 1.6 v8 10應(yīng)用 ent 時(shí)應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題(1)此公式適用于求平

9、均電動(dòng)勢(shì)(2)計(jì)算電動(dòng)勢(shì)大小時(shí)， 取絕對(duì)值不涉及正負(fù)(3)用 ent 所求的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為整個(gè)閉合電路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)， 而不是回路中某部分導(dǎo)體兩端的電動(dòng)勢(shì)導(dǎo) 體 切 割 磁 感 線 產(chǎn) 生 的 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì)先填空 1如圖 1-3-5 所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)磁場(chǎng)方向、導(dǎo)體棒與導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)方向三者相互垂直時(shí)， e blv.圖 1-3-5第 5頁(yè)2如圖 1-3-6 所示，導(dǎo)體棒與磁場(chǎng)方向垂直，導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)體棒本身垂直，但與磁場(chǎng)方向夾角為時(shí)， e blvsin_.圖 1-3-6再判斷 (1)et 求的是 t 時(shí)間內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)， e 與某段時(shí)間相對(duì)應(yīng) ()(2)e blv 只能求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)

10、勢(shì)，不能求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)()(3)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，只要導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直，其電動(dòng)勢(shì)即可用 eblv 求解 ()后思考 1導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大嗎？【提示】導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)， 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與垂直磁感線的速度有關(guān)，而速度大，垂直磁感線方向的速度不一定大，所以導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定越大2若磁場(chǎng)以一定的速度運(yùn)動(dòng)， 則公式 eblv 中的“ v”如何理解？【提示】公式中的 v 應(yīng)理解為導(dǎo)線和磁場(chǎng)間的相對(duì)速度合作探討 如圖 1-3-7 所示電路中，閉合電路的一部分導(dǎo)體ab 處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b，ab 切割磁感線的有效長(zhǎng)度為l，以速度

11、v 勻速切割磁感線圖 1-3-7探討 1：在t 時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來(lái)的位置運(yùn)動(dòng)到a1b1，線框面積的變化量為多少？【提示】線框面積的變化量為slv t.探討 2：穿過(guò)閉合電路磁通量的變化量為多少？【提示】穿過(guò)閉合電路磁通量的變化量為b sblv t.探討 3：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是多少？【提示】據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得et blv.第 6頁(yè)核心點(diǎn)擊 1對(duì)公式 eblvsin 的理解(1)該公式是法拉第電磁感應(yīng)定律的一種特殊情況，通常 v 為瞬時(shí)速度， e 為瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)，若v 變化， e 也相應(yīng)變化；若 v 為平均速度，則 e 為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(2)當(dāng) b、l、v 三個(gè)量方向互相垂直時(shí)， 90，感應(yīng)電動(dòng)

12、勢(shì)最大；當(dāng)有任意兩個(gè)量的方向互相平行時(shí)， 0，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零(3)式中的 l 應(yīng)理解為導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的有效長(zhǎng)度，如果導(dǎo)線不和磁場(chǎng)方向垂直， l 應(yīng)是導(dǎo)線在磁場(chǎng)垂直方向投影的長(zhǎng)度，如果切割磁感線的導(dǎo)線是彎曲的，如圖 1-3-8 所示，則應(yīng)取與 b 和 v 垂直的等效直線長(zhǎng)度， 即線段 ab 的長(zhǎng)度圖 1-3-8(4)轉(zhuǎn)動(dòng)切割的情況： 如圖 1-3-9 所示，導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中繞a 點(diǎn)在紙面內(nèi)以角1l速度 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)， 磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b，平均切割速度v 2vc 2 ，則 ebl v 122bl.圖 1-3-92公式 en t 與 eblvsin 的區(qū)別與聯(lián)系en teblvsin 研究對(duì)象某個(gè)回路回路

13、中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體(1)求的是 t 時(shí)間內(nèi)(1)若 v為瞬時(shí)速度，求的是瞬時(shí)感應(yīng)電的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，動(dòng)勢(shì)區(qū)e 與某段時(shí)間或某個(gè)(2)若 v 為平均速度，求的是平均感應(yīng)電研究?jī)?nèi)容過(guò)程對(duì)應(yīng) (2)當(dāng) t0別動(dòng)勢(shì)時(shí)， e 為瞬時(shí)感應(yīng)電(3)當(dāng)b、v三者均不變時(shí)，平均感應(yīng)l動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)與瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等適用范圍對(duì)任何電路普遍適用只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況聯(lián)系(1)eblvsin 是由 ent 在一定條件下推導(dǎo)出來(lái)的第 7頁(yè)(2)整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零4如圖 1-3-10 所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一根水平放置的金屬棒沿水平方向拋出，初速度

14、方向和棒垂直，則棒兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將()【導(dǎo)學(xué)號(hào)： 46042019】圖 1-3-10a隨時(shí)間增大b隨時(shí)間減小c不隨時(shí)間變化d難以確定【解析】金屬棒水平拋出后做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由eblv0 可知 e 不變；豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，但在該方向上不切割磁感線，故不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)所以整個(gè)過(guò)程中，金屬棒產(chǎn)生的總電動(dòng)勢(shì)為eblv0.選項(xiàng) c 正確【答案】c5如圖 1-3-11 是法拉第研制成的世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)模型的原理圖將銅盤放在磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿過(guò)銅盤，圖中a、b 導(dǎo)線與銅盤的中軸線處在同一平面內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤，就可以使閉合電路獲得電流若圖中銅盤半徑為r ，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)

15、度為b，回路總電阻為r，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤的角速度為.則電路的功率是 ()圖 1-3-11b22r4b.b22r4a.r2rb22r4b22r4c.4rd. 8r【解析】根據(jù)導(dǎo)體棒旋轉(zhuǎn)切割產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e12e2r，由r，得電路2bp224r ，故選 c.的功率是 b 4r【答案】c6如圖 1-3-12 所示，有一半徑為 r 的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域， 磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b，一條足夠長(zhǎng)的直導(dǎo)線以速度v 進(jìn)入磁場(chǎng)，則從直導(dǎo)線進(jìn)入磁場(chǎng)至離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域的第 8頁(yè)過(guò)程中，求：【導(dǎo)學(xué)號(hào)： 46042019】圖 1-3-12(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為多少？(2)在這一過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如何？(3)從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至經(jīng)過(guò)圓心的過(guò)程中直導(dǎo)線中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少？【解析】(1)由 e blv 可知，當(dāng)直導(dǎo)線切割磁感線的有效長(zhǎng)度l 最大時(shí)，e 最大， l 最大為 2r，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值e2brv.(2)對(duì)于 e 隨 t 變化的規(guī)律應(yīng)求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由幾何關(guān)系可求出直導(dǎo)線切割磁感線的有效長(zhǎng)度l 隨時(shí)間 t 變化的情況為 l